KR102643116B1 - 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 영상 복호화 방법은 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계, 상기 초기 움직임 벡터를 이용하여, 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계 및 상기 보정된 움직임 벡터를 이용하여, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 움직임 벡터 보정을 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 더 높은 해상도 및 화질을 갖는 영상에 대한 고효율 영상 부호화(encoding)/복호화(decoding) 기술이 요구된다.
영상 압축 기술로 현재 픽처의 이전 또는 이후 픽처로부터 현재 픽처에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽처 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽처에 포함된 화소값을 예측하는 화면내 예측 기술, 잔여 신호의 에너지를 압축하기 위한 변환 및 양자화 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
본 발명은 압축 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 본 발명의 영상 부호화 방법/장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화면 간 예측에서의 압축 효율을 향상시키기 위한 움직임 벡터 보정 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 계산 복잡도를 감소시킨 화면 간 예측 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른, 영상 복호화 방법은, 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계, 상기 초기 움직임 벡터를 이용하여, 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계 및 상기 보정된 움직임 벡터를 이용하여, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 초기 움직임 벡터는 초기 L0 움직임 벡터 및 초기 L1 움직임 벡터를 포함하고, 상기 보정된 움직임 벡터는 보정된 L0 움직임 벡터 및 보정된 L1 움직임 벡터를 포함하되, 상기 보정된 움직임 벡터는, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 및 상기 현재 블록의 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정 중 적어도 하나에 의해 유도될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정에 의해 상기 보정된 움직임 벡터가 유도되는 경우, 상기 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정에 이용되는 초기 움직임 벡터를 지시하는 정보를 엔트로피 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법은, 보정 움직임 벡터의 크기 및 방향에 대한 정보를 엔트로피 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 보정된 움직임 벡터의 크기 단위에 대한 정보를 엔트로피 복호화 하는 단계를 더 포함하되, 상기 보정된 움직임 벡터의 크기 단위는 정수 화소 단위 및 부화소 단위를 포함할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 보정된 L0 움직임 벡터는 상기 L0 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L0 움직임 벡터간의 차이를 상기 L0 초기 움직임 벡터에 더함으로서 유도될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 보정된 L1 움직임 벡터는 상기 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 상기 L1 초기 움직임 벡터에 더함으로서 유도될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 L0 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이값 및 L1 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 상기 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이값이 모두 음의 정수의 값(negative value)을 갖는 경우, 상기 보정된 L0 움직임 벡터는, 상기 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 상기 L0 초기 움직임 벡터에 더한 값으로 유도될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 L0 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값 및 L1 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 상기 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값 중 어느 하나만이 음의 정수의 값(negative value)을 갖는 경우, 상기 보정된 L0 움직임 벡터는 상기 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 미러링하여 상기 L0 초기 움직임 벡터에 더한 값으로 유도될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 L0 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값 및 L1 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 상기 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값이 서로 다른 경우, 상기 보정된 L0 움직임 벡터는, 상기 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 스케일링하여 상기 초기 L0 움직임 벡터에 더함으로서 유도될 수 있다.
상기 현재 블록의 L0 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값 및 L1 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 상기 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값이 서로 다른 경우, 상기 보정된 L1 움직임 벡터는, 상기 L0 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L0 움직임 벡터간의 차이를 스케일링하여, 상기 초기 L1 움직임 벡터에 더함으로서 유도될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정에 의해 상기 보정된 움직임 벡터가 유도되는 경우, 상기 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정의 수행이 가능한지 여부를 지시하는 정보를 엔트로피 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정은, 상기 현재 블록이 양방향 예측 머지 모드인 경우에만 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정은, 상기 현재 블록의 L0 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값 및 L1 참조 영상과 상기 현재 블록을 포함하는 상기 복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값이 서로 동일한 경우에만 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정은, 상기 현재 블록의 세로 크기가 8 이상이고, 상기 현재 블록의 면적이 64 이상인 경우에만 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 예측 블록은 상기 초기 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 범위 내에 위치하고, 상기 탐색 범위는 상기 초기 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 가로 및 세로 방향으로 +2 ~ -2 정수 픽셀 단위로 설정될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 가로 또는 세로가 16보다 큰 경우, 상기 현재 블록은 복수의 16x16 크기의 부블록들로 분할되고, 상기 부블록들 별로 상기 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 보정된 L0 움직임 벡터는, 상기 L0 초기 움직임 벡터가 지시하는 L0 참조 픽쳐내의 픽셀 위치를 중심으로한 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록과 상기 L1 초기 움직임 벡터가 지시하는 L1 참조 픽쳐내의 픽셀 위치를 중심으로한 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록간의 왜곡값을 이용하여 결정될 수 있다.
상기 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 왜곡값은, SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSE(Sum of Squared Error), MSE(Mean of Squared Error) 및 MR-SAD(Mean Removed SAD) 중 적어도 하나에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계, 상기 초기 움직임 벡터를 이용하여, 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계 및 상기 보정된 움직임 벡터를 이용하여, 상기 현재 블록의 움직임 보상과 관련된 정보를 엔트로피 부호화 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 비트스트림을 포함하는 비일시적 저장매체는, 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계, 상기 초기 움직임 벡터를 이용하여, 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계 및 상기 보정된 움직임 벡터를 이용하여, 상기 현재 블록의 움직임 보상과 관련된 정보를 엔트로피 부호화 하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법으로 생성된 비트스트림을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압축 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 본 발명의 영상 부호화 방법/장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 화면 간 예측에서의 압축 효율을 향상시키기 위한 움직임 벡터 보정 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 계산 복잡도를 감소시킨 화면 간 예측 방법, 장치 및 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 영상을 부호화 및 복호화할 때의 영상의 분할 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 화면 내 예측 과정의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 현재 블록의 공간적 머지 후보 및 시간적 머지 후보를 유도하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9은 추가적인 머지 후보 리스트를 구성하기 위한 공간적 주변 블록 및 시간적 주변 블록을 나타내는 도면이다.
도 10은 움직임 예측 영역을 고려한 움직임 벡터 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12은 초기 움직임 벡터 리스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 머지 색인 정보를 이용하여 초기 움직임 벡터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 움직임 벡터의 미러링을 설명하기 위한 도면이다.
도 15은 움직임 벡터의 스케일링을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 양 예측이 가능한 블록에서 L0 및 L1 리스트 중 하나의 리스트에만 해당하는 움직임 벡터가 존재하는 경우, 추가 움직임 벡터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 양 예측이 가능한 블록에서 양방향 움직임 정보를 가지고 있는 머지 후보를 초기 움직임 벡터로 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 23은 본 발명의 몇몇 실시예에서 사용될 수 있는 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 움직임 예측 영역을 고려한 템플릿 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 25은 인루프 필터링이 적용되기 전의 복원 픽셀 값으로 구성된 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 주변 블록의 예측 픽셀 값과 복원된 변환 계수 DC 성분 값으로 구성된 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 템플릿 크기에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 28 내지 도 31은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보간을 이용한 템플릿 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 템플릿을 이용하여 초기 움직임 벡터를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 왜곡값을 고려한 왜곡값 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역의 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 35는 움직임 벡터의 오프셋 단위를 변경하여 움직임 벡터를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 36 내지 도 38는 초기 움직임 벡터를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 39 및 도 40은 현재 블록이 분할될 수 있는 하위 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 하위 블록 단위의 움직임 벡터 보정을 위한 초기 움직임 벡터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 영상을 부호화 및 복호화할 때의 영상의 분할 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 화면 내 예측 과정의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 현재 블록의 공간적 머지 후보 및 시간적 머지 후보를 유도하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9은 추가적인 머지 후보 리스트를 구성하기 위한 공간적 주변 블록 및 시간적 주변 블록을 나타내는 도면이다.
도 10은 움직임 예측 영역을 고려한 움직임 벡터 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12은 초기 움직임 벡터 리스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 머지 색인 정보를 이용하여 초기 움직임 벡터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 움직임 벡터의 미러링을 설명하기 위한 도면이다.
도 15은 움직임 벡터의 스케일링을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 양 예측이 가능한 블록에서 L0 및 L1 리스트 중 하나의 리스트에만 해당하는 움직임 벡터가 존재하는 경우, 추가 움직임 벡터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 양 예측이 가능한 블록에서 양방향 움직임 정보를 가지고 있는 머지 후보를 초기 움직임 벡터로 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 23은 본 발명의 몇몇 실시예에서 사용될 수 있는 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 움직임 예측 영역을 고려한 템플릿 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 25은 인루프 필터링이 적용되기 전의 복원 픽셀 값으로 구성된 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 주변 블록의 예측 픽셀 값과 복원된 변환 계수 DC 성분 값으로 구성된 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 템플릿 크기에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 28 내지 도 31은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보간을 이용한 템플릿 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 템플릿을 이용하여 초기 움직임 벡터를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 왜곡값을 고려한 왜곡값 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역의 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 35는 움직임 벡터의 오프셋 단위를 변경하여 움직임 벡터를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 36 내지 도 38는 초기 움직임 벡터를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 39 및 도 40은 현재 블록이 분할될 수 있는 하위 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 하위 블록 단위의 움직임 벡터 보정을 위한 초기 움직임 벡터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 후술하는 예시적 실시예들에 대한 상세한 설명은, 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 실시예를 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 다양한 실시예들은 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 실시예의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 예시적 실시예들의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
본 발명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 발명의 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명에서 특정 구성을 “포함”한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하고, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하에서 영상은 동영상(video)을 구성하는 하나의 픽처(picture)를 의미할 수 있으며, 동영상 자체를 나타낼 수도 있다. 예를 들면, "영상의 부호화 및/또는 복호화"는 "동영상의 부호화 및/또는 복호화"를 의미할 수 있으며, "동영상을 구성하는 영상들 중 하나의 영상의 부호화 및/또는 복호화"를 의미할 수도 있다.
이하에서, 용어들 "동영상" 및 "비디오"는 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 대상 영상은 부호화의 대상인 부호화 대상 영상 및/또는 복호화의 대상인 복호화 대상 영상일 수 있다. 또한, 대상 영상은 부호화 장치로 입력된 입력 영상일 수 있고, 복호화 장치로 입력된 입력 영상일 수 있다. 여기서, 대상 영상은 현재 영상과 동일한 의미를 가질 수 있다.
이하에서, 용어들 "영상", "픽처", "프레임(frame)" 및 "스크린(screen)"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 대상 블록은 부호화의 대상인 부호화 대상 블록 및/또는 복호화의 대상인 복호화 대상 블록일 수 있다. 또한, 대상 블록은 현재 부호화 및/또는 복호화의 대상인 현재 블록일 수 있다. 예를 들면, 용어들 "대상 블록" 및 "현재 블록"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 용어들 "블록" 및 "유닛"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다. 또는 "블록"은 특정한 유닛을 나타낼 수 있다.
이하에서, 용어들 "영역(region)" 및 "세그먼트(segment)"는 서로 교체되어 사용될 수 있다.
이하에서, 특정한 신호는 특정한 블록을 나타내는 신호일 수 있다. 예를 들면, 원(original) 신호는 대상 블록을 나타내는 신호일 수 있다. 예측(prediction) 신호는 예측 블록을 나타내는 신호일 수 있다. 잔여(residual) 신호는 잔여 블록(residual block)을 나타내는 신호일 수 있다.
실시예들에서, 특정된 정보, 데이터, 플래그(flag), 색인(index) 및 요소(element), 속성(attribute) 등의 각각은 값을 가질 수 있다. 정보, 데이터, 플래그, 색인 및 요소, 속성 등의 값 "0"은 논리 거짓(logical false) 또는 제 1 기정의된(predefined) 값을 나타낼 수 있다. 말하자면, 값 "0", 거짓, 논리 거짓 및 제 1 기정의된 값은 서로 대체되어 사용될 수 있다. 정보, 데이터, 플래그, 색인 및 요소, 속성 등의 값 "1"은 논리 참(logical true) 또는 제 2 기정의된 값을 나타낼 수 있다. 말하자면, 값 "1", 참, 논리 참 및 제 2 기정의된 값은 서로 대체되어 사용될 수 있다.
행, 열 또는 색인(index)을 나타내기 위해 i 또는 j 등의 변수가 사용될 때, i의 값은 0 이상의 정수일 수 있으며, 1 이상의 정수일 수도 있다. 말하자면, 실시예들에서 행, 열 및 색인 등은 0에서부터 카운트될 수 있으며, 1에서부터 카운트될 수 있다.
용어 설명
부호화기(Encoder): 부호화(Encoding)를 수행하는 장치를 의미한다. 즉, 부호화 장치를 의미할 수 있다.
복호화기(Decoder): 복호화(Decoding)를 수행하는 장치를 의미한다. 즉, 복호화 장치를 의미할 수 있다.
블록(Block): 샘플(Sample)의 MxN 배열이다. 여기서 M과 N은 양의 정수 값을 의미할 수 있으며, 블록은 흔히 2차원 형태의 샘플 배열을 의미할 수 있다. 블록은 유닛을 의미할 수 있다. 현재 블록은 부호화 시 부호화의 대상이 되는 부호화 대상 블록, 복호화 시 복호화의 대상이 되는 복호화 대상 블록을 의미할 수 있다. 또한, 현재 블록은 부호화 블록, 예측 블록, 잔여 블록, 변환 블록 중 적어도 하나일 수 있다.
샘플(Sample): 블록을 구성하는 기본 단위이다. 비트 깊이 (bit depth, Bd)에 따라 0부터 2Bd - 1까지의 값으로 표현될 수 있다. 본 발명에서 샘플은 화소 또는 픽셀과 같은 의미로 사용될 수 있다. 즉, 샘플, 화소, 픽셀은 서로 같은 의미를 가질 수 있다.
유닛(Unit): 영상 부호화 및 복호화의 단위를 의미할 수 있다. 영상의 부호화 및 복호화에 있어서, 유닛은 하나의 영상을 분할한 영역일 수 있다. 또한, 유닛은 하나의 영상을 세분화된 유닛으로 분할하여 부호화 혹은 복호화 할 때 그 분할된 단위를 의미할 수 있다. 즉, 하나의 영상은 복수의 유닛들로 분할될 수 있다. 영상의 부호화 및 복호화에 있어서, 유닛 별로 기정의된 처리가 수행될 수 있다. 하나의 유닛은 유닛에 비해 더 작은 크기를 갖는 하위 유닛으로 더 분할될 수 있다. 기능에 따라서, 유닛은 블록(Block), 매크로블록(Macroblock), 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit), 부호화 트리 블록(Coding Tree Block), 부호화 유닛(Coding Unit), 부호화 블록(Coding Block), 예측 유닛(Prediction Unit), 예측 블록(Prediction Block), 잔여 유닛(Residual Unit), 잔여 블록(Residual Block), 변환 유닛(Transform Unit), 변환 블록(Transform Block) 등을 의미할 수 있다. 또한, 유닛은 블록과 구분하여 지칭하기 위해 휘도(Luma) 성분 블록과 그에 대응하는 색차(Chroma) 성분 블록 그리고 각 블록에 대한 구문 요소를 포함한 것을 의미할 수 있다. 유닛은 다양한 크기와 형태를 가질 수 있으며, 특히 유닛의 형태는 정사각형뿐만 아니라 직사각형, 사다리꼴, 삼각형, 오각형 등 2차원으로 표현될 수 있는 기하학적 도형을 포함할 수 있다. 또한, 유닛 정보는 부호화 유닛, 예측 유닛, 잔여 유닛, 변환 유닛 등을 가리키는 유닛의 타입, 유닛의 크기, 유닛의 깊이, 유닛의 부호화 및 복호화 순서 등 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit): 하나의 휘도 성분(Y) 부호화 트리 블록과 관련된 두 색차 성분(Cb, Cr) 부호화 트리 블록들로 구성된다. 또한, 상기 블록들과 각 블록에 대한 구문 요소를 포함한 것을 의미할 수도 있다. 각 부호화 트리 유닛은 부호화 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛 등의 하위 유닛을 구성하기 위하여 쿼드트리(quad tree), 이진트리(binary tree), 3분할트리(ternary tree) 등 하나 이상의 분할 방식을 이용하여 분할될 수 있다. 입력 영상의 분할처럼 영상의 복/부호화 과정에서 처리 단위가 되는 샘플 블록을 지칭하기 위한 용어로 사용될 수 있다. 여기서, 쿼드트리는 4분할트리(quarternary tree)를 의미할 수 있다.
부호화 블록의 크기가 소정의 범위 내에 속하는 경우에는 쿼드트리로만 분할이 가능할 수 있다. 여기서, 소정의 범위는 쿼드트리만으로 분할이 가능한 부호화 블록의 최대 크기 및 최소 크기 중 적어도 하나로 정의될 수 있다. 쿼드트리 형태의 분할이 허용되는 부호화 블록의 최대/최소 크기를 나타내는 정보는 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있고, 해당 정보는 시퀀스, 픽처 파라미터, 타일 그룹, 또는 슬라이스(세그먼트) 중 적어도 하나의 단위로 시그널링될 수 있다. 또는, 부호화 블록의 최대/최소 크기는 부호화기/복호화기에 기-설정된 고정된 크기일 수도 있다. 예를 들어, 부호화 블록의 크기가 256x256 내지 64x64 에 해당하는 경우에는 쿼드트리로만 분할이 가능할 수 있다. 또는 부호화 블록의 크기가 최대 변환 블록의 크기 보다 큰 경우에는 쿼드트리로만 분할이 가능할 수 있다. 이때, 상기 분할되는 블록은 부호화 블록 또는 변환 블록 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 경우에 부호화 블록의 분할을 나타내는 정보(예컨대, split_flag)는 쿼드트리 분할 여부를 나타내는 플래그일 수 있다. 부호화 블록의 크기가 소정의 범위 내에 속하는 경우에는 이진트리 또는 3분할트리로만 분할이 가능할 수 있다. 이 경우, 쿼드트리에 관한 상기 설명은 이진트리 또는 3분할트리에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
부호화 트리 블록(Coding Tree Block): Y 부호화 트리 블록, Cb 부호화 트리 블록, Cr 부호화 트리 블록 중 어느 하나를 지칭하기 위한 용어로 사용될 수 있다.
주변 블록(Neighbor block): 현재 블록에 인접한 블록을 의미할 수 있다. 현재 블록에 인접한 블록은 현재 블록에 경계가 맞닿은 블록 또는 현재 블록으로부터 소정의 거리 내에 위치한 블록을 의미할 수 있다. 주변 블록은 현재 블록의 꼭지점에 인접한 블록을 의미할 수 있다. 여기에서, 현재 블록의 꼭지점에 인접한 블록이란, 현재 블록에 가로로 인접한 이웃 블록에 세로로 인접한 블록 또는 현재 블록에 세로로 인접한 이웃 블록에 가로로 인접한 블록일 수 있다. 주변 블록은 복원된 주변 블록을 의미할 수도 있다.
복원된 주변 블록(Reconstructed Neighbor Block): 현재 블록 주변에 공간적(Spatial)/시간적(Temporal)으로 이미 부호화 혹은 복호화된 주변 블록을 의미할 수 있다. 이때, 복원된 주변 블록은 복원된 주변 유닛을 의미할 수 있다. 복원된 공간적 주변 블록은 현재 픽처 내의 블록이면서 부호화 및/또는 복호화를 통해 이미 복원된 블록일 수 있다. 복원된 시간적 주변 블록은 참조 영상 내에서 현재 픽처의 현재 블록과 대응하는 위치의 복원된 블록 또는 그 주변 블록일 수 있다.
유닛 깊이(Depth): 유닛이 분할된 정도를 의미할 수 있다. 트리 구조(Tree Structure)에서 가장 상위 노드(Root Node)는 분할되지 않은 최초의 유닛에 대응할 수 있다. 가장 상위 노드는 루트 노드로 칭해질 수 있다. 또한, 가장 상위 노드는 최소의 깊이 값을 가질 수 있다. 이 때, 가장 상위 노드는 레벨(Level) 0의 깊이를 가질 수 있다. 레벨 1의 깊이를 갖는 노드는 최초의 유닛이 한 번 분할됨에 따라 생성된 유닛을 나타낼 수 있다. 레벨 2의 깊이를 갖는 노드는 최초의 유닛이 두 번 분할됨에 따라 생성된 유닛을 나타낼 수 있다. 레벨 n의 깊이를 갖는 노드는 최초의 유닛이 n번 분할됨에 따라 생성된 유닛을 나타낼 수 있다. 리프 노드(Leaf Node)는 가장 하위의 노드일 수 있으며, 더 분할될 수 없는 노드일 수 있다. 리프 노드의 깊이는 최대 레벨일 수 있다. 예를 들면, 최대 레벨의 기정의된 값은 3일 수 있다. 루트 노드는 깊이가 가장 얕고, 리프 노드는 깊이가 가장 깊다고 할 수 있다. 또한, 유닛을 트리 구조로 표현했을 때 유닛이 존재하는 레벨이 유닛 깊이를 의미할 수 있다.
비트스트림(Bitstream): 부호화된 영상 정보를 포함하는 비트의 열을 의미할 수 있다.
파라미터 세트(Parameter Set): 비트스트림 내의 구조 중 헤더(header) 정보에 해당한다. 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set) 중 적어도 하나가 파라미터 세트에 포함될 수 있다. 또한, 파라미터 세트는 타일 그룹, 슬라이스(slice) 헤더 및 타일(tile) 헤더 정보를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 타일 그룹은 여러 타일을 포함하는 그룹을 의미할 수 있으며, 슬라이스와 동일한 의미일 수 있다.
파싱(Parsing): 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 구문 요소(Syntax Element)의 값을 결정하는 것을 의미하거나, 엔트로피 복호화 자체를 의미할 수 있다.
심볼(Symbol): 부호화/복호화 대상 유닛의 구문 요소, 부호화 파라미터(coding parameter), 변환 계수(Transform Coefficient)의 값 등 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 또한, 심볼은 엔트로피 부호화의 대상 혹은 엔트로피 복호화의 결과를 의미할 수 있다.
예측 모드(Prediction Mode): 화면 내 예측으로 부호화/복호화되는 모드 또는 화면 간 예측으로 부호화/복호화되는 모드를 지시하는 정보일 수 있다.
예측 유닛(Prediction Unit): 화면 간 예측, 화면 내 예측, 화면 간 보상, 화면 내 보상, 움직임 보상 등 예측을 수행할 때의 기본 단위를 의미할 수 있다. 하나의 예측 유닛은 더 작은 크기를 가지는 복수의 파티션(Partition) 또는 복수의 하위 예측 유닛들로 분할 될 수도 있다. 복수의 파티션들 또한 예측 또는 보상의 수행에 있어서의 기본 단위일 수 있다. 예측 유닛의 분할에 의해 생성된 파티션 또한 예측 유닛일 수 있다.
예측 유닛 파티션(Prediction Unit Partition): 예측 유닛이 분할된 형태를 의미할 수 있다.
참조 영상 리스트(Reference Picture List): 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용되는 하나 이상의 참조 영상들을 포함하는 리스트를 의미할 수 있다. 참조 영상 리스트의 종류는 LC (List Combined), L0 (List 0), L1 (List 1), L2 (List 2), L3 (List 3) 등이 있을 수 있으며, 화면 간 예측에는 1개 이상의 참조 영상 리스트들이 사용될 수 있다.
화면 간 예측 지시자(Inter Prediction Indicator): 현재 블록의 화면 간 예측 방향(단방향 예측, 쌍방향 예측 등)을 의미할 수 있다. 또는, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 때 사용되는 참조 영상의 개수를 의미할 수 있다. 또는, 현재 블록에 대해 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 때 사용되는 예측 블록의 개수를 의미할 수 있다.
예측 리스트 활용 플래그(prediction list utilization flag): 특정 참조 영상 리스트 내 적어도 하나의 참조 영상을 이용하여 예측 블록을 생성하는지 여부를 나타낸다. 예측 리스트 활용 플래그를 이용하여 화면 간 예측 지시자를 도출할 수 있고, 반대로 화면 간 예측 지시자를 이용하여 예측 리스트 활용 플래그를 도출할 수 있다. 예를 들어, 예측 리스트 활용 플래그가 제 1 값인 0을 지시하는 경우, 해당 참조 영상 리스트 내 참조 영상을 이용하여 예측 블록을 생성하지 않는 것을 나타낼 수 있고, 제 2 값인 1을 지시하는 경우, 해당 참조 영상 리스트를 이용하여 예측 블록을 생성할 수 있는 것을 나타낼 수 있다.
참조 영상 색인(Reference Picture Index): 참조 영상 리스트에서 특정 참조 영상을 지시하는 색인을 의미할 수 있다.
참조 영상(Reference Picture): 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 위해서 특정 블록이 참조하는 영상을 의미할 수 있다. 또는, 참조 영상은 화면 간 예측 또는 움직임 보상을 위해 현재 블록이 참조하는 참조 블록을 포함하는 영상일 수 있다. 이하, 용어 "참조 픽처" 및 "참조 영상"은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 서로 교체되어 사용될 수 있다.
움직임 벡터(Motion Vector): 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용되는 2차원 벡터일 수 있다. 움직임 벡터는 부호화/복호화 대상 블록과 참조 블록 사이의 오프셋을 의미할 수 있다. 예를 들어, (mvX, mvY)는 움직임 벡터를 나타낼 수 있다. mvX는 수평(horizontal) 성분, mvY는 수직(vertical) 성분을 나타낼 수 있다.
탐색 영역(Search Range): 탐색 영역은 화면 간 예측 중 움직임 벡터에 대한 탐색이 이루어지는 2차원의 영역일 수 있다. 예를 들면, 탐색 영역의 크기는 MxN일 수 있다. M 및 N은 각각 양의 정수일 수 있다.
움직임 벡터 후보(Motion Vector Candidate): 움직임 벡터를 예측할 때 예측 후보가 되는 블록 혹은 그 블록의 움직임 벡터를 의미할 수 있다. 또한, 움직임 벡터 후보는 움직임 벡터 후보 리스트에 포함될 수 있다.
움직임 벡터 후보 리스트(Motion Vector Candidate List): 하나 이상의 움직임 벡터 후보들을 이용하여 구성된 리스트를 의미할 수 있다.
움직임 벡터 후보 색인(Motion Vector Candidate Index): 움직임 벡터 후보 리스트 내의 움직임 벡터 후보를 가리키는 지시자를 의미할 수 있다. 움직임 벡터 예측기(Motion Vector Predictor)의 색인(index)일 수 있다.
움직임 정보(Motion Information): 움직임 벡터, 참조 영상 색인, 화면 간 예측 지시자 뿐만 아니라 예측 리스트 활용 플래그, 참조 영상 리스트 정보, 참조 영상, 움직임 벡터 후보, 움직임 벡터 후보 색인, 머지 후보, 머지 색인 등 중 적어도 하나를 포함하는 정보를 의미할 수 있다.
머지 후보 리스트(Merge Candidate List): 하나 이상의 머지 후보들을 이용하여 구성된 리스트를 의미할 수 있다.
머지 후보(Merge Candidate): 공간적 머지 후보, 시간적 머지 후보, 조합된 머지 후보, 조합 양예측 머지 후보, 제로 머지 후보 등을 의미할 수 있다. 머지 후보는 화면 간 예측 지시자, 각 리스트에 대한 참조 영상 색인, 움직임 벡터, 예측 리스트 활용 플래그, 화면 간 예측 지시자 등의 움직임 정보를 포함할 수 있다.
머지 색인(Merge Index): 머지 후보 리스트 내 머지 후보를 가리키는 지시자를 의미할 수 있다. 또한, 머지 색인은 공간적/시간적으로 현재 블록과 인접하게 복원된 블록들 중 머지 후보를 유도한 블록을 지시할 수 있다. 또한, 머지 색인은 머지 후보가 가지는 움직임 정보 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.
변환 유닛(Transform Unit): 변환, 역변환, 양자화, 역양자화, 변환 계수 부호화/복호화와 같이 잔여 신호(residual signal) 부호화/복호화를 수행할 때의 기본 단위를 의미할 수 있다. 하나의 변환 유닛은 분할되어 더 작은 크기를 가지는 복수의 하위 변환 유닛들로 분할될 수 있다. 여기서, 변환/역변환은 1차 변환/역변환 및 2차 변환/역변환 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
스케일링(Scaling): 양자화된 레벨에 인수를 곱하는 과정을 의미할 수 있다. 양자화된 레벨에 대한 스케일링의 결과로 변환 계수를 생성할 수 있다. 스케일링을 역양자화(dequantization)라고도 부를 수 있다.
양자화 매개변수(Quantization Parameter): 양자화에서 변환 계수를 이용하여 양자화된 레벨(quantized level)을 생성할 때 사용하는 값을 의미할 수 있다. 또는, 역양자화에서 양자화된 레벨을 스케일링하여 변환 계수를 생성할 때 사용하는 값을 의미할 수도 있다. 양자화 매개변수는 양자화 스텝 크기(step size)에 매핑된 값일 수 있다.
잔여 양자화 매개변수(Delta Quantization Parameter): 예측된 양자화 매개변수와 부호화/복호화 대상 유닛의 양자화 매개변수의 차분(difference) 값을 의미할 수 있다.
스캔(Scan): 유닛, 블록 혹은 행렬 내 계수의 순서를 정렬하는 방법을 의미할 수 있다. 예를 들어, 2차원 배열을 1차원 배열 형태로 정렬하는 것을 스캔이라고 한다. 또는, 1차원 배열을 2차원 배열 형태로 정렬하는 것도 스캔 혹은 역 스캔(Inverse Scan)이라고 부를 수 있다.
변환 계수(Transform Coefficient): 부호화기에서 변환을 수행하고 나서 생성된 계수 값을 의미할 수 있다. 또는, 복호화기에서 엔트로피 복호화 및 역양자화 중 적어도 하나를 수행하고 나서 생성된 계수 값을 의미할 수도 있다. 변환 계수 또는 잔여 신호에 양자화를 적용한 양자화된 레벨 또는 양자화된 변환 계수 레벨도 변환 계수의 의미에 포함될 수 있다.
양자화된 레벨(Quantized Level): 부호화기에서 변환 계수 또는 잔여 신호에 양자화를 수행하여 생성된 값을 의미할 수 있다. 또는, 복호화기에서 역양자화를 수행하기 전 역양자화의 대상이 되는 값을 의미할 수도 있다. 유사하게, 변환 및 양자화의 결과인 양자화된 변환 계수 레벨도 양자화된 레벨의 의미에 포함될 수 있다.
넌제로 변환 계수(Non-zero Transform Coefficient): 값의 크기가 0이 아닌 변환 계수 혹은 값의 크기가 0이 아닌 변환 계수 레벨 혹은 양자화된 레벨을 의미할 수 있다.
양자화 행렬(Quantization Matrix): 영상의 주관적 화질 혹은 객관적 화질을 향상시키기 위해서 양자화 혹은 역양자화 과정에서 이용하는 행렬을 의미할 수 있다. 양자화 행렬을 스케일링 리스트(scaling list)라고도 부를 수 있다.
양자화 행렬 계수(Quantization Matrix Coefficient): 양자화 행렬 내의 각 원소(element)를 의미할 수 있다. 양자화 행렬 계수를 행렬 계수(matrix coefficient)라고도 할 수 있다.
기본 행렬(Default Matrix): 부호화기와 복호화기에서 미리 정의되어 있는 소정의 양자화 행렬을 의미할 수 있다.
비 기본 행렬(Non-default Matrix): 부호화기와 복호화기에서 미리 정의되지 않고, 사용자에 의해서 시그널링되는 양자화 행렬을 의미할 수 있다.
통계값(statistic value): 연산 가능한 특정 값들을 가지는 변수, 부호화 파라미터, 상수 등 적어도 하나에 대한 통계값은 해당 특정 값들의 평균값, 가중평균값, 가중합값, 최소값, 최대값, 최빈값, 중간값, 보간값 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
부호화 장치(100)는 인코더, 비디오 부호화 장치 또는 영상 부호화 장치일 수 있다. 비디오는 하나 이상의 영상들을 포함할 수 있다. 부호화 장치(100)는 하나 이상의 영상들을 순차적으로 부호화할 수 있다.
도 1을 참조하면, 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180) 및 참조 픽처 버퍼(190)를 포함할 수 있다.
부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라 모드 및/또는 인터 모드로 부호화를 수행할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대한 부호화를 통해 부호화된 정보를 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있고, 생성된 비트스트림을 출력할 수 있다. 생성된 비트스트림은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장될 수 있거나, 유/무선 전송 매체를 통해 스트리밍될 수 있다. 예측 모드로 인트라 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인트라로 전환될 수 있고, 예측 모드로 인터 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인터로 전환될 수 있다. 여기서 인트라 모드는 화면 내 예측 모드를 의미할 수 있으며, 인터 모드는 화면 간 예측 모드를 의미할 수 있다. 부호화 장치(100)는 입력 영상의 입력 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 예측 블록이 생성된 후, 입력 블록 및 예측 블록의 차분(residual)을 사용하여 잔여 블록을 부호화할 수 있다. 입력 영상은 현재 부호화의 대상인 현재 영상으로 칭해질 수 있다. 입력 블록은 현재 부호화의 대상인 현재 블록 혹은 부호화 대상 블록으로 칭해질 수 있다.
예측 모드가 인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록의 주변에 이미 부호화/복호화된 블록의 샘플을 참조 샘플로서 이용할 수 있다. 인트라 예측부(120)는 참조 샘플을 이용하여 현재 블록에 대한 공간적 예측을 수행할 수 있고, 공간적 예측을 통해 입력 블록에 대한 예측 샘플들을 생성할 수 있다. 여기서 인트라 예측은 화면 내 예측을 의미할 수 있다.
예측 모드가 인터 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 영상으로부터 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 검색할 수 있고, 검색된 영역을 이용하여 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 이때, 상기 영역으로 탐색 영역을 사용할 수 있다. 참조 영상은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다. 여기서, 참조 영상에 대한 부호화/복호화가 처리되었을 때 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다.
움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하는 움직임 보상을 수행함으로써 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서 인터 예측은 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 의미할 수 있다.
상기 움직임 예측부(111)과 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우에 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터(Interpolation Filter)를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 예측 및 움직임 보상 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge Mode), 향상된 움직임 벡터 예측(Advanced Motion Vector Prediction; AMVP) 모드, 현재 픽처 참조 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 수 있다.
감산기(125)는 입력 블록 및 예측 블록의 차분을 사용하여 잔여 블록을 생성할 수 있다. 잔여 블록은 잔여 신호로 칭해질 수도 있다. 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이(difference)를 의미할 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환(transform)하거나, 양자화하거나, 또는 변환 및 양자화함으로써 생성된 신호일 수 있다. 잔여 블록은 블록 단위의 잔여 신호일 수 있다.
변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있고, 생성된 변환 계수를 출력할 수 있다. 여기서, 변환 계수는 잔여 블록에 대한 변환을 수행함으로써 생성된 계수 값일 수 있다. 변환 생략(transform skip) 모드가 적용되는 경우, 변환부(130)는 잔여 블록에 대한 변환을 생략할 수도 있다.
변환 계수 또는 잔여 신호에 양자화를 적용함으로써 양자화된 레벨(quantized level)이 생성될 수 있다. 이하, 실시예들에서는 양자화된 레벨도 변환 계수로 칭해질 수 있다.
양자화부(140)는 변환 계수 또는 잔여 신호를 양자화 매개변수에 따라 양자화함으로써 양자화된 레벨을 생성할 수 있고, 생성된 양자화된 레벨을 출력할 수 있다. 이때, 양자화부(140)에서는 양자화 행렬을 사용하여 변환 계수를 양자화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(150)는, 양자화부(140)에서 산출된 값들 또는 부호화 과정에서 산출된 부호화 파라미터(Coding Parameter) 값들 등에 대하여 확률 분포에 따른 엔트로피 부호화를 수행함으로써 비트스트림(bitstream)을 생성할 수 있고, 비트스트림을 출력할 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 영상의 샘플에 관한 정보 및 영상의 복호화를 위한 정보에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 예를 들면, 영상의 복호화를 위한 정보는 구문 요소(syntax element) 등을 포함할 수 있다.
엔트로피 부호화가 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼(symbol)에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 부호화 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 엔트로피 부호화를 위해 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 부호화 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 엔트로피 부호화부(150)는 가변 길이 부호화(Variable Length Coding/Code; VLC) 테이블을 이용하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 부호화부(150)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출한 후, 도출된 이진화 방법, 확률 모델, 문맥 모델(Context Model)을 사용하여 산술 부호화를 수행할 수도 있다.
엔트로피 부호화부(150)는 변환 계수 레벨(양자화된 레벨)을 부호화하기 위해 변환 계수 스캐닝(Transform Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태(form) 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다.
부호화 파라미터(Coding Parameter)는 구문 요소와 같이 부호화기에서 부호화되어 복호화기로 시그널링되는 정보(플래그, 색인 등)뿐만 아니라, 부호화 과정 혹은 복호화 과정에서 유도되는 정보를 포함할 수 있으며, 영상을 부호화하거나 복호화할 때 필요한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 유닛/블록 크기, 유닛/블록 깊이, 유닛/블록 분할 정보, 유닛/블록 형태, 유닛/블록 분할 구조, 쿼드트리 형태의 분할 여부, 이진트리 형태의 분할 여부, 이진트리 형태의 분할 방향(가로 방향 혹은 세로 방향), 이진트리 형태의 분할 형태(대칭 분할 혹은 비대칭 분할), 예측 모드(화면 내 예측 또는 화면 간 예측), 화면 내 휘도 예측 모드/방향, 화면 내 색차 예측 모드/방향, 화면 내 분할 정보, 화면 간 분할 정보, 부호화 블록 분할 플래그, 예측 블록 분할 플래그, 변환 블록 분할 플래그, 참조 샘플 필터링 방법, 참조 샘플 필터 탭, 참조 샘플 필터 계수, 예측 블록 필터링 방법, 예측 블록 필터 탭, 예측 블록 필터 계수, 예측 블록 경계 필터링 방법, 예측 블록 경계 필터 탭, 예측 블록 경계 필터 계수, 화면 내 예측 모드, 화면 간 예측 모드, 움직임 정보, 움직임 벡터, 움직임 벡터 차분, 참조 영상 색인, 화면 간 예측 방향, 화면 간 예측 지시자, 예측 리스트 활용 플래그, 참조 영상 리스트, 참조 영상, 움직임 벡터 예측 색인, 움직임 벡터 예측 후보, 움직임 벡터 후보 리스트, 머지 모드 사용 여부, 머지 색인, 머지 후보, 머지 후보 리스트, 스킵(skip) 모드 사용 여부, 보간 필터 종류, 보간 필터 탭, 보간 필터 계수, 움직임 벡터 크기, 움직임 벡터 표현 정확도, 변환 종류, 변환 크기, 1차 변환 사용 여부 정보, 2차 변환 사용 여부 정보, 1차 변환 색인, 2차 변환 색인, 잔여 신호 유무 정보, 부호화 블록 패턴(Coded Block Pattern), 부호화 블록 플래그(Coded Block Flag), 양자화 매개변수, 잔여 양자화 매개변수, 양자화 행렬, 화면 내 루프 필터 적용 여부, 화면 내 루프 필터 계수, 화면 내 루프 필터 탭, 화면 내 루프 필터 모양/형태, 디블록킹 필터 적용 여부, 디블록킹 필터 계수, 디블록킹 필터 탭, 디블록킹 필터 강도, 디블록킹 필터 모양/형태, 적응적 샘플 오프셋 적용 여부, 적응적 샘플 오프셋 값, 적응적 샘플 오프셋 카테고리, 적응적 샘플 오프셋 종류, 적응적 루프 필터 적용 여부, 적응적 루프 필터 계수, 적응적 루프 필터 탭, 적응적 루프 필터 모양/형태, 이진화/역이진화 방법, 문맥 모델 결정 방법, 문맥 모델 업데이트 방법, 레귤러 모드 수행 여부, 바이패스 모드 수행 여부, 문맥 빈, 바이패스 빈, 중요 계수 플래그, 마지막 중요 계수 플래그, 계수 그룹 단위 부호화 플래그, 마지막 중요 계수 위치, 계수 값이 1보다 큰지에 대한 플래그, 계수 값이 2보다 큰지에 대한 플래그, 계수 값이 3보다 큰지에 대한 플래그, 나머지 계수 값 정보, 부호(sign) 정보, 복원된 휘도 샘플, 복원된 색차 샘플, 잔여 휘도 샘플, 잔여 색차 샘플, 휘도 변환 계수, 색차 변환 계수, 휘도 양자화 레벨, 색차 양자화 레벨, 변환 계수 레벨 스캐닝 방법, 복호화기 측면 움직임 벡터 탐색 영역의 크기, 복호화기 측면 움직임 벡터 탐색 영역의 형태, 복호화기 측면 움직임 벡터 탐색 횟수, CTU 크기 정보, 최소 블록 크기 정보, 최대 블록 크기 정보, 최대 블록 깊이 정보, 최소 블록 깊이 정보, 영상 디스플레이/출력 순서, 슬라이스 식별 정보, 슬라이스 타입, 슬라이스 분할 정보, 타일 식별 정보, 타일 타입, 타일 분할 정보, 픽처 타입, 입력 샘플 비트 심도, 복원 샘플 비트 심도, 잔여 샘플 비트 심도, 변환 계수 비트 심도, 양자화 레벨 비트 심도, 휘도 신호에 대한 정보, 색차 신호에 대한 정보 중 적어도 하나의 값 또는 조합된 형태가 부호화 파라미터에 포함될 수 있다.
여기서, 플래그 혹은 색인을 시그널링(signaling)한다는 것은 인코더에서는 해당 플래그 혹은 색인을 엔트로피 부호화(Entropy Encoding)하여 비트스트림(Bitstream)에 포함하는 것을 의미할 수 있고, 디코더에서는 비트스트림으로부터 해당 플래그 혹은 색인을 엔트로피 복호화(Entropy Decoding)하는 것을 의미할 수 있다.
부호화 장치(100)가 인터 예측을 통한 부호화를 수행할 경우, 부호화된 현재 영상은 이후에 처리되는 다른 영상에 대한 참조 영상으로서 사용될 수 있다. 따라서, 부호화 장치(100)는 부호화된 현재 영상을 다시 복원 또는 복호화할 수 있고, 복원 또는 복호화된 영상을 참조 영상으로 참조 픽처 버퍼(190)에 저장할 수 있다.
양자화된 레벨은 역양자화부(160)에서 역양자화(dequantization)될 수 있고. 역변환부(170)에서 역변환(inverse transform)될 수 있다. 역양자화 및/또는 역변환된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 합해질 수 있다, 역양자화 및/또는 역변환된 계수와 예측 블록을 합함으로써 복원 블록(reconstructed block)이 생성될 수 있다. 여기서, 역양자화 및/또는 역변환된 계수는 역양자화 및 역변환 중 적어도 하나 이상이 수행된 계수를 의미하며, 복원된 잔여 블록을 의미할 수 있다.
복원 블록은 필터부(180)를 거칠 수 있다. 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset; SAO), 적응적 루프 필터(Adaptive Loop Filter; ALF) 등 적어도 하나를 복원 샘플, 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 루프내 필터(in-loop filter)로 칭해질 수도 있다.
디블록킹 필터는 블록들 간의 경계에서 발생한 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹 필터를 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 샘플을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 서로 다른 필터를 적용할 수 있다.
샘플 적응적 오프셋을 이용하여 부호화 에러를 보상하기 위해 샘플 값에 적정 오프셋(offset) 값을 더할 수 있다. 샘플 적응적 오프셋은 디블록킹을 수행한 영상에 대해 샘플 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 영상에 포함된 샘플을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 샘플의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
적응적 루프 필터는 복원 영상 및 원래의 영상을 비교한 값에 기반하여 필터링을 수행할 수 있다. 영상에 포함된 샘플을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. 적응적 루프 필터를 적용할지 여부에 관련된 정보는 부호화 유닛(Coding Unit, CU) 별로 시그널링될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 적응적 루프 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다.
필터부(180)를 거친 복원 블록 또는 복원 영상은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 영상의 일부일 수 있다. 말하자면, 참조 영상은 필터부(180)를 거친 복원 블록들로 구성된 복원 영상일 수 있다. 저장된 참조 영상은 이후 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
복호화 장치(200)는 디코더, 비디오 복호화 장치 또는 영상 복호화 장치일 수 있다.
도 2를 참조하면, 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 가산기(255), 필터부(260) 및 참조 픽처 버퍼(270)를 포함할 수 있다.
복호화 장치(200)는 부호화 장치(100)에서 출력된 비트스트림을 수신할 수 있다. 복호화 장치(200)는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장된 비트스트림을 수신하거나, 유/무선 전송 매체를 통해 스트리밍되는 비트스트림을 수신할 수 있다. 복호화 장치(200)는 비트스트림에 대하여 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행할 수 있다. 또한, 복호화 장치(200)는 복호화를 통해 복원된 영상 또는 복호화된 영상을 생성할 수 있고, 복원된 영상 또는 복호화된 영상을 출력할 수 있다.
복호화에 사용되는 예측 모드가 인트라 모드인 경우 스위치가 인트라로 전환될 수 있다. 복호화에 사용되는 예측 모드가 인터 모드인 경우 스위치가 인터로 전환될 수 있다.
복호화 장치(200)는 입력된 비트스트림을 복호화하여 복원된 잔여 블록(reconstructed residual block)을 획득할 수 있고, 예측 블록을 생성할 수 있다. 복원된 잔여 블록 및 예측 블록이 획득되면, 복호화 장치(200)는 복원된 잔여 블록과 및 예측 블록을 더함으로써 복호화 대상이 되는 복원 블록을 생성할 수 있다. 복호화 대상 블록은 현재 블록으로 칭해질 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 비트스트림에 대한 확률 분포에 따른 엔트로피 복호화를 수행함으로써 심볼들을 생성할 수 있다. 생성된 심볼들은 양자화된 레벨 형태의 심볼을 포함할 수 있다. 여기에서, 엔트로피 복호화 방법은 상술된 엔트로피 부호화 방법의 역과정일 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 변환 계수 레벨(양자화된 레벨)을 복호화하기 위해 변환 계수 스캐닝 방법을 통해 1차원의 벡터 형태 계수를 2차원의 블록 형태로 변경할 수 있다.
양자화된 레벨은 역양자화부(220)에서 역양자화될 수 있고, 역변환부(230)에서 역변환될 수 있다. 양자화된 레벨은 역양자화 및/또는 역변환이 수행된 결과로서, 복원된 잔여 블록으로 생성될 수 있다. 이때, 역양자화부(220)는 양자화된 레벨에 양자화 행렬을 적용할 수 있다.
인트라 모드가 사용되는 경우, 인트라 예측부(240)는 복호화 대상 블록 주변의 이미 복호화된 블록의 샘플 값을 이용하는 공간적 예측을 현재 블록에 대해 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 모드가 사용되는 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하는 움직임 보상을 현재 블록에 대해 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 상기 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우에 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 보상 방법이 스킵 모드, 머지 모드, AMVP 모드, 현재 픽처 참조 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 움직임 보상을 수행할 수 있다.
가산기(255)는 복원된 잔여 블록 및 예측 블록을 가산하여 복원 블록을 생성할 수 있다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, 샘플 적응적 오프셋 및 적응적 루프 필터 등 적어도 하나를 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 복원 영상을 출력할 수 있다. 복원 블록 또는 복원 영상은 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 인터 예측에 사용될 수 있다. 필터부(260)를 거친 복원 블록은 참조 영상의 일부일 수 있다. 말하자면, 참조 영상은 필터부(260)를 거친 복원 블록들로 구성된 복원 영상일 수 있다. 저장된 참조 영상은 이후 화면 간 예측 혹은 움직임 보상에 사용될 수 있다.
도 3은 영상을 부호화 및 복호화할 때의 영상의 분할 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 하나의 유닛이 복수의 하위 유닛으로 분할되는 실시예를 개략적으로 나타낸다.
영상을 효율적으로 분할하기 위해, 부호화 및 복호화에 있어서, 부호화 유닛(Coding Unit; CU)이 사용될 수 있다. 영상 부호화/복호화의 기본 단위로서 부호화 유닛이 사용될 수 있다. 또한, 영상 부호화/복호화 시 화면 내 예측 모드 및 화면 간 예측 모드가 구분되는 단위로 부호화 유닛을 사용할 수 있다. 부호화 유닛은 예측, 변환, 양자화, 역변환, 역양자화, 또는 변환 계수의 부호화/복호화의 과정을 위해 사용되는 기본 단위일 수 있다.
도 3을 참조하면, 영상(300)은 최대 부호화 유닛(Largest Coding Unit; LCU) 단위로 순차적으로 분할되고, LCU 단위로 분할 구조가 결정된다. 여기서, LCU는 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit; CTU)과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 유닛의 분할은 유닛에 해당하는 블록의 분할을 의미할 수 있다. 블록 분할 정보에는 유닛의 깊이(depth)에 관한 정보가 포함될 수 있다. 깊이 정보는 유닛이 분할되는 회수 및/또는 정도를 나타낼 수 있다. 하나의 유닛은 트리 구조(tree structure)를 기초로 깊이 정보를 가지고 계층적으로 복수의 하위 유닛들로 분할될 수 있다. 말하자면, 유닛 및 상기의 유닛의 분할에 의해 생성된 하위 유닛은 노드 및 상기의 노드의 자식 노드에 각각 대응할 수 있다. 각각의 분할된 하위 유닛은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 크기를 나타내는 정보일 수 있고, 각 CU마다 저장될 수 있다. 유닛 깊이는 유닛이 분할된 회수 및/또는 정도를 나타내므로, 하위 유닛의 분할 정보는 하위 유닛의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
분할 구조는 CTU(310) 내에서의 부호화 유닛(Coding Unit; CU)의 분포를 의미할 수 있다. 이러한 분포는 하나의 CU를 복수(2, 4, 8, 16 등을 포함하는 2 이상의 양의 정수)의 CU들로 분할할지 여부에 따라 결정할 수 있다. 분할에 의해 생성된 CU의 가로 크기 및 세로 크기는 각각 분할 전의 CU의 가로 크기의 절반 및 세로 크기의 절반이거나, 분할된 개수에 따라 분할 전의 CU의 가로 크기보다 작은 크기 및 세로 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다. CU는 복수의 CU로 재귀적으로 분할될 수 있다. 재귀적 분할에 의해, 분할된 CU의 가로 크기 및 세로 크기 중 적어도 하나의 크기가 분할 전의 CU의 가로 크기 및 세로 크기 중 적어도 하나에 비해 감소될 수 있다. CU의 분할은 기정의된 깊이 또는 기정의된 크기까지 재귀적으로 이루어질 수 있다. 예컨대, CTU의 깊이는 0일 수 있고, 최소 부호화 유닛(Smallest Coding Unit; SCU)의 깊이는 기정의된 최대 깊이일 수 있다. 여기서, CTU는 상술된 것과 같이 최대의 부호화 유닛 크기를 가지는 부호화 유닛일 수 있고, SCU는 최소의 부호화 유닛 크기를 가지는 부호화 유닛일 수 있다. CTU(310)로부터 분할이 시작되고, 분할에 의해 CU의 가로 크기 및/또는 세로 크기가 줄어들 때마다 CU의 깊이는 1씩 증가한다. 예를 들면, 각각의 깊이 별로, 분할되지 않는 CU는 2Nx2N 크기를 가질 수 있다. 또한, 분할되는 CU의 경우, 2Nx2N 크기의 CU가 NxN 크기를 가지는 4개의 CU들로 분할될 수 있다. N의 크기는 깊이가 1씩 증가할 때마다 절반으로 감소할 수 있다.
또한, CU가 분할되는지 여부에 대한 정보는 CU의 분할 정보를 통해 표현될 수 있다. 분할 정보는 1비트의 정보일 수 있다. SCU를 제외한 모든 CU는 분할 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 분할 정보의 값이 제 1 값이면, CU가 분할되지 않을 수 있고, 분할 정보의 값이 제 2 값이면, CU가 분할될 수 있다.
도 3을 참조하면, 깊이가 0인 CTU는 64x64 블록일 수 있다. 0은 최소 깊이일 수 있다. 깊이가 3인 SCU는 8x8 블록일 수 있다. 3은 최대 깊이일 수 있다. 32x32 블록 및 16x16 블록의 CU는 각각 깊이 1 및 깊이 2로 표현될 수 있다.
예를 들어, 하나의 부호화 유닛이 4개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할된 4개의 부호화 유닛의 가로 및 세로 크기는 분할되기 전 부호화 유닛의 가로 및 세로 크기와 비교하여 각각 절반의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 32x32 크기의 부호화 유닛이 4개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할된 4개의 부호화 유닛은 각각 16x16의 크기를 가질 수 있다. 하나의 부호화 유닛이 4개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 부호화 유닛은 쿼드트리(quad-tree) 형태로 분할(쿼드트리 분할, quad-tree partition)되었다고 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할된 2개의 부호화 유닛의 가로 혹은 세로 크기는 분할되기 전 부호화 유닛의 가로 혹은 세로 크기와 비교하여 절반의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 32x32 크기의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 세로로 분할 될 경우, 분할된 2개의 부호화 유닛은 각각 16x32의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 8x32 크기의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 가로로 분할 될 경우, 분할된 2개의 부호화 유닛은 각각 8x16의 크기를 가질 수 있다. 하나의 부호화 유닛이 2개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 부호화 유닛은 이진트리(binary-tree) 형태로 분할(이진트리 분할, binary-tree partition)되었다고 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 분할되기 전 부호화 유닛의 가로 혹은 세로 크기를 1:2:1의 비율로 분할함으로써, 3개의 부호화 유닛으로 분할 할 수 있다. 일 예로, 16x32 크기의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 가로로 분할 될 경우, 분할된 3개의 부호화 유닛은 상측부터 각각 16x8, 16x16 및 16x8의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 32x32 크기의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 세로로 분할 될 경우, 분할된 3개의 부호화 유닛은 좌측부터 각각 8x32, 16x32 및 8x32의 크기를 가질 수 있다. 하나의 부호화 유닛이 3개의 부호화 유닛으로 분할 될 경우, 부호화 유닛은 3분할트리(ternary-tree) 형태로 분할(3분할트리 분할, ternary-tree partition)되었다고 할 수 있다.
도 3의 CTU(320)는 쿼드트리 분할, 이진트리 분할 및 3분할트리 분할이 모두 적용된 CTU의 일 예이다.
전술한 바와 같이, CTU를 분할하기 위해, 쿼드트리 분할, 이진트리 분할 및 3분할트리 분할 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 각각의 분할은 소정의 우선 순위에 기초하여 적용될 수 있다. 예컨대, CTU에 대해 쿼드트리 분할이 우선적으로 적용될 수 있다. 더 이상 쿼드트리 분할될 수 없는 부호화 유닛은 쿼드트리의 리프 노드에 해당될 수 있다. 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 이진트리 및/또는 3분할트리의 루트 노드가 될 수 있다. 즉, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 이진트리 분할되거나 3분할트리 분할되거나 또는 더 이상 분할되지 않을 수 있다. 이 때, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛을 이진트리 분할하거나 3분할트리 분할하여 생성된 부호화 유닛에 대해서는 다시 쿼드트리 분할이 수행되지 않도록 함으로써, 블록의 분할 및/또는 분할 정보의 시그널링을 효과적으로 수행할 수 있다.
쿼드트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 분할은 쿼드 분할 정보를 이용하여 시그널링될 수 있다. 제 1값(예컨대, '1')을 갖는 쿼드 분할 정보는 해당 부호화 유닛이 쿼드트리 분할됨을 지시할 수 있다. 제 2값(예컨대, '0')을 갖는 쿼드 분할 정보는 해당 부호화 유닛이 쿼드트리 분할되지 않음을 지시할 수 있다. 쿼드 분할 정보는 소정의 길이(예컨대, 1비트)를 갖는 플래그일 수 있다.
이진트리 분할과 3분할트리 분할 사이에는 우선순위가 존재하지 않을 수 있다. 즉, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 이진트리 분할되거나 3분할트리 분할될 수 있다. 또한, 이진트리 분할 또는 3분할트리 분할에 의해 생성된 부호화 유닛은 다시 이진트리 분할 또는 3분할트리 분할되거나 또는 더 이상 분할되지 않을 수 있다.
이진트리 분할과 3분할트리 분할 사이에 우선순위가 존재하지 않는 경우의 분할은 복합형트리 분할(multi-type tree partition)이라고 호칭할 수 있다. 즉, 쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛은 복합형트리(multi-type tree)의 루트 노드가 될 수 있다. 복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 분할은 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보 중 적어도 하나를 이용하여 시그널링될 수 있다. 상기 복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 분할을 위해 순차적으로 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보가 시그널링될 수도 있다.
제 1값(예컨대, '1')을 갖는 복합형트리의 분할 여부 정보는 해당 부호화 유닛이 복합형트리 분할됨을 지시할 수 있다. 제 2값(예컨대, '0')을 갖는 복합형트리의 분할 여부 정보는 해당 부호화 유닛이 복합형트리 분할되지 않음을 지시할 수 있다.
복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛이 복합형트리 분할되는 경우, 해당 부호화 유닛은 분할 방향 정보를 더 포함할 수 있다. 분할 방향 정보는 복합형트리 분할의 분할 방향을 지시할 수 있다. 제 1값(예컨대, '1')을 갖는 분할 방향 정보는 해당 부호화 유닛이 세로 방향으로 분할됨을 지시할 수 있다. 제 2값(예컨대, '0')을 갖는 분할 방향 정보는 해당 부호화 유닛이 가로 방향으로 분할됨을 지시할 수 있다.
복합형트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛이 복합형트리 분할되는 경우, 해당 부호화 유닛은 분할 트리 정보를 더 포함할 수 있다. 분할 트리 정보는 복합형트리 분할을 위해 사용된 트리를 지시할 수 있다. 제 1값(예컨대, '1')을 갖는 분할 트리 정보는 해당 부호화 유닛이 이진트리 분할됨을 지시할 수 있다. 제 2값(예컨대, '0')을 갖는 분할 트리 정보는 해당 부호화 유닛이 3분할트리 분할됨을 지시할 수 있다.
분할 여부 정보, 분할 트리 정보 및 분할 방향 정보는 각각 소정의 길이(예컨대, 1비트)를 갖는 플래그일 수 있다.
쿼드 분할 정보, 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보 중 적어도 하나는 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 상기 정보들의 엔트로피 부호화/복호화를 위해, 현재 부호화 유닛에 인접한 주변 부호화 유닛의 정보가 이용될 수 있다. 예컨대, 좌측 부호화 유닛 및/또는 상측 부호화 유닛의 분할 형태(분할 여부, 분할 트리 및/또는 분할 방향)는 현재 부호화 유닛의 분할 형태와 유사할 확률이 높다. 따라서, 주변 부호화 유닛의 정보에 기초하여, 현재 부호화 유닛의 정보의 엔트로피 부호화/복호화를 위한 컨텍스트 정보를 유도할 수 있다. 이때, 주변 부호화 유닛의 정보에는 해당 부호화 유닛의 쿼드 분할 정보, 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 방향 정보 및 분할 트리 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
다른 실시예로서, 이진트리 분할과 3분할트리 분할 중, 이진트리 분할이 우선적으로 수행될 수 있다. 즉, 이진트리 분할이 먼저 적용되고, 이진트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛을 3분할트리의 루트 노드로 설정할 수도 있다. 이 경우, 3분할트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해서는 쿼드트리 분할 및 이진트리 분할이 수행되지 않을 수 있다.
쿼드트리 분할, 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할에 의해 더 이상 분할되지 않는 부호화 유닛은 부호화, 예측 및/또는 변환의 단위가 될 수 있다. 즉, 예측 및/또는 변환을 위해 부호화 유닛이 더 이상 분할되지 않을 수 있다. 따라서, 부호화 유닛을 예측 유닛 및/또는 변환 유닛으로 분할하기 위한 분할 구조, 분할 정보 등이 비트스트림에 존재하지 않을 수 있다.
다만, 분할의 단위가 되는 부호화 유닛의 크기가 최대 변환 블록의 크기보다 큰 경우, 해당 부호화 유닛은 최대 변환 블록의 크기와 같거나 또는 작은 크기가 될 때까지 재귀적으로 분할될 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 크기가 64x64이고, 최대 변환 블록의 크기가 32x32인 경우, 상기 부호화 유닛은 변환을 위해, 4개의 32x32 블록으로 분할될 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 크기가 32x64이고, 최대 변환 블록의 크기가 32x32인 경우, 상기 부호화 유닛은 변환을 위해, 2개의 32x32 블록으로 분할될 수 있다. 이 경우, 변환을 위한 부호화 유닛의 분할 여부는 별도로 시그널링되지 않고, 상기 부호화 유닛의 가로 또는 세로와 최대 변환 블록의 가로 또는 세로의 비교에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 가로가 최대 변환 블록의 가로보다 큰 경우, 부호화 유닛은 세로로 2등분 될 수 있다. 또한, 부호화 유닛의 세로가 최대 변환 블록의 세로보다 큰 경우, 부호화 유닛은 가로로 2등분 될 수 있다.
부호화 유닛의 최대 및/또는 최소 크기에 관한 정보, 변환 블록의 최대 및/또는 최소 크기에 관한 정보는 부호화 유닛의 상위 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 상기 상위 레벨은 예컨대, 시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 타일 레벨, 타일 그룹 레벨, 슬라이스 레벨 등일 수 있다. 예컨대, 부호화 유닛의 최소 크기는 4x4로 결정될 수 있다. 예컨대, 변환 블록의 최대 크기는 64x64로 결정될 수 있다. 예컨대, 변환 블록의 최소 크기는 4x4로 결정될 수 있다.
쿼드트리의 리프 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최소 크기(쿼드트리 최소 크기)에 관한 정보 및/또는 복합형트리의 루트 노드에서 리프 노드에 이르는 최대 깊이(복합형트리 최대 깊이)에 관한 정보는 부호화 유닛의 상위 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 상기 상위 레벨은 예컨대, 시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨, 타일 그룹 레벨, 타일 레벨 등일 수 있다. 상기 쿼드트리 최소 크기에 관한 정보 및/또는 상기 복합형트리 최대 깊이에 관한 정보는 화면 내 슬라이스와 화면 간 슬라이스의 각각에 대해 시그널링되거나 결정될 수 있다.
CTU의 크기와 변환 블록의 최대 크기에 대한 차분 정보는 부호화 유닛의 상위 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 상기 상위 레벨은 예컨대, 시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨, 타일 그룹 레벨, 타일 레벨 등일 수 있다. 이진트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최대 크기(이진트리 최대 크기)에 관한 정보는 부호화 트리 유닛의 크기와 상기 차분 정보를 기반으로 결정될 수 있다. 3분할트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최대 크기(3분할트리 최대 크기)는 슬라이스의 타입에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 예컨대, 화면 내 슬라이스인 경우, 3분할트리 최대 크기는 32x32일 수 있다. 또한, 예컨대, 화면 간 슬라이스인 경우, 3분할 트리 최대 크기는 128x128일 수 있다. 예컨대, 이진트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최소 크기(이진트리 최소 크기) 및/또는 3분할트리의 각 노드에 해당하는 부호화 유닛의 최소 크기(3분할트리 최소 크기)는 부호화 블록의 최소 크기로 설정될 수 있다.
또 다른 예로, 이진트리 최대 크기 및/또는 3분할트리 최대 크기는 슬라이스 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다. 또한, 이진트리 최소 크기 및/또는 3분할트리 최소 크기는 슬라이스 레벨에서 시그널링되거나 결정될 수 있다.
전술한 다양한 블록의 크기 및 깊이 정보에 기초하여, 쿼드 분할 정보, 복합형트리의 분할 여부 정보, 분할 트리 정보 및/또는 분할 방향 정보 등이 비트스트림에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.
예컨대, 부호화 유닛의 크기가 쿼드트리 최소 크기보다 크지 않으면, 상기 부호화 유닛은 쿼드 분할 정보를 포함하지 않고, 해당 쿼드 분할 정보는 제 2값으로 추론될 수 있다.
예컨대, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛의 크기(가로 및 세로)가 이진트리 최대 크기(가로 및 세로) 및/또는 3분할트리 최대 크기(가로 및 세로)보다 큰 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제 2값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛의 크기(가로 및 세로)가 이진트리 최소 크기(가로 및 세로)와 동일하거나, 부호화 유닛의 크기(가로 및 세로)가 3분할트리 최소 크기(가로 및 세로)의 두 배와 동일한 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제 2값으로 추론될 수 있다. 왜냐하면, 상기 부호화 유닛을 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할할 경우, 이진트리 최소 크기 및/또는 3분할트리 최소 크기보다 작은 부호화 유닛이 생성되기 때문이다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛의 복합형트리 내의 깊이가 복합형트리 최대 깊이와 동일한 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제 2값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해 수직 방향 이진트리 분할, 수평 방향 이진트리 분할, 수직 방향 3분할트리 분할 및 수평 방향 3분할트리 분할 중 적어도 하나가 가능한 경우에만, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보를 시그널링할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상기 부호화 유닛은 이진트리 분할 및/또는 3분할트리 분할되지 않을 수 있다. 그에 따라, 상기 복합형트리의 분할 여부 정보는 시그널링되지 않고, 제 2값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해 수직 방향 이진트리 분할과 수평 방향 이진트리 분할이 모두 가능하거나, 수직 방향 3분할트리 분할과 수평 방향 3분할트리 분할이 모두 가능한 경우에만, 상기 분할 방향 정보를 시그널링할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상기 분할 방향 정보는 시그널링되지 않고, 분할이 가능한 방향을 지시하는 값으로 추론될 수 있다.
또는, 복합형트리의 노드에 해당하는 부호화 유닛에 대해 수직 방향 이진트리 분할과 수직 방향 3분할트리 분할이 모두 가능하거나, 수평 방향 이진트리 분할과 수평 방향 3분할트리 분할이 모두 가능한 경우에만, 상기 분할 트리 정보를 시그널링할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 상기 분할 트리 정보는 시그널링되지 않고, 분할이 가능한 트리를 지시하는 값으로 추론될 수 있다.
도 4는 화면 간 예측 과정의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 사각형은 영상을 나타낼 수 있다. 또한, 각 영상은 부호화 타입에 따라 I 픽처(Intra Picture), P 픽처(Predictive Picture), B 픽처(Bi-predictive Picture) 등으로 분류될 수 있다.
I 픽처는 화면 간 예측 없이 화면 내 예측을 통해 부호화/복호화될 수 있다. P 픽처는 단방향(예컨대, 순방향 또는 역방향)에 존재하는 참조 영상만을 이용하는 화면 간 예측을 통해 부호화/복호화될 수 있다. B 픽처는 쌍방향(예컨대, 순방향 및 역방향)에 존재하는 참조 영상들을 이용하는 화면 간 예측을 통해 부호화/복호화 될 수 있다. 또한, B 픽처인 경우, 쌍방향에 존재하는 참조 영상들을 이용하는 화면 간 예측 또는 순방향 및 역방향 중 일 방향에 존재하는 참조 영상을 이용하는 화면 간 예측을 통해 부호화/복호화될 수 있다. 여기에서, 쌍방향은 순방향 및 역방향일 수 있다. 여기서, 화면 간 예측이 사용되는 경우, 부호화기에서는 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 수 있고, 복호화기에서는 그에 대응하는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
아래에서, 실시예에 따른 화면 간 예측에 대해 구체적으로 설명된다.
화면 간 예측 혹은 움직임 보상은 참조 영상 및 움직임 정보를 이용하여 수행될 수 있다.
현재 블록에 대한 움직임 정보는 부호화 장치(100) 및 복호화 장치(200)의 각각에 의해 화면 간 예측 중 도출될 수 있다. 움직임 정보는 복원된 주변 블록의 움직임 정보, 콜 블록(collocated block; col block)의 움직임 정보 및/또는 콜 블록에 인접한 블록을 이용하여 도출될 수 있다. 콜 블록은 이미 복원된 콜 픽처(collocated picture; col picture) 내에서 현재 블록의 공간적 위치에 대응하는 블록일 수 있다. 여기서, 콜 픽처는 참조 영상 리스트에 포함된 적어도 하나의 참조 영상 중에서 하나의 픽처일 수 있다.
움직임 정보의 도출 방식은 현재 블록의 예측 모드에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 화면 간 예측을 위해 적용되는 예측 모드로서, AMVP 모드, 머지 모드, 스킵 모드, 현재 픽처 참조 모드 등이 있을 수 있다. 여기서 머지 모드를 움직임 병합 모드(motion merge mode)라고 지칭할 수 있다.
예를 들면, 예측 모드로서, AMVP가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록의 움직임 벡터, 콜 블록의 움직임 벡터, 콜 블록에 인접한 블록의 움직임 벡터, (0, 0) 움직임 벡터 중 적어도 하나를 움직임 벡터 후보로 결정하여 움직임 벡터 후보 리스트(motion vector candidate list)를 생성할 수 있다. 생성된 움직임 벡터 후보 리스트를 이용하여 움직임 벡터 후보를 유도할 수 있다. 유도된 움직임 벡터 후보를 기반으로 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 여기서, 콜 블록의 움직임 벡터 또는 콜 블록에 인접한 블록의 움직임 벡터를 시간적 움직임 벡터 후보(temporal motion vector candidate)라 지칭할 수 있고, 복원된 주변 블록의 움직임 벡터를 공간적 움직임 벡터 후보(spatial motion vector candidate)라 지칭할 수 있다.
부호화 장치(100)는 현재 블록의 움직임 벡터 및 움직임 벡터 후보 간의 움직임 벡터 차분(MVD: Motion Vector Difference)을 계산할 수 있고, MVD를 엔트로피 부호화할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 움직임 벡터 후보 색인을 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 움직임 벡터 후보 색인은 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터 후보를 지시할 수 있다. 복호화 장치(200)는 움직임 벡터 후보 색인을 비트스트림으로부터 엔트로피 복호화하고, 엔트로피 복호화된 움직임 벡터 후보 색인을 이용하여 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 복호화 대상 블록의 움직임 벡터 후보를 선택할 수 있다. 또한, 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화된 MVD 및 움직임 벡터 후보의 합을 통해 복호화 대상 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
비트스트림은 참조 영상을 지시하는 참조 영상 색인 등을 포함할 수 있다. 참조 영상 색인은 엔트로피 부호화되어 비트스트림을 통해 부호화 장치(100)로부터 복호화 장치(200)로 시그널링될 수 있다. 복호화 장치(200)는 유도된 움직임 벡터와 참조 영상 색인 정보에 기반하여 복호화 대상 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
움직임 정보의 도출 방식의 다른 예로, 머지 모드가 있다. 머지 모드란 복수의 블록들에 대한 움직임의 병합을 의미할 수 있다. 머지 모드는 현재 블록의 움직임 정보를 주변 블록의 움직임 정보로부터 유도하는 모드를 의미할 수 있다. 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보를 이용하여 머지 후보 리스트(merge candidate list)를 생성할 수 있다. 움직임 정보는 1) 움직임 벡터, 2) 참조 영상 색인, 및 3) 화면 간 예측 지시자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예측 지시자는 단방향 (L0 예측, L1 예측) 또는 쌍방향일 수 있다.
머지 후보 리스트는 움직임 정보들이 저장된 리스트를 나타낼 수 있다. 머지 후보 리스트에 저장되는 움직임 정보는, 현재 블록에 인접한 주변 블록의 움직임 정보(공간적 머지 후보(spatial merge candidate)) 및 참조 영상에서 현재 블록에 대응되는(collocated) 블록의 움직임 정보(시간적 머지 후보(temporal merge candidate)), 이미 머지 후보 리스트에 존재하는 움직임 정보들의 조합에 의해 생성된 새로운 움직임 정보 및 제로 머지 후보 중 적어도 하나일 수 있다.
부호화 장치(100)는 머지 플래그(merge flag) 및 머지 색인(merge index) 중 적어도 하나를 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 생성한 후 복호화 장치(200)로 시그널링할 수 있다. 머지 플래그는 블록 별로 머지 모드를 수행할지 여부를 나타내는 정보일 수 있고, 머지 색인은 현재 블록에 인접한 주변 블록들 중 어떤 블록과 머지를 할 것인가에 대한 정보일 수 있다. 예를 들면, 현재 블록의 주변 블록들은 현재 블록의 좌측 인접 블록, 상단 인접 블록 및 시간적 인접 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
스킵 모드는 주변 블록의 움직임 정보를 그대로 현재 블록에 적용하는 모드일 수 있다. 스킵 모드가 사용되는 경우, 부호화 장치(100)는 어떤 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로서 이용할 것인지에 대한 정보를 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 통해 복호화 장치(200)에 시그널링할 수 있다. 이때, 부호화 장치(100)는 움직임 벡터 차분 정보, 부호화 블록 플래그 및 변환 계수 레벨(양자화된 레벨) 중 적어도 하나에 관한 구문 요소를 복호화 장치(200)에 시그널링하지 않을 수 있다.
현재 픽처 참조 모드는 현재 블록이 속한 현재 픽처 내의 기-복원된 영역을 이용한 예측 모드를 의미할 수 있다. 이때, 상기 기-복원된 영역을 특정하기 위해 벡터가 정의될 수 있다. 현재 블록이 현재 픽처 참조 모드로 부호화되는지 여부는 현재 블록의 참조 영상 색인을 이용하여 부호화될 수 있다. 현재 블록이 현재 픽처 참조 모드로 부호화된 블록인지 여부를 나타내는 플래그 혹은 색인이 시그널링될 수도 있고, 현재 블록의 참조 영상 색인을 통해 유추될 수도 있다. 현재 블록이 현재 픽처 참조 모드로 부호화된 경우, 현재 픽처는 현재 블록을 위한 참조 영상 리스트 내에서 고정 위치 또는 임의의 위치에 추가될 수 있다. 상기 고정 위치는 예를 들어, 참조 영상 색인이 0인 위치 또는 가장 마지막 위치일 수 있다. 현재 픽쳐가 참조 영상 리스트 내에서 임의의 위치에 추가되는 경우, 상기 임의의 위치를 나타내는 별도의 참조 영상 색인이 시그널링될 수도 있다.
이하, 상술한 사항을 바탕으로, 본 발명에 따른 움직임 벡터 보정을 이용한 영상 부호화/복호화 방법에 대해 도면과 함께 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5에 따르면, 본 발명에 따른 부호화 방법은, 현재 블록에 대한 머지 후보를 유도하는 단계(S510), 현재 블록의 움직임 정보를 결정하는 단계(S520), 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계(S530) 및 움직임 보상과 관련된 정보를 엔트로피 부호화하는 단계(S540)를 포함할 수 있다.
도 6에 따르면, 본 발명에 따른 복호화 방법은, 현재 블록의 움직임 보상과 관련된 정보를 엔트로피 복호화하는 단계(S610), 현재 블록에 대한 머지 후보를 유도하는 단계(S620), 유도된 머지 후보를 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 정보를 결정하는 단계(S630) 및 결정된 움직임 정보를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 단계(S640)을 포함 할 수 있다.
여기서, 머지 후보를 유도하는 단계(S510, S620)는 현재 블록에 대한 공간적 머지 후보, 시간적 머지 후보 또는 추가적인 머지 후보 중 적어도 하나를 유도하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 공간적 머지 후보를 유도한다는 것은 공간적 머지 후보를 유도하여 머지 후보 리스트에 추가하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 시간적 머지 후보를 유도한다는 것은 시간적 머지 후보를 유도하여 머지 후보 리스트에 추가하는 것을 의미할 수 있다.
도 7은 현재 블록의 공간적 머지 후보 및 시간적 머지 후보를 유도하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7(a)을 참조하면, 현재 블록의 공간적 머지 후보는 현재 블록(X)에 인접한 주변 블록들로부터 유도될 수 있다. 현재 블록에 인접한 주변 블록은, 현재 블록의 상단에 인접한 블록(B1), 현재 블록의 좌측에 인접한 블록(A1), 현재 블록의 우측 상단 코너에 인접한 블록(B0), 현재 블록의 좌측 상단 코너에 인접한 블록(B2) 및 현재 블록의 좌측 하단 코너에 인접한 블록(A0) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
현재 블록의 공간적 머지 후보를 유도하기 위해서, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록에 인접한 주변 블록이 현재 블록의 공간적 머지 후보 유도에 사용될 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 현재 블록에 인접한 주변 블록이 현재 블록의 공간적 머지 후보 유도에 사용될 수 있는 여부는, 소정의 우선 순위에 따라 결정될 수 있다. 일예로, A1, B1, B0, A0 및 B2 위치의 블록 순서대로 공간적 머지 후보 유도 가용성이 판단될 수 있다. 부호화기 혹은 복호화기는 상기 가용성 여부 판단 순서를 기반으로 결정된 공간적 머지 후보를 현재 블록의 머지 후보 리스트에 순차적으로 추가할 수 있다.
예컨대, A1, B0, A0, B2 위치의 주변 블록으로부터 4개의 공간적 머지 후보가 유도된 경우, 머지 후보 리스트에 유도된 4개의 공간적 머지 후보가 순차적으로 추가될 수 있다.
또한, 부호화기 혹은 복호화기는 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여 상기 공간적 머지 후보를 유도할 수 있다.
여기서, 공간적 머지 후보의 움직임 정보는 L0 및 L1의 움직임 정보뿐만 아니라 L2, L3 등 3개 이상의 움직임 정보를 가질 수 있다. 이때, 참조 영상 리스트는 L0, L1, L2, L3 중 적어도 1개 이상을 포함할 수 있다.
현재 블록의 시간적 머지 후보는, 현재 영상의 대응 위치 영상(Co-located picture)에 포함된 복원된 블록으로부터 유도될 수 있다. 여기서, 대응 위치 영상은, 현재 영상 이전에 부호화/복호화가 완료된 영상으로, 현재 영상과 상이한 시간적 순서를 갖는 영상일 수 있다.
도 7(b)를 참조하면, 현재 영상의 대응 위치 영상(collocated picture)에서, 현재 블록과 공간적으로 동일한 위치에 대응하는 블록, 현재 블록과 공간적으로 동일한 위치에 대응하는 블록의 내부 위치를 포함하는 블록 또는 현재 블록 블록과 공간적으로 동일한 위치에 대응하는 블록의 주변 블록을 기준으로 현재 블록의 시간적 머지 후보를 유도할 수 있다. 여기서, 시간적 머지 후보는 대응 위치 블록의 움직임 정보를 의미할 수 있다.
일예로, 현재 블록의 시간적 머지 후보는 현재 블록과 공간적으로 동일한 위치에 대응하는 블록(C)의 우측 하단 코너에 인접한 블록(H) 또는 블록 C의 중심점을 포함하는 블록(C3)으로부터 유도될 수 있다. 현재 블록의 시간적 머지 후보를 유도하기 위해 사용되는 블록 H 또는 블록 C3 등을 '대응 위치 블록(collocated block)'이라 할 수 있다.
블록 C의 외부 위치를 포함하는 블록 H로부터 현재 블록의 시간적 머지 후보를 유도할 수 있는 경우, 블록 H가 현재 블록의 대응 위치 블록으로 설정될 수 있다. 이 경우, 현재 블록의 시간적 머지 후보는 블록 H의 움직임 정보를 기초로 유도될 수 있다. 반면, 블록 H로부터 현재 블록의 시간적 머지 후보를 유도할 수 없을 경우, 블록 C의 내부 위치를 포함하는 블록 C3가 현재 블록의 대응 위치 블록으로 설정될 수 있다. 이 경우, 현재 블록의 시간적 머지 후보는 블록 C3의 움직임 정보를 기초로 유도될 수 있다. 만약, 블록 H 및 블록 C3로부터 현재 블록의 시간적 머지를 유도할 수 없는 경우라면, 현재 블록에 대한 시간적 머지 후보는 유도되지 않거나, 블록 H 및 블록 C3와는 다른 위치의 블록으로부터 유도될 수 있다. 일예로, 블록 H 및 블록 C3로부터 현재 블록의 시간적 머지를 유도할 수 없는 경우는 블록 H 및 블록 C3가 모두 화면 내 예측 방법에 따라 부호화 된 경우일 수 있다.
다른 예로, 현재 블록의 시간적 머지 후보는 대응 위치 영상 내 복수의 블록으로부터 유도될 수도 있다. 일예로, 블록 H 및 블록 C3로부터 현재 블록에 대한 복수의 시간적 머지 후보를 유도할 수도 있다.
현재 블록이 포함된 현재 영상과 현재 블록의 참조 영상 사이의 거리가 대응 위치 블록이 포함된 대응 위치 영상과 대응 위치 블록의 참조 영상 사이의 거리와 다를 경우, 현재 블록의 시간적 머지 후보의 움직임 벡터는 대응 위치 블록의 움직임 벡터를 스케일링 함으로써 획득될 수 있다. 여기서, 스케일링은 현재 영상과 현재 블록이 참조하는 참조 영상 간의 거리 및 대응 위치 영상과 대응 위치 블록이 참조하는 참조 영상 간의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 수행될 수 있다.
일예로, 현재 영상과 현재 블록이 참조하는 참조 영상 간의 거리 및 대응 위치 영상과 대응 위치 블록이 참조하는 참조 영상 간의 거리의 비율에 따라 대응 위치 블록의 움직임 벡터를 스케일링 함으로써, 현재 블록의 시간적 머지 후보의 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
또한, 현재 블록, 주변 블록 또는 대응 위치 블록의 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기초하여 시간적 머지 후보, 대응 위치 영상, 대응 위치 블록, 예측 리스트 활용 플래그 및 참조 영상 색인 중 적어도 하나가 유도될 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는, 공간적 머지 후보들 및 시간적 머지 후보들 중 적어도 하나 이상을 유도한 후에 유도된 머지 후보 순서대로, 공간적 머이 후보들 혹은 시간적 머지 후보들을 머지 후보 리스트에 추가하여 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다.
다음으로, 현재 블록의 추가적인 머지 후보를 유도하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
추가적인 머지 후보는 변경된 공간적 머지 후보(modified spatial merge candidate), 변경된 시간적 머지 후보(modified temporal merge candidate), 조합된 머지 후보(combined merge candidate), 소정의 움직임 정보 값을 가지는 머지 후보 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 여기서, 추가적인 머지 후보를 유도하는 것은 부호화기 혹은 복호화기가 추가적인 머지 후보를 유도하여 머지 후보 리스트에 추가하는 것을 의미할 수 있다.
변경된 공간적 머지 후보는 유도된 공간적 머지 후보의 움직임 정보 중 적어도 하나를 변경한 머지 후보를 의미할 수 있다. 또한, 변경된 시간적 머지 후보는 유도된 시간적 머지 후보의 움직임 정보 중 적어도 하나를 변경한 머지 후보를 의미할 수 있다.
조합된 머지 후보는 머지 후보 리스트에 존재하는 공간적 머지 후보, 시간적 머지 후보, 변경된 공간적 머지 후보, 변경된 시간적 머지 후보, 조합된 머지 후보, 소정의 움직임 정보 값을 가지는 머지 후보들의 움직임 정보 중 적어도 하나의 움직임 정보를 조합하여 유도된 머지 후보를 의미할 수 있다.
또한, 조합된 머지 후보는 머지 후보 리스트에 존재하진 않지만 공간적 머지 후보 및 시간적 머지 후보 중 적어도 하나 이상을 유도할 수 있는 블록으로부터 유도된 공간적 머지 후보 및 유도된 시간적 머지 후보와 이를 기초로 생성된 변경된 공간적 머지 후보, 변경된 시간적 머지 후보, 조합된 머지 후보 및 소정의 움직임 정보 값을 가지는 머지 후보 중 적어도 하나의 움직임 정보를 조합하여 유도되는 머지 후보를 의미할 수 있다.
또한, 복호화기는 비트스트림으로부터 엔트로피 복호화한 움직임 정보를 이용하여 조합된 머지 후보를 유도할 수 있다. 이때, 부호화기는 조합된 머지 후보 유도에 사용되는 움직임 정보를 비트스트림을 통해 엔트로피 부호화할 수 있다.
여기서, 조합된 머지 후보는 조합 양예측 머지 후보를 의미할 수 있다. 조합 양예측 머지 후보는 양예측(bi-prediction)을 사용하는 머지 후보로 L0 움직임 정보와 L1 움직임 정보를 가지는 머지 후보를 의미할 수 있다.
일예로, 소정의 움직임 정보 값을 가지는 머지 후보는 움직임 벡터가 (0, 0)인 제로 머지 후보를 의미할 수 있다. 또한, 소정의 움직임 정보 값을 가지는 머지 후보는 부호화기 및 복호화기에서 동일한 값을 사용하도록 기 설정될 수도 있다.
현재 블록, 주변 블록, 또는 대응 위치 블록의 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여 변경된 공간적 머지 후보, 변경된 시간적 머지 후보, 조합된 머지 후보, 소정의 움직임 정보 값을 가지는 머지 후보 중 적어도 하나가 유도 또는 생성될 수 있다. 또한, 변경된 공간적 머지 후보, 변경된 시간적 머지 후보, 조합된 머지 후보, 소정의 움직임 정보 값을 가지는 머지 후보 중 적어도 하나가 현재 블록, 주변 블록, 또는 대응 위치 블록의 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여 머지 후보 리스트에 추가될 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트의 크기는 현재 블록, 주변 블록, 또는 대응 위치 블록의 부호화 파라미터에 기반하여 결정될 수 있고, 부호화 파라미터에 기반하여 크기가 변경될 수도 있다.
한편, 머지 후보 유도 시 본 발명에 따른 움직임 벡터 보정 방법을 이용하여 유도된 보정된 움직임 벡터가 이용될 수 있다.
다음으로는, 현재 블록의 움직임 정보를 결정하는 단계에 대해 구체적으로 설명한다(S520, S630).
부호화기는 움직임 추정(motion estimation)을 통하여 머지 후보 리스트 내의 머지 후보 중 움직임 보상에 이용되는 머지 후보를 결정하고, 결정된 머지 후보를 지시하는 머지 후보 색인(merge_idx)을 비트스트림에 부호화할 수 있다.
일예로, 부호화기는 예측 블록을 생성하기 위하여 상술한 머지 후보 색인을 기초로 머지 후보 리스트에서 머지 후보를 선택하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 여기서, 결정된 움직임 정보를 기초로 움직임 보상(motion compensation)을 수행하여 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다.
복호화기는 비트스트림 내의 머지 후보 색인을 복호화하여 머지 후보 색인이 지시하는 머지 후보 리스트 내의 머지 후보를 결정할 수 있다. 결정된 머지 후보의 움직임 정보는 현재 블록의 움직임 정보로 결정될 수 있다. 결정된 움직임 정보는 현재 블록의 움직임 보상에 사용될 수 있다. 이 때, 움직임 보상은 인터 예측(inter prediction) 혹은 화면 간 예측을 의미하는 것일 수 있다.
다음으로, 움직임 보상을 수행하는 단계에 대해 구체적으로 설명한다(S530, S640)
부호화기 혹은 복호화기는 결정된 움직임 정보를 이용하여 화면 간 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다. 여기서, 현재 블록은 결정된 머지 후보의 움직임 정보를 가질 수 있다.
현재 블록은 예측 방향에 따라 최소 1개부터 최대 N개의 움직임 벡터를 가질 수 있다. 부호화기 혹은 복호화기는 움직임 벡터를 이용하여, 최소 1개부터 최대 N개의 예측 블록을 생성하여, 현재 블록의 최종 예측 블록을 유도할 수 있다.
예컨대, 현재 블록이 1개의 움직임 벡터를 가질 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 상기 움직임 벡터(또는 움직임 정보)를 이용하여 생성된 예측 블록을, 현재 블록의 최종 예측 블록으로 결정할 수 있다.
반면, 현재 블록이 복수의 움직임 벡터(또는 움직임 정보)를 가질 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 복수의 움직임 벡터(또는 움직임 정보)를 이용하여 복수의 예측 블록을 생성하고, 복수의 예측 블록들의 가중합을 기초로, 현재 블록의 최종 예측 블록을 결정할 수 있다. 복수의 움직임 벡터(또는 움직임 정보)에 의해 지시되는 복수의 예측 블록 각각을 포함하는 참조 영상들은 서로 다른 참조 영상 리스트에 포함될 수도 있고, 동일한 참조 영상 리스트에 포함될 수도 있다.
일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 공간적 움직임 벡터 후보, 시간적 움직임 벡터 후보, 소정의 값을 갖는 움직임 벡터 또는 조합된 움직임 벡터 후보 중 적어도 하나를 기초로 복수의 예측 블록을 생성하고, 복수의 예측 블록들의 가중합을 기초로, 현재 블록의 최종 예측 블록을 결정할 수 있다.
다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 기 설정된 움직임 벡터 후보 색인에 의해 지시되는 움직임 벡터 후보들을 기초로 복수의 예측 블록을 생성하고, 복수의 예측 블록들의 가중합을 기초로, 현재 블록의 최종 예측 블록을 결정할 수 있다. 또한, 기 설정된 움직임 벡터 후보 색인 범위에 존재하는 움직임 벡터 후보들을 기초로 복수의 예측 블록을 생성하고, 복수의 예측 블록들의 가중합을 기초로, 현재 블록의 최종 예측 블록을 결정할 수 있다.
이때, 일예로, 각 예측 블록에 적용되는 가중치는 1/N 로 균등한 값을 가질 수 있다. N은 생성된 예측 블록의 수일 수 있다. 예컨대, 2개의 예측 블록이 생성된 경우, 각 예측 블록에 적용되는 가중치는 1/2 이고, 3개의 예측 블록이 생성된 경우, 각 예측 블록에 적용되는 가중치는 1/3이며, 4개의 예측 블록이 생성된 경우, 각 예측 블록에 적용되는 가중치는 1/4일 수 있다.
다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 각 예측 블록마다 상이한 가중치를 적용하여, 현재 블록의 최종 예측 블록을 결정할 수도 있다.
가중치는 예측 블록 별 고정된 값을 가져야 하는 것은 아니며, 예측 블록 별로 가변적인 값을 가질 수도 있다. 이때, 각 예측 블록에 적용되는 가중치는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 일예로, 2개의 예측 블록이 생성된 경우, 2개의 예측 블록에 적용되는 가중치는 (1/2, 1/2)일 뿐 만 아니라, (1/3, 2/3), (1/4, 3/4), (2/5, 3/5), (3/8, 5/8) 등과 같이 블록별로 가변적이 값일 수 있다. 한편, 가중치는 양의 실수의 값 또는 음의 실수의 값일 수 있다. 일 예로, 가중치는 (-1/2, 3/2), (-1/3, 4/3), (-1/4, 5/4) 등과 같이 음의 실수의 값을 포함할 수 있다.
한편, 가변적 가중치를 적용하기 위해, 현재 블록을 위한 하나 또는 그 이상의 가중치 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다. 가중치 정보는 예측 블록별로 각각 시그널링될 수도 있고, 참조 영상별로 시그널링될 수도 있다. 복수의 예측 블록이 하나의 가중치 정보를 고유 할 수도 있다.
부호화기 혹은 복호화기 예측 블록 리스트 활용 플래그에 기초하여 예측된 움직임 벡터(또는 움직임 정보)의 이용 여부를 판단할 수 있다. 일예로, 각 참조 영상 리스트 별로 예측 블록 리스트 활용 플래그가 제 1 값인 1을 지시하는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 화면 간 예측 또는 움직임 보상을 수행하기 위하여 현재 블록의 예측된 움직임 벡터를 이용할 수 있다는 것을 나타내고, 제 2 값인 0을 지시하는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 예측된 움직임 벡터를 이용하여 화면 간 예측 또는 움직임 보상을 수행하지 않는 것을 나타낼 수 있다. 한편, 예측 블록 리스트 활용 플래그의 제 1의 값은 0으로, 제 2의 값은 1으로 설정될 수도 있다.
아래의 수학식 1 내지 수학식 3은, 각각 현재 블록의 화면 간 예측 지시자가, PRED_BI, PRED_TRI 및 PRED_QUAD이고, 각 참조 영상 리스트에 대한 예측 방향이 단방향인 경우, 현재 블록의 최종 예측 블록을 생성하는 방법을 나타낸다.
[수학식 1]
P_BI = (WF_L0 * P_L0 + OFFSET_L0 + WF_L1 * P_L1 + OFFSET_L1 + RF') >> 1
[수학식 2]
P_TRI = (WF_L0 * P_L0 + OFFSET_L0 + WF_L1 * P_L1 + OFFSET_L1 +WF_L2 * P_L2 + OFFSET_L2 + RF') /3
[수학식 3]
P_QUAD = (WF_L0 * P_L0 + OFFSET_L0 + WF_L1 * P_L1 + OFFSET_L1 +WF_L2 * P_L2 + OFFSET_L2 + WF_L3 * P_L3 + OFFSET_L3 + RF') >> 2
수학식 1 내지 3에서, P_BI, P_TRI, P_QUAD는 현재 블록의 최종 예측 블록을 나타내고, LX(X=0, 1, 2, 3)은 참조 영상 리스트를 의미할 수 있다. WF_LX은 LX를 이용하여 생성된 예측 블록의 가중치 값을 나타내고, OFFSET_LX은 LX를 이용하여 생성된 예측 블록에 대한 오프셋 값을 나타낼 수 있다. P_LX는 현재 블록의 LX에 대한 움직임 벡터(또는 움직임 정보)를 이용하여 생성한 예측 블록을 의미할 수 있다. RF는 라운딩 팩터(Rounding factor)를 의미하고, 0, 양수 또는 음수로 설정될 수 있다. LX 참조 영상 리스트는 롱텀(long-term) 참조 영상, 디블록킹 필터(deblocking filter)를 수행하지 않은 참조 영상, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset)을 수행하지 않은 참조 영상, 적응적 루프 필터(adaptive loop filter)를 수행하지 않은 참조 영상, 디블록킹 필터 및 적응적 오프셋만 수행한 참조 영상, 디블록킹 필터 및 적응적 루프 필터만 수행한 참조 영상, 샘플 적응적 오프셋 및 적응적 루프 필터만 수행한 참조 영상, 디블록킹 필터, 샘플 적응적 오프셋 및 적응적 루프 필터 모두 수행한 참조 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, LX 참조 영상 리스트는 L2 참조 영상 리스트 및 L3 참조 영상 리스트 중 적어도 하나일 수 있다.
소정 참조 영상 리스트에 대한 예측 방향이 복수 방향인 경우에도, 예측 블록들의 가중합에 기초하여, 현재 블록에 대한 최종 예측 블록을 획득할 수 있다. 이때, 동일한 참조 영상 리스트로부터 유도된 예측 블록들에 적용되는 가중치는 동일한 값을 가질 수도 있고, 상이한 값을 가질 수도 있다.
복수의 예측 블록에 대한 가중치(WF_LX) 및 오프셋(OFFSET_LX) 중 적어도 하나는 엔트로피 부호화/복호화되는 부호화 파라미터일 수 있다. 다른 예로, 가중치 및 오프셋은 현재 블록 주변의 부호화/복호화된 주변 블록으로부터 유도될 수도 있다. 여기서, 현재 블록 주변의 주변 블록은, 현재 블록의 공간적 움직임 벡터 후보를 유도하기 위해 이용되는 블록 또는 현재 블록의 시간적 움직임 벡터 후보를 유도하기 위해 이용되는 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 예로, 현재 블록에 대한 가중치 및 오프셋은 현재 영상과 각 참조 영상들의 디스플레이 순서(POC)에 기초하여 결정될 수도 있다. 이 경우, 현재 영상과 참조 영상 사이의 거리가 멀수록, 가중치 또는 오프셋을 작은 값으로 설정하고, 현재 영상과 참조 영상 사이의 거리가 가까울수록 가중치 또는 오프셋을 큰 값으로 설정할 수 있다.
예컨대, 현재 영상과 L0 참조 영상의 POC 차이가 2인 경우, L0 참조 영상을 참조하여 생성된 예측 블록에 적용되는 가중치 값을 1/3으로 설정하는 반면, 현재 영상과 L0 참조 영상의 POC 차이가 1인 경우, L0 참조 영상을 참조하여 생성된 예측 블록에 적용되는 가중치 값을 2/3으로 설정할 수 있다. 이처럼, 가중치 또는 오프셋 값은 현재 영상과 참조 영상 사이의 디스플레이 순서 차와 반비례 관계를 가질 수 있다. 다른 예로, 가중치 또는 오프셋 값은 현재 영상과 참조 영상 사이의 디스플레이 순서 차와 비례 관계를 가질 수도 있다.
다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여, 현재 블록에 대한 가중치 값 또는 오프셋 값 중 적어도 하나 이상을 엔트로피 부호화/복호화할 수도 있다. 또한, 부호화기 혹은 복호화기는 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여, 예측 블록들의 가중합을 계산할 수도 있다.
복수의 예측 블록의 가중합은 예측 블록 내의 일부 영역에서만 적용될 수 있다. 여기서, 일부 영역은 예측 블록 내의 경계에 해당하는 영역일 수 있다. 위와 같이 일부 영역에만 가중합을 적용하기 위하여, 부호화기 혹은 복호화기는 예측 블록의 하위 블록(sub-block)단위로 가중합을 수행할 수 있다.
영역 정보가 지시하는 블록 내부의 더 작은 블록 크기의 하위 블록들에서는 동일한 예측 블록 또는 동일한 최종 예측 블록을 이용하여 화면 간 예측 또는 움직임 보상이 수행될 수 있다.
또한, 영역 정보가 지시하는 블록 내부의 더 깊은 블록 깊이의 하위 블록들에서는 동일한 예측 블록 또는 동일한 최종 예측 블록을 이용하여 화면 간 예측 또는 움직임 보상이 수행될 수 있다.
또한, 움직임 벡터 예측을 이용해서 예측 블록들의 가중합 계산 시, 부호화기 혹은 복호화기는 움직임 벡터 후보 리스트 내에 존재하는 적어도 하나 이상의 움직임 벡터 후보를 이용해서 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 공간적 움직임 벡터 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 공간적 움직임 벡터 후보와 시간적 움직임 벡터 후보들로 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 조합된 움직임 벡터 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 계산된 가중합을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 특정한 움직임 벡터 후보 색인들을 가지는 움직임 벡터 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 특정한 움직임 벡터 후보 색인 범위 내에 존재하는 움직임 벡터 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또한, 머지 모드를 이용해서 예측 블록들의 가중합 계산 시, 부호화기 혹은 복호화기는 머지 후보 리스트 내에 존재하는 적어도 하나 이상의 머지 후보를 이용하여 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 공간적 머지 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 공간적 머지 후보와 시간적 머지 후보들로 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 조합된 머지 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 특정한 머지 후보 색인들을 가지는 머지 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 특정한 머지 후보 색인 범위 내에 존재하는 머지 후보들로만 예측 블록들을 생성하여 예측 블록들의 가중합을 계산하고, 가중합된 예측 블록을 현재 블록의 최종 예측 블록으로 사용할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록이 가지는 움직임 벡터/정보를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 이때, 움직임 보상의 결과인 최종 예측 블록은 적어도 하나 이상의 예측 블록을 이용해서 생성될 수 있다. 여기서, 현재 블록은 현재 부호화 블록(coding block), 현재 예측 블록(prediction block) 중 적어도 하나 이상을 의미할 수 있다.
다음으로, 움직임 보상에 관한 정보를 엔트로피 부호화/복호화하는 단계(S540, S610)에 대해 자세히 설명한다
부호화기는 움직임 보상에 관한 정보를 비트스트림을 통해 엔트로피 부호화하고, 복호화기는 비트스트림에 포함된 움직임 보상에 관한 정보를 엔트로피 복호화할 수 있다. 여기서, 엔트로피 부호화/복호화되는 움직임 보상에 관한 정보는, 화면 간 예측 지시자(Inter Prediction Indicator)(inter_pred_idc), 참조 영상 색인(ref_idx_l0, ref_idx_l1, ref_idx_l2, ref_idx_l3), 움직임 벡터 후보 색인(mvp_l0_idx, mvp_l1_idx, mvp_l2_idx, mvp_l3_idx), 움직임 벡터 차분(motion vector difference), 스킵 모드 사용 여부 정보(cu_skip_flag), 머지 모드 사용 여부 정보(merge_flag), 머지 색인 정보(merge_index), 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부 정보(fruc_flag), 가중치 값(wf_l0, wf_l1, wf_l2, wf_l3) 및 오프셋 값(offset_l0, offset_l1, offset_l2, offset_l3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
화면 간 예측 지시자는 현재 블록의 화면 간 예측으로 부호화/복호화되는 경우, 현재 블록의 화면 간 예측 방향 또는 예측 방향의 개수 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 일예로, 화면 간 예측 지시자는, 단방향 예측을 지시하거나, 쌍방향 예측, 3개 방향 예측 또는 4개 방향 예측 등 복수 방향 예측을 지시할 수 있다. 화면 간 예측 지시자는 현재 블록이 예측 블록을 생성할 때 사용하는 참조 영상의 수를 의미할 수 있다. 또는, 하나의 참조 영상이 복수개의 방향 예측을 위해 이용될 수도 있다. 이 경우, M개의 참조 영상을 이용하여 N(N>M)개 방향 예측을 수행할 수 있다. 또한, 화면 간 예측 지시자는 현재 블록에 대한 화면 간 예측 또는 움직임 보상을 수행할 때 사용되는 예측 블록의 수를 의미할 수도 있다.
참조 영상 지시자는 현재 블록의 예측 방향의 수에 따라, 단방향(PRED_LX), 양방향(PRED_BI), 세방향(PRED_TRI), 네방향(PRED_QUAD) 또는 그 이상의 방향성을 지시할 수 있다.
예측 리스트 활용 플래그(prediction list utilization flag)는 해당 참조 영상 리스트를 이용하여 예측 블록을 생성하는지 여부를 나타낼 수 있다.
참조 영상 색인은 각 참조 영상 리스트에서 현재 블록이 참조하는 참조 영상을 특정할 수 있다. 각 참조 영상 리스트에 대해 1개 이상의 참조 영상 색인이 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 현재 블록에 대해 1개 이상의 참조 영상 색인이 이용되어 움직임 보상이 수행될 수 있다.
움직임 벡터 후보 색인은 참조 영상 리스트 별 또는 참조 영상 색인 별로 생성된 움직임 벡터 후보 리스트에서 현재 블록에 대한 움직임 벡터 후보를 나타낼 수 있다. 움직임 벡터 후보 리스트별로 적어도 1개 이상의 움직임 벡터 후보 색인이 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 현재 블록에 대해 적어도 1개 이상의 움직임 벡터 후보 색인이 이용되어 움직임 보상이 수행될 수 있다.
움직임 벡터 차분은 움직임 벡터와 예측된 움직임 벡터 사이의 차분값을 나타낼 수 있다. 현재 블록에 대해 참조 영상 리스트 또는 참조 영상 색인 별로 생성된 움직임 벡터 후보 리스트에 대해 1개 이상의 움직임 벡터 차분이 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 현재 블록에 대해 1개 이상의 움직임 벡터 차분이 이용되어 움직임 보상이 수행될 수 있다.
스킵 모드 사용 여부 정보(cu_skip_flag)는, 제 1의 값인 1을 가질 경우 스킵 모드 사용을 지시할 수 있으며, 제 2의 값인 0을 가질 경우 스킵 모드 사용을 지시하지 않을 수 있다. 스킵 모드 사용 여부 정보를 기반으로 현재 블록의 움직임 보상이 수행될 수 있다.
머지 모드 사용 여부 정보(merge_flag)는, 제 1의 값인 1을 가질 경우 머지 모드를 사용함을 지시할 수 있으며, 제 2의 값인 0을 가질 경우 머지 모드를 사용하지 않음을 지시할 수 있다. 머지 모드 사용 여부 정보를 기반으로 현재 블록의 움직임 보상이 수행될 수 있다.
머지 색인 정보(merge_index)는 머지 후보 리스트(merge candidate list) 내 머지 후보(merge candidate)를 지시하는 정보를 의미할 수 있다.
일예로, 머지 색인 정보는 머지 색인(merge index)에 대한 정보를 의미할 수 있다.
또한, 머지 색인 정보는 공간적/시간적으로 현재 블록과 인접하게 복원된 블록들 중 머지 후보를 유도한 블록을 지시할 수 있다.
또한, 머지 색인 정보는 머지 후보가 가지는 움직임 정보 중 적어도 하나 이상을 지시할 수 있다. 예컨대, 머지 색인 정보는 제 1의 값인 0을 가질 경우 머지 후보 리스트 내 첫번째 머지 후보를 지시할 수 있으며, 제 2의 값인 1을 가질 경우 머지 후보 리스트 내 두번째 머지 후보를 지시할 수 있으며, 제 3의 값인 2를 가질 경우 머지 후보 리스트 내 세번째 머지 후보를 지시할 수 있다. 마찬가지로 제 4 내지 제N 값을 가질 경우 머지 후보 리스트 내 순서에 따라 값에 해당하는 머지 후보를 지시할 수 있다. 여기서 N은 0을 포함한 양의 정수를 의미할 수 있다.
머지 모드 색인 정보를 기반으로 현재 블록의 움직임 보상이 수행될 수 있다.
머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부 정보(fruc_flag)는 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부를 지시하는 정보를 의미할 수 있다. 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부 정보는 부호화 블록 및 예측 블록 중 적어도 하나의 단위에서 엔트로피 부호화/복호화 될 수 있다.
일예로, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부 정보는 제 1의 값인 1을 가질 경우 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정을 사용함을 지시할 수 있으며, 제 2의 값인 0을 가질 경우 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정을 사용하지 않음을 지시할 수 있다. 여기서, 제 1의 값 및 제 2의 값은 서로 변경될 수 있다.
다른 예로, 부호화기 및 복호화기에 기 정의된 다른 화면 간 예측 모드(일 예로, 스킵 모드, AMVP모드 등)를 기반으로 움직임 벡터 보정의 사용 여부가 결정될 수 있다. 즉, fruc_flag가 명시적으로 시그널링이 없는 경우라도, 소정의 조건하에서는, 움직임 벡터 보정 사용 여부가 선택적으로 결정될 수 있다.
한편, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부 정보(fruc_flag)는 머지 모드 사용 여부 정보(merge_flag)가 머지 모드 사용을 지시하는 제 1의 값을 가질 경우, 엔트로피 복호화 할 수 있다.
한편, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부 정보(fruc_flag)는 머지 모드 사용 여부 정보(merge_flag)가 머지 모드를 사용하지 않는 제 2의 값을 가질 경우, 엔트로피 복호화 할 수 있다.
현재 블록에 대한 움직임 보상 시 2개 이상의 예측 블록이 생성된 경우, 각 예측 블록에 대한 가중합(weighted sum)을 통해 현재 블록에 대한 최종 예측 블록이 생성될 수 있다. 가중합 연산시, 각 예측 블록에 대해 가중치 및 오프셋 중 적어도 하나 이상이 적용될 수 있다. 가중합 연산에 이용되는 가중합 인자인, 참조 영상 리스트, 참조 영상, 움직임 벡터 후보 색인, 움직임 벡터 차분, 움직임 벡터, 스킵 모드 사용 여부 정보, 머지 모드 사용 여부 정보, 머지 색인 정보 중 적어도 하나 이상이 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 또한, 각 예측 블록의 가중합 인자는 화면 간 예측 지시자에 기반하여 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 여기서, 가중합 인자는 가중치 및 오프셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
CTU 단위에서 움직임 보상에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화되는 경우, 움직임 보상에 관한 정보의 값에 따라 CTU에 존재하는 모든 또는 일부 블록들에서 해당 움직임 보상에 관한 정보를 이용하여 움직임 보상이 수행될 수 있다.
CTU 또는 CTU의 하위 유닛 레벨에서 움직임 보상에 관한 정보를 엔트로피 부호화/복호화되는 경우, 소정의 블록 크기 또는 소정의 블록 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 움직임 보상에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
여기서, 소정의 블록 크기 또는 소정의 블록 깊이에 관한 정보가 추가적으로 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 또는, 소정의 블록 크기 또는 소정의 블록 깊이에 관한 정보는 부호화기 및 복호화기에서 기 설정된 값, 부호화 파라미터 중 적어도 하나 또는 다른 구문 요소 값 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수도 있다.
소정의 블록 크기보다 크거나 같은 블록 크기를 가지는 블록에서만 움직임 보상에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화될 수 있고, 소정의 블록 크기보다 작은 블록 크기를 가지는 블록에서는 움직임 보상에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화되지 않을 수 있다.
이 경우, 소정의 블록 크기보다 크거나 같은 블록 크기를 가지는 블록 내의 하위 블록들은 소정의 블록 크기보다 크거나 같은 블록 크기를 가지는 블록에서 엔트로피 부호화/복호화된 움직임 보상에 관한 정보에 기반하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 즉, 소정의 블록 크기보다 크거나 같은 블록 크기를 가지는 블록 내의 하위 블록들은 움직임 벡터 후보, 움직임 벡터 후보 리스트, 머지 후보, 머지 후보 리스트 등을 포함하는 움직임 보상에 관한 정보를 공유할 수 있다.
소정의 블록 깊이보다 작거나 같은 블록 깊이를 가지는 블록에서만 움직임 보상에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화될 수 있고, 소정의 블록 깊이보다 더 큰 블록 깊이를 가지는 블록에서는 움직임 보상에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화되지 않을 수 있다.
이 경우, 소정의 블록 깊이보다 작거나 같은 블록 깊이를 가지는 블록내의 하위 블록들은 소정의 블록 깊이보다 작거나 같은 블록 깊이를 가지는 블록에서 엔트로피 부호화/복호화되는 움직임 보상에 관한 정보에 기반하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 즉, 소정의 블록 깊이보다 얕거나 같은 블록 깊이를 가지는 블록내의 하위 블록들은 움직임 벡터 후보, 움직임 벡터 후보 리스트, 머지 후보, 머지 후보 리스트 등을 포함하는 움직임 보상에 관한 정보를 공유할 수 있다.
움직임 보상에 관한 정보는, 블록 단위로 엔트로피 부호화/복호화될 수도 있고, 상위 레벨에서 엔트로피 부호화/복호화 될수도 있다. 일예로, 움직임 보상에 관한 정보는, CTU, CU 또는 PU 등 블록 단위로 엔트로피 부호화/복호화되거나, 비디오 파라미터 세트(Video Parameter Set), 시퀀스 파라미터 세트(Sequence Parameter Set), 픽처 파라미터 세트(Picture Parameter Set), 적응 파라미터 세트(Adaptation Parameter Set), 타일 그룹 헤더(Tile group header) 또는 슬라이스 헤더(Slice Header) 등 상위 레벨에서 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
움직임 보상에 관한 정보는 움직임 보상에 관한 정보와 움직임 보상에 관한 정보 예측값 사이의 차분값을 나타내는 움직임 보상에 관한 정보 차분값을 기초로 엔트로피 부호화/복호화될 수도 있다.
현재 블록의 움직임 보상에 관한 정보를 엔트로피 부호화/복호화하는 대신, 현재 블록 주변에 부호화/복호화된 블록의 움직임 보상에 관한 정보를 현재 블록의 움직임 보상에 관한 정보로 이용할 수도 있다.
또한, 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여 움직임 보상에 관한 정보 중 적어도 하나 이상이 유도될 수 있다.
또한, 복호화기는 상기 움직임 보상에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여 비트스트림으로부터 엔트로피 복호화할 수 있다. 부호화기는 상기 움직임 보상에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 부호화 파라미터 중 적어도 하나 이상에 기반하여 엔트로피 부호화할 수 있다.
움직임 보상에 관한 정보는 움직임 벡터, 움직임 벡터 후보, 움직임 벡터 후보 색인, 움직임 벡터 차분값, 움직임 벡터 예측값, 스킵 모드 사용 여부 정보(skip_flag), 머지 모드 사용 여부 정보(merge_flag), 머지 색인 정보(merge_index), 움직임 벡터 해상도(motion vector resolution) 정보, 중첩된 블록 움직임 보상(overlapped block motion compensation) 정보, 지역 조명 보상(local illumination compensation) 정보, 어파인 움직임 보상(affine motion compensation) 정보, 복호화기 움직임 벡터 유도(decoder-side motion vector derivation) 정보, 양방향 광학 흐름(bi-directional optical flow) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 복호화기 움직임 벡터 유도는 패턴 정합 움직임 벡터 유도(pattern matched motion vector derivation)를 의미할 수 있다.
움직임 벡터 해상도 정보는 움직임 벡터 및 움직임 벡터 차분값 중 적어도 하나 이상에 대해 특정 해상도를 사용하는지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 여기서, 해상도는 정밀도(precision)를 의미할 수 있다. 또한, 특정 해상도는 16-화소(16-pel) 단위, 8-화소(8-pel) 단위, 4-화소(4-pel) 단위, 정수-화소(integer-pel) 단위, 1/2-화소(1/2-pel) 단위, 1/4-화소(1/4-pel) 단위, 1/8-화소(1/8-pel) 단위, 1/16-화소(1/16-pel) 단위, 1/32-화소(1/32-pel) 단위, 1/64-화소(1/64-pel) 단위 중 적어도 하나로 설정될 수 있다.
여기서, 중첩된 블록 움직임 보상 정보는 현재 블록의 움직임 보상 시 현재 블록 블록에 공간적으로 인접한 주변 블록의 움직임 벡터를 추가로 사용하여, 현재 블록의 예측 블록의 가중합을 계산하는지 여부를 나타내는 정보일 수 있다.
지역 조명 보상 정보는 현재 블록의 예측 블록 생성 시 가중치 값 및 오프셋 값 중 적어도 하나를 적용하는지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 여기서, 지역 조명 보상 정보는 가중치 값 및 오프셋 값 중 적어도 하나는 참조 블록을 기반으로 산출된 값일 수 있다.
어파인 움직임 보상 정보는 현재 블록에 대한 움직임 보상 시 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 사용하는지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 여기서, 어파인 움직임 모델은 복수의 파라미터를 이용하여 하나의 블록을 다수의 하위 블록으로 분할하고, 대표 움직임 벡터들을 이용하여 분할된 하위 블록의 움직임 벡터를 산출하는 모델일 수 있다.
복호화기 움직임 벡터 유도 정보는 움직임 보상에 필요한 움직임 벡터를 복호화기에서 유도하여 사용하는지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 복호화기 움직임 벡터 유도 정보에 기초하여 움직임 벡터에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화되지 않을 수 있다. 일예로, 복호화기 움직임 벡터 유도 정보가 복호화기에서 움직임 벡터를 유도하여 사용하는 것을 나타내는 경우, 머지 모드에 관한 정보가 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 즉, 복호화기 움직임 벡터 유도 정보는 복호화기에서 머지 모드를 이용 여부를 나타낼 수 있다.
양방향 광학 흐름 정보는 픽셀 단위 혹은 하위 블록 단위로 움직임 벡터를 교정하여 움직임 보상을 수행하는지 여부에 나타내는 정보일 수 있다. 양방향 광학 흐름 정보에 기초하여 픽셀 단위 혹은 하위 블록 단위의 움직임 벡터는 엔트로피 부호화/복호화되지 않을 수 있다. 여기서, 움직임 벡터 교정은 블록 단위의 움직임 벡터를 픽셀 단위 혹은 하위 블록 단위로 움직임 벡터 값을 변경하는 것일 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록에 대해 움직임 보상에 관한 정보 중 적어도 하나를 이용하여 움직임 보상을 수행하고, 움직임 보상에 관한 정보 중 적어도 하나를 엔트로피 부호화/복호화할 수 있다.
움직임 보상과 관련한 정보를 엔트로피 부호화/복호화하는 경우, 절삭된 라이스(Truncated Rice) 이진화 방법, K차수 지수-골롬(K-th order Exp_Golomb) 이진화 방법, 제한된 K차수 지수-골롬(K-th order Exp_Golomb) 이진화 방법, 고정 길이(Fixed-length) 이진화 방법, 단항(Unary) 이진화 방법 또는 절삭된 단항(Truncated Unary) 이진화 방법 등의 이진화(Binarization) 방법이 이용될 수 있다.
움직임 보상에 관한 정보를 엔트로피 부호화/복호화할 때, 현재 블록 주변의 주변 블록의 움직임 보상에 관한 정보 또는 주변 블록의 영역 정보, 이전에 부호화/복호화된 움직임 보상에 관한 정보 또는 이전에 부호화/복호화된 영역 정보, 현재 블록의 깊이에 관한 정보 및 현재 블록의 크기에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 이용하여 문맥 모델(context model)이 결정될 수 있다.
또한, 움직임 보상에 관한 정보를 엔트로피 부호화/복호화할 때, 주변 블록의 움직임 보상에 관한 정보, 이전에 부호화/복호화된 움직임 보상에 관한 정보, 현재 블록의 깊이에 관한 정보 및 현재 블록의 크기에 관한 정보 중 적어도 하나 이상을 현재 블록의 움직임 보상에 관한 정보에 대한 예측값으로 사용하여 엔트로피 부호화/복호화가 수행될 수 있다.
이하에서는, 상술한 내용을 바탕으로, 본 발명에 따른 움직임 벡터 보정 방법의 구체적인 실시예를 도 7 내지 도 42를 참고하여 설명하도록 한다.
현재 블록에 대한 움직임 벡터를 유도함에 있어, 스킵/머지 모드 기반 움직임 벡터 유도하는 방법 및 향상된 움직임 벡터 예측 모드를 이용하여 유도하는 방법 중 적어도 하나 이상의 방법을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터가 유도될 수 있다. 여기서, 움직임 벡터를 유도하는 것은 현재 블록의 움직임 벡터를 유도하는 것 및 현재 블록의 참조 영상 색인 정보를 유도하는 것을 포함할 수 있다.
아래에서는, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 방법을 설명한다. 그러나, 머지 모드에 한정되지 아니하고, 머지 모드 외에 다른 화면 간 예측 모드 기반의 움직임 벡터 보정 방법에도 아래 설명이 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른, 움직임 벡터 보정 방법은 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계(S810) 및 초기 움직임 벡터를 기반으로 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계(S820) 단계를 포함할 수 있다. 이때 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계(S820)는 하위 블록 단위로 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계(S810)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
공간적 주변 블록 및 시간적 주변 블록 중 적어도 하나로부터 유도된 머지 후보 리스트 내의 머지 후보를 이용하여 현재 블록에 대한 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 부호화기 혹은 복호화기는 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정을 위해 별도의 머지 후보 리스트를 구성할 수도 있다.
도 9은 추가적인 머지 후보 리스트를 구성하기 위한 공간적 주변 블록 및 시간적 주변 블록을 나타내는 도면이다.
도 9를 참고하면, 별도의 머지 후보 리스트를 구성함에 있어, 부호화기 혹은 복호화기는 공간적 주변 블록(A0, A1, A2, B0, B1, B2, B3)으로부터 소정의 개수의 후보를 A1, B1, B0, A0, B2, B3, A2 순서대로 별도의 머지 후보 리스트에 포함시킨 후, 시간적 주변 블록으로부터 유도된 후보, 조합 양예측 머지 후보 및 제로 머지 후보를 별도의 머지 후보 리스트에 포함시켜 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 머지 모드 기반 움직임 벡터를 위한 별도의 머지 후보 리스트 내에 포함될 최대 후보 개수에 대한 정보를 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(Tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, 블록 중 적어도 하나 이상의 레벨에서 엔트로피 부호화/복호화할 수 있다.
머지 모드 기반 움직임 벡터를 위한 별도의 머지 후보 리스트 내에 포함될 최대 후보 개수는 부호화기 및 복호화기에서 동일하게 설정될 수 있다.
머지 모드 기반 움직임 벡터 보정을 위한 리스트를 구성함에 있어, 공간적 주변 블록들이 동일한 움직임 예측 영역(Motion Estimation Region; MER)에 속해 있는 경우는 해당 주변 블록들의 정보는 리스트 내에 포함되지 않을 수 있다.
최대 부호화 유닛(LCU)은 겹치지 않는 N개의 움직임 예측 영역으로 나뉠 수 있으며 동일한 움직임 예측 영역에 포함되어 있는 부호화 유닛들은 병렬적으로 움직임 예측을 수행할 수 있다.
도 10은 움직임 예측 영역을 고려한 움직임 벡터 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 움직임 예측 영역(MER3)에 속해 있는 현재 블록(CU5)의 좌측 주변 블록(A1, A2)들은 현재 블록과 동일한 움직임 예측 영역(MER3)에 속해 있으므로 리스트내에서 포함되지 않을 수 있다.
여기서, 움직임 예측 영역(MER)은 부호화기 및 복호화기에서 동일하게 최대 부호화 유닛에서 쿼드 트리 형식으로 분할되어 생성되거나, 움직임 예측 영역을 생성하기 위한 분할 정보를 부호화기에서 결정하여 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(Tile group header), 슬라이스 헤더(slice header) 중 적어도 하나 이상의 레벨에서 엔트로피 부호화/복호화할 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트내의 머지 후보를 이용함에 있어, 머지 후보 리스트 내의 전부 혹은 일부 머지 후보를 이용하여 현재 블록에 대한 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
일예로, 머지 후보 리스트내의 머지 후보가 서브 블록 단위로 유도된 움직임 정보를 갖는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 머지 후보를 머지 후보 리스트 구성에서 추가적인 공간적 주변 블록 및/또는 시간적 주변 블록으로부터 유도된 움직임 정보로 대체하거나 혹은 초기 움직임 벡터로 사용하지 않을 수 있다.
다른 예로, 머지 후보 리스트내의 머지 후보가 서브 블록 단위로 유도된 움직임 정보를 갖는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 크기가 기 설정된 서브 블록 크기 또는 SPS, PPS, Tile group header, Slice header, Tile, CTU 등에서 시그널링된 서브 블록 크기보다 작거나 동일한 경우에만 해당 머지 후보의 움직임 벡터를 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 머지 후보 리스트내의 머지 후보의 머지 타입이 서브 블록 단위 유도된 머지 후보(예를 들어, MRG_TYPE_SUBPU_ATMVP)가 아닌, 일반(기본) 머지 후보(예를 들어, MRG_TYPE_DEFAULT_N)인 경우에만, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 후보의 움직임 벡터를 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 머지 후보 리스트내의 머지 후보의 머지 타입이 현재 픽처 참조(CPR, Current Picture Referencing)(예를 들어, MRG_TYPE_IBC 또는 MRG_TYPE_CRP)인 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 머지 후보의 움직임 벡터를 초기 움직임 벡터로 사용하지 않을 수 있다.
또 다른 예로, 머지 후보 리스트내의 N개의 후보만을 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 여기서, N은 0 보다 크고, 머지 후보 리스트의 최대 후보 개수보다 작거나 같은 자연수일 수 있다.
도 11 및 도 12는 초기 움직임 벡터 리스트 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11과 같이 머지 후보 리스트가 구성된 경우, 각 리스트 방향에 해당하는 머지 후보들로부터 해당 리스트 방향의 초기 움직임 벡터 리스트가 구성될 수 있다. 여기서, 초기 움직임 벡터 리스트는 움직임 벡터 및 참조 영상 색인 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일예로, 초기 움직임 벡터 리스트는 머지 후보 리스트로부터 움직임 벡터만을 가져다 사용할 수 있으며, 참조 영상 색인은 고정된 소정의 값을 사용할 수 있다. 여기서, 고정된 소정의 값은 부호화기에서 복호화기로 시그널링 된 값이거나, 부호화기 및 복호화기에 공통적으로 설정되는 값일 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트내의 머지 후보의 참조 영상 색인 정보가 초기 움직임 벡터 리스트의 소정의 참조 영상 색인 정보와 일치하지 않을 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 시간 거리(또는 POC 차이)를 고려하여 스케일링한 움직임 벡터를 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
한편, 초기 움직임 벡터 리스트를 구성함에 있어서, 리스트 내에 동일한 움직임 벡터와 참조 영상 색인이 이미 들어 있는 경우에, 부호화기 혹은 복호화기는 움직임 정보를 추가를 하지 않을 수 있다.
도 13은 머지 색인 정보를 이용하여 초기 움직임 벡터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
머지 후보 리스트 내의 머지 후보 중 머지 색인 정보에 해당하는 머지 후보의 움직임 정보를 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 머지 색인 정보 값이 3에 해당하는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 머지 후보 리스트에서 네 번째 후보에 해당하는 L0 리스트 [움직임 벡터: (3,1), 참조 영상 색인: 0] 와 L1 리스트 [움직임 벡터: (-3,0), 참조 영상 색인: 0]를 각 리스트 방향의 초기 움직임 벡터로 유도할 수 있다.
한편, 머지 색인 정보 값이 4에 해당하는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 머지 후보 리스트에서 다섯 번째 후보에 해당하는 L0 리스트 [움직임 벡터: (6,2), 참조 영상 색인: 0] 만을 L0 리스트 방향의 초기 움직임 벡터로 유도할 수 있다. 여기서, 머지 색인 정보는 머지 모드를 위한 색인 정보 일 수 있다.
한편, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정의 수행 여부를 지시하기 위한 flag가 정의될 수 있다. 일예로, 움직임 벡터 보정의 수행 여부를 지시하기 위한 flag 값이 제 1값인 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터를 보정할 수 있다. 반면 움직임 벡터 보정의 수행 여부를 지시하기 위한 flag 값이 제 2값인 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터 보정을 수행하지 않을 수 있다. 움직임 벡터 보정의 수행 여부를 지시하기 위한 flag는 비트스트림을 통해 부호화기에서 복호화기로 시그널링 되는 값일 수 있으며, 부호화/복호화 블록 단위마다 엔트로피 부호화/복호화 될 수 있다.
또한, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정을 위해 사용되는 초기 움직임 벡터 색인 정보가 추가로 정의될 수 있으며, 이는 부호화/복호화 블록 단위마다 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 움직임 벡터 색인 정보는 움직임 벡터 보정을 위한 초기 움직임 벡터를 지시하기 위해 사용되는 값일 수 있으며, 머지 색인 정보와는 별도로 정의되는 값일 수 있다.
일예로, 초기 움직임 벡터 색인 정보는 flag 값의 형태로 정의될 수 있다. 예컨대, 초기 움직임 백터 색인 정보는 제 1 값 혹은 제 2 값 중 하나의 값을 가질 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터 색인 정보를 이용하여, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정을 위해 사용되는 초기 움직임 백터를 복수의 움직임 벡터 후보로부터 결정할 수 있다.
또한, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정을 수행하기 위한 보정 움직임 벡터 파라미터가 추가로 정의될 수 있으며, 이는 부호화/복호화 블록 단위마다 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 여기서 보정 움직임 벡터는 초기 움직임 벡터와 더해져 보정된 움직임 벡터를 구하기 위한 움직임 벡터일 수 있다.
일예로, 보정 움직임 벡터 파라미터는, 보정 움직임 벡터의 크기를 나타내는 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보 및 보정 움직임 벡터의 방향을 나타내는 보정 움직임 벡터 방향 색인 정보를 포함할 수 있다.
일예로, 보정 움직임 벡터의 크기는 1에서 128까지의 값을 가질 수 있으며, 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보는 상기 보정 움직임 벡터의 크기값 중 하나를 지시할 수 있다. 예컨대, 보정 움직임 벡터의 크기 색인 정보는 1부터 128까지의 크기값 중 2^N(N은 0이상, 7이하의 정수)을 만족하는 값을 지시할 수 있다. 즉 보정 움직임 벡터의 크기는 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 및 128 중 하나의 값을 가질 수 있다.
한편, 부호화기 혹은 복호화기는 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보가 지시하는 보정 움직임 벡터 크기값에 기 설정된 값을 곱하거나, 좌측 쉬프트 연산을 수행하여, 최종적인 보정 움직임 벡터 크기값을 얻을 수 있다. 이때, 상기 기 설정된 값은 부호화기 및 복호화기에서 동일하게 정의되어 있는 값일 수 있다. 일예로, 보정 움직임 벡터 크기값에 곱해지는 기 설정된 값은 4일 수 있으며, 좌측 쉬프트 연산에 사용되는 기 설정된 값은 2일 수 있다.
좌측 쉬프트 연산에 사용되는 기 설정된 값이 2인 경우, 최종 보정 움직임 벡터의 크기값은 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 중 하나의 값을 가질 수 있다. 이는 정수 화소 단위에서, 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 8, 16, 32를 의미할 수 있다.
한편, 보정 움직임 벡터의 크기는 정수 화소 혹은 부화소 단위로 결정될 수 있다. 이를 위해, 보정 움직임 벡터의 크기 단위를 결정하는 보정 움직임 벡터 단위 색인 정보 혹은 flag(예를 들어, tile_group_fpel_mmvd_enabled_flag)가 정의될 수 있으며, 이는 슬라이스, 타일 또는 타일 그룹 중 적어도 하나의 단위마다 엔트로피 부호화/복호화 될 수 있다. 다른 예로, 보정 움직임 벡터의 크기가 정수 화소 단위로 결정되는 경우, 보정 움직임 벡터의 크기는 4 에서 512까지의 값을 가질 수 있으며, 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보는 상기 보정 움직임 벡터의 크기 값 중 하나를 지시할 수 있다. 예컨대, 보정 움직임 벡터의 크기 색인 정보는 4에서 512까지의 크기 값 중 2^N(N은 2이상, 9이하의 정수)을 만족하는 값을 지시할 수 있다.
한편, 부호화기 혹은 복호화기는 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보가 지시하는 보정 움직임 벡터 크기값에 기 설정된 값을 곱하거나, 좌측 쉬프트 연산을 수행하여, 최종적인 보정 움직임 벡터 크기값을 얻을 수 있다. 이때, 상기 기 설정된 값은 부호화기 및 복호화기에서 동일하게 정의되어 있는 값일 수 있다. 일예로, 보정 움직임 벡터 크기값에 곱해지는 기 설정된 값은 4일 수 있으며, 좌측 쉬프트 연산에 사용되는 기 설정된 값은 2일 수 있다.
좌측 쉬프트 연산에 사용되는 기 설정된 값이 2인 경우, 최종 보정 움직임 벡터의 크기값은 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048 중 하나의 값을 가질 수 있다. 이는 정수 화소 단위에서, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128를 의미할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 보정 움직임 벡터 파라미터에 기초하여, 보정된 움직임 벡터를 유도하기 위한 보정 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트내의 머지 후보를 이용함에 있어, 복호화기는 머지 색인 정보에 대한 엔트로피 복호화를 하지 않고 머지 후보 리스트내의 머지 후보들 중 소정의 번호에 해당하는 머지 후보의 움직임 벡터를 초기 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 여기서, 소정의 번호는 부호화기 및 복호화기에 공통적으로 설정된 번호일 수 있다.
예를 들어, 부호화/복호화기에서 동일하게 머지 후보 리스트내의 첫 번째 후보에 해당하는 움직임 벡터를 초기 움직임 벡터로 사용한다고 할 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 도 13의 머지 후보 리스트에서 첫 번째 후보에 해당하는 L0 리스트 [움직임 벡터: (3,1), 참조 영상 색인: 0 ] 과 L1 리스트 [움직임 벡터: (-2,0), 참조 영상 색인: 0 ]를 각 리스트 방향의 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트내의 머지 후보를 이용함에 있어, 현재 블록이 양 예측이 가능한 블록이지만, L0 또는 L1 리스트에 해당하는 하나의 움직임 정보만 존재하는 경우, 존재하는 움직임 정보를 기반으로 유도된 움직임 정보가 추가 초기 움직임 정보로 사용될 수 있다. 여기서, 존재하는 움직임 정보는 동일 리스트 내의 다른 머지 후보의 움직임 정보일 수도 있다.
위와 같이 존재하는 움직임 정보를 기반으로 추가 움직임 정보를 유도함에 있어, 존재하는 움직임 정보가 지시하는 참조 픽처, 현재 블록이 속해 있는 현재 픽처, 또는 움직임 정보 생성이 필요한 리스트내의 참조 픽처들간의 시간 거리(또는 POC 차이) 중 적어도 하나를 고려하여 존재하지 않는 움직임 정보를 대체할 추가 초기 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
구체적으로, 존재하는 움직임 벡터에 미러링 및 스케일링 중 적어도 하나가 수행되어 존재하지 않는 움직임 벡터를 대체할 추가 초기 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
도 13에서 머지 색인 정보의 값이 2인 경우, L0 움직임 정보만 존재할 수 있다. 이 경우, L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처와 현재 블록이 속해 있는 픽처간의 POC 차이와 동일한 POC 차이를 갖는 L1 참조 픽처 리스트내의 참조 픽처를 기준으로 미러링한 L0 움직임 벡터가 L1 리스트 움직임 벡터로 유도될 수 있다.
또한, L1 리스트내의 참조 픽처 중 L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처와 동일한 POC를 갖는 참조 픽처를 제외하고, 현재 픽처와의 POC 차이가 가장 작은 픽처를 L1 참조 픽처로 유도하고, L0 참조 픽처와 현재 픽처의 POC 차이 및 유도된 L1 참조 픽처와 현재 픽처의 POC 차이를 고려하여 스케일링한 L0 움직임 벡터가 L1 방향 움직임 벡터로 유도될 수 있다.
도 14는 움직임 벡터 미러링을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참고하면, L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처와 현재 블록이 속해 있는 픽처간의 POC 차이와 동일한 POC 차이를 갖는 L1 참조 픽처 리스트내의 참조 픽처를 기준으로 미러링한 L0 움직임 벡터를 L1 리스트 움직임 벡터로 유도할 수 있다.
구체적으로, L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처의 POC가 0 이고 현재 픽처의 POC가 4 이므로 두 픽처간의 POC 차이는 4로 계산될 수 있다. L1 리스트 방향의 참조 픽처 중 현재 픽처와의 POC 차이가 4인 픽처가 존재하므로 해당 픽처를 대상으로 L0 움직임 벡터를 미러링을 하여 생성한 움직임 벡터와 해당 참조 픽처의 참조 영상 색인을 L1 움직임 정보로 사용할 수 있다. 여기서, L0 움직임 벡터를 L1 리스트 방향으로 미러링하여 생성한 L1 움직임 벡터는 (3, 1) 이며 L1 참조 영상 색인은 0일 수 있다.
도 15는 움직임 벡터 스케일링을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참고하면, L1 리스트내의 참조 픽처 중 L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처와 동일한 POC를 갖는 참조 픽처를 제외하고, 현재 픽처와의 POC 차이가 가장 작은 픽처를 L1 참조 픽처로 유도하고, L0 참조 픽처와 현재 픽처의 POC 차이 및 유도된 L1 참조 픽처와 현재 픽처의 POC 차이를 고려하여 스케일한 L0 움직임 벡터를 L1 방향 움직임 벡터로 유도할 수 있다.
구체적으로, L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처(POC 2)를 제외하고, 현재 픽처와의 POC 차이가 가장 작은 픽처(POC 1)를 L1 참조 픽처로 유도할 수 있다. 그리고, L0 참조 픽처와 현재 픽처의 POC 차이(tb) 및 유도된 L1 참조 픽처와 현재 픽처의 POC 차이(td)를 고려하여 스케일링한 L0 움직임 벡터를 L1 방향 움직임 벡터로 유도할 수 있다.
아래에서, 상술한 움직임 벡터의 스케일링 과정에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
td는 현재 영상에 대한 영상 순서 카운트와 현재 블록의 L1 참조 영상에 대한 영상 순서 카운트 간의 차이 값을 의미할 수 있다. tb는 현재 영상에 대한 영상 순서 카운트와 현재 블록의 L0참조 영상에 대한 영상 순서 카운트 간의 차이 값을 의미할 수 있다.
td 값 혹은 tb 값을 -128과 127 사이의 범위에 포함되도록 td 값 및 tb 값 중 적어도 하나 이상이 조정될 수 있다. 이때, td 값 혹은 tb 값이 -128보다 작으면 td 값 혹은 tb 값이 -128로 조정될 수 있고, td 값 혹은 tb 값이 127보다 클 경우에는 td 값 혹은 tb 값이 127로 조정될 수 있다. td 값 혹은 tb 값이 -128과 127 사이의 범위에 포함되면 td 값 혹은 tb 값은 조정되지 않을 수 있다. 즉, tb 값 혹은 tb 값이 일정한 값의 범위 내에 속하도록 tb 값 혹은 tb 값이 클리핑(clipping)될 수 있다.
이때, tx 값을 (16384 + Abs(td/2)) / td로 결정할 수 있다. 여기서, Abs()는 절대값 함수를 나타내며, 해당 함수의 출력 값은 입력 값의 절대값이 될 수 있다.
스케일링 인자인 DistScaleFactor는 (tb*tx+32) >> 6로 결정될 수 있고, -1024과 1023 사이의 범위에 포함되도록 DistScaleFactor 값이 조정 될 수 있다.
스케일링된 움직임 벡터는 Sign(DistScaleFactor * mv) * ((Abs(DistScaleFactor*mv)+127)>>8) 로 결정될 수 있다. 이때, Sign()는 특정 값의 부호 정보를 출력하는 함수 일 수 있다. 예컨대, 만약 Sign(-1)이면 -를 출력할 수 있다. mv은 스케일링되기 전 존재하는 움직임 벡터 값을 나타낼 수 있다.
도 16은 양 예측이 가능한 블록에서 L0 및 L1 리스트 중 하나의 리스트에만 해당하는 움직임 벡터가 존재하는 경우, 추가 움직임 벡터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
머지 후보 리스트내의 머지 후보를 이용함에 있어, 현재 블록이 양예측이 가능한 블록이지만, L0 또는 L1 리스트에 해당하는 움직임 벡터가 하나만 존재하는 경우, 움직임 벡터가 존재하지 않는 예측 방향의 머지 후보 리스트를 위해, 추가 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
도 16에 도시된 예시에 따르면, 머지 색인 정보값이 2인 경우 L0 움직임 벡터만이 존재한다. 이 경우, L1 리스트에서 n번째로 이용 가능한 움직임 벡터가 현재 블록의 초기 L1 움직임 벡터로 사용될 수 있다. 여기서, n은 부호화기 및 복호화기에서 공통적으로 설정된 값일 수 있고, 1을 포함하는 양의 정수 일 수 있다.
도 17은 양 예측이 가능한 블록에서 양방향 움직임 정보를 가지고 있는 머지 후보를 초기 움직임 벡터로 선택하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
머지 후보 리스트내의 머지 후보를 이용함에 있어, 현재 블록이 양예측이 가능한 블록인 경우, 머지 후보 리스트에서 양방향 움직임 정보를 갖고 있는 머지 후보의 움직임 벡터가 초기 움직임 벡터로 사용될 수 있다. 여기서, 양방향 움직임 정보를 가진 후보가 복수개인 경우, 가장 작은 머지 색인 정보를 가진 후보가 양예측을 위해 사용될 수 있다.
도 17를 참고하면, 현재 블록이 양예측이 가능한 블록에 해당되는 경우, 양방향 움직임 정보를 가지고 있는 첫번째로 이용 가능한 머지 후보의 움직임 벡터인, 머지 후보 색인 3에 해당하는 움직임 벡터가 초기 움직임 벡터로 사용될 수 있다.
상술한 조건을 만족하는 참조 영상이 존재하지 않을 경우에는, 존재하는 머지 색인 정보에 의해 선택된 머지 후보의 움직임 정보가 초기 움직임 벡터로 유도될 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트내의 머지 후보를 이용함에 있어, 머지 후보 리스트에서 양방향 움직임 정보를 갖고 있는 머지 후보 중 1) 제 1 예측 방향(예컨대, L0 예측 방향)에 대응되는 제 1 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POCref0 -POCcurr) 및 제 2 예측 방향(예컨대, L1 예측 방향)에 대응되는 제 2 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POCref1 -POCcurr) 값 중 어느 하나만 음의 정수의 값(negative value)을 갖는 경우 및/또는 2) 머지 후보 리스트 내의 다른 머지 후보와의 움직임 벡터의 차이 값이 기 설정된 한계값(일 예로, 1 정수 픽셀)보다 큰 경우를 만족하는 머지 후보의 움직임 벡터가 초기 움직임 벡터로 사용될 수 있다.
여기서, 기 설정된 한계값은 현재 블록의 크기 또는 현재 블록을 구성하고 있는 픽셀 개수에 따라 다른 값이 사용할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 픽셀 개수가 64보다 작은 경우는 1 정수 픽셀 값이 사용되고, 현재 블록의 픽셀 개수가 64 이상이고 256 보다 작은 경우는 2 정수 픽셀 값이 사용되고, 현재 블록의 픽셀 개수가 265 이상인 경우에는 4 정수 픽셀 값이 사용될 수 있다.
한편, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 크기 또는 픽셀 개수 조건에 따라 고정된 한계값을 사용하지 않고, 부호화기 및 복호화기에서 설정된 소정의 한계값 또는 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, CU 또는 블록 중 적어도 하나에 포함되어 복호화기로 시그널링된 한계값을 기반으로 결정된 현재 블록의 크기 또는 픽셀 개수 조건에 따른 한계값을 유도하여 사용할 수 있다.
일예로, 소정의 한계값(MV_THR)이 4 정수 픽셀 인 경우, 현재 블록의 픽셀 개수가 64보다 작은 경우는 (MV_THR(4) >> 2) 정수 픽셀이 사용되고, 현재 블록의 픽셀 개수가 64 이상이고 256 보다 작은 경우는 (MV_THR(4) >> 1) 정수 픽셀이 사용되고, 현재 블록의 픽셀 개수가 265 이상인 경우에는 (MV_THR(4) >> 0) 정수 픽셀이 사용될 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트내의 머지 후보를 이용함에 있어, 머지 후보 리스트에서 양방향 움직임 정보를 갖고 있는 머지 후보 중 1) 제 1 예측 방향(예컨대, L0 예측 방향)에 대응되는 제 1 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POCref0 -POCcurr) 및 제 2 예측 방향(예컨대, L1 예측 방향)에 대응되는 제 2 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POCref1 -POCcurr)이 모두 음의 정수의 값(negative value)을 갖는 경우, 아래 조건들을 만족할 경우에만 해당 후보의 움직임 정보가 초기 움직임 정보로 사용될 수 있다.
조건1) POCref0 가 POCref1 가 동일하지 않음.
조건2) MVref0 와 MVref1 의 수직 및 수평 방향의 움직임 벡터가 제로가 아님
조건3) ((MVx0 x (POCref1 -POCcurr) - MVx1 x (POCref0 -POCcurr)) == 0) && ((MVy0 x (POCref1 -POCcurr) - MVy1 x (POCref0 -POCcurr)) == 0) 또는 ((MVx0 x (POCref1 -POCcurr) - MVx1 x (POCref0 -POCcurr)) < TH) && ((MVy0 x (POCref1 -POCcurr)) - MVy1 x (POCref0 -POCcurr)) < TH)
상기 MVx0, MVy0, MVx1, MVy1는 제 1 참조 영상에 대한 수평, 수직 방향 움직임 벡터 및 제 2 참조 영상에 대한 수평, 수직 방향을 의미한다. TH는 한계값을 의미하는 것으로, 부호화기 및 복호화기에서 설정된 소정의 한계값 또는 부호화기에서 결정 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 슬라이스 헤더(slice header), CTU, CU 또는 블록 중 적어도 하나에 포함되어 복호화기로 시그널링되는 한계값 일 수 있다.
한편, 상술한 방법으로 유도된 초기 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보정을 수행함에 있어, 초기 움직임 벡터가 부화소 단위의 움직임 벡터를 가지는 경우 가까운 정수 화소 위치로 라운딩한 움직임 벡터를 기반으로 움직임 보정이 수행될 수 있다.
예를 들어, 1/16 움직임 벡터 정밀도를 가지는 경우, 아래와 같은 수학식 4를 통해 정수 화소 위치로 라운딩 할 수 있다. 쉬프트(Shift) 값은 정밀도에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 1/16 움직임 벡터 정밀도인 경우는 4, 1/8 움직임 벡터 정밀도인 경우는 3의 값을 가질 수 있다.
[수학식 4]
다음으로는, 유도된 초기 움직임 벡터를 기반으로 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계(S820)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
부호화기/복호화기에서는 상기 유도된 초기 움직임 벡터를 이용하여 블록 단위 움직임 벡터 보정을 수행할 수 있다.
움직임 벡터 보정과 관련하여, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 공간적 주변 블록 및/또는 시간적 주변 블록을 이용하여 초기 움직임 벡터에 대한 보정을 수행할 수 있다. 움직임 벡터 보정에 이용되는 공간적 주변 블록 및/또는 시간적 주변 블록의 복원 픽셀을 템플릿으로 정의할 수 있다. 상기 복원된 픽셀은 디블록킹 필터(deblocking filter), 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset; SAO), 적응적 루프 필터(Adaptive Loop Filter; ALF) 등의 루프내 필터링이 적용되기 전의 주변 복원 샘플 또는 루프내 필터링 적용 후의 주변 복원 샘플 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 공간적 주변 복원 픽셀들로 템플릿을 구성하고, 해당 템플릿을 이용하여 초기 움직임 벡터에 대한 보정을 수행할 수 있다.
상기 시간적 주변 블록의 복원 픽셀을 템플릿으로 구성하는 것은, 현재 블록의 상단 주변 블록의 움직임 정보 또는/및 좌측 주변 블록의 움직임 정보가 지시하는 참조 영상내의 복원 또는 보간된 픽셀로부터 템플릿을 구성하는 것을 의미할 수 있다.
도 18 내지 도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
템플릿을 구성함에 있어, 부호화기 혹은 복호화기는 도 18과 같이 현재 블록의 상단 및/또는 좌측 주변 복원 블록의 픽셀들을 이용하여 템플릿을 구성할 수 있다
여기서, 현재 블록의 상단 또는 좌측 주변 복원 블록의 픽셀들 중 이용 가능하지 않은 픽셀이 있을 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 이용 가능한 블록의 픽셀로만 템플릿을 구성할 수 있다.
일예로, 도 19에 도시 된 것과 같이 현재 블록의 상단 주변 복원 블록이 픽처 경계, 슬라이스 경계, 타일 경계, 타일 그룹 경계 또는 CTU 경계에 인접하여, 이용이 가능하지 않을 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 좌측 주변 복원 블록의 픽셀만으로 템플릿을 구성할 수 있다. 또한, 현재 블록의 좌측 주변 복원 블록이 픽처 경계, 슬라이스 경계, 타일 경계, 타일 그룹 경계 또는 CTU 경계에 인접하여, 이용이 가능하지 않을 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 상단 주변 복원 블록의 픽셀만으로 템플릿을 구성할 수 있다.
예컨대, 현재 블록의 상단 주변 복원 블록이 CTU 경계에 인접하여 이용 가능하지 않고 좌측 주변 복원 픽셀들이 이용 가능할 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 좌측 주변 복원 픽셀들을 이용하여 좌측 템플릿을 구성할 수 있다. 이 경우, 좌측 템플릿의 가로 크기는 (N+m) 이 될 수 있으며, 세로 크기는 현재 블록의 세로 크기가 될 수 있다. 여기서 N은 복호화기로 전송된 템플릿의 크기 또는 고정된 소정의 템플릿 크기이며, m은 0을 포함한 정수값일 수 있다.
또한, 템플릿을 구성함에 있어, 현재 블록의 주변 블록들이 현재 블록과 동일한 움직임 예측 영역에 속해 있는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 위치의 블록들 혹은 템플릿은 이용 가능하지 않다고 판단할 수 있다.
도 24는 움직임 예측 영역을 고려한 템플릿 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24의 예시에서와 같이, 움직임 예측 영역 2번에 속해 있는 하단 현재 블록(CU3)의 경우, 상단 템플릿이 이용 가능하지 않고, 움직임 예측 영역 3번에 속해 우측 현재 블록(CU5)의 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 좌측 템플릿이 이용 가능하지 않다고 판단할 수 있다.
움직임 예측 영역은 부호화기 및 복호화기에서 동일하게, 최대 부호화 유닛을 쿼드 트리 형식으로 분할하여 생성될 수 있다. 다른 예로, 움직임 예측 영역은 움직임 예측 영역을 생성하기 위한 분할 정보를 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일 중 적어도 하나를 부호화기에서 복호화기로 시그널링할 때, 시그널링 되는 분할 정보를 기반으로 하여 생성될 수 있다.
다른 예로, 부호화기 혹은 복호화기는 주변 상단 및 좌측 복원 블록들의 이용 가능 여부에 관계없이 항상 현재 블록의 상단 또는 좌측 주변 복원 블록만을 이용하여 템플릿이 구성할 수도 있다.
도 25는 인루프 필터링이 적용되기 전의 복원 픽셀 값을 이용하여 구성된 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 하드웨어 파이프라이닝을 위해 현재 블록의 상단 주변 블록만을 이용하여, 상단 주변 블록의 디블록킹 필터(deblocking filter), 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset; SAO), 적응적 루프 필터(Adaptive Loop Filter; ALF) 등의 루프내 필터링이 적용되기 전의 복원 픽셀값으로 상단 템플릿을 구성할 수 있다. 상기와 같이 상단 주변 블록만을 이용하여 템플릿을 구성하는 경우, 템플릿의 가로 크기는 현재 블록의 가로 크기보다 큰 값을 가질 수 있다.
또한, 템플릿을 구성함에 있어서, 부호화기 혹은 복호화기는 이용 가능하지 않은 픽셀을 이용 가능한 픽셀로 대체하여 템플릿을 구성할 수도 있다. 여기서, 이용 가능한 픽셀은 현재 블록의 주변 픽셀, 주변 픽셀들에 보간 필터를 적용하여 유도된 픽셀 또는 부호화기 및 복호화기에 기 정의된 값을 가지는 픽셀일 수도 있다. 한편, 템플릿은 복원된 픽셀 값이 아닌 예측 픽셀 값으로 구성될 수도 있다.
현재 블록에 대한 주변 블록의 예측 픽셀 값으로 템플릿을 구성함에 있어, 예측 픽셀 값에 복원된 변환 계수 DC 성분을 합하여 템플릿이 구성될 수 있다.
도 26은 주변 블록의 예측 픽셀 값과 복원된 변환 계수 DC 성분 값으로 구성된 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 26에 도시된 바와 같이, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 좌측 주변 블록에서, 좌측 주변 블록의 예측 픽셀값과 좌측 주변 블록의 복원된 변환 계수 DC 성분을 합하여 현재 블록의 템플릿을 구성할 수 있다. 부호화기 혹은 복호화기가 좌측 주변 블록만을 이용하여 템플릿을 구성하는 경우, 템플릿의 세로 크기는 현재 블록의 세로 크기보다 큰 값을 가질 수 있다.
상기 템플릿을 구성함에 있어, 움직임 벡터가 부화소 단위를 가지는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 보간 필터를 적용하여 해당 위치의 픽셀값을 생성할 수 있다. 여기서 보간에 사용되는 필터는 bi-linear 필터, 8-tap DCT-IF 필터 등일 수 있다. 부호화기 혹은 복호화기는, 템플릿을 구성하기 위해 사용되는 보간 필터에 대한 정보 혹은 보간 필터 타입에 대한 정보 전송없이 소정의 필터의 사용을 결정할 수 있다, 또한, 보간 필터 타입에 대한 정보가 비트스트림에 포함되어 시그널링될 수도 있다.
한편, 템플릿의 크기는 MxN을 가질 수 있고, M과 N은 양의 정수 일 수 있다.
일예로, 도 20에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 크기(가로x세로)가 64x32 이고, 부호화기 및 복호화기에서 기 정의한 템플릿의 픽셀 길이가 4 픽셀인 경우, 상단 템플릿의 크기는 64x4 이고, 좌측 템플릿의 크기는 4x32 일 수 있다.
여기서, 이때, 픽셀의 길이는 움직임 벡터의 정밀도에 따라 산출될 수 있다. 일예로, 움직임 벡터의 정밀도가 1/4단위이고 블록 크기가 16 픽셀인 경우, 템플릿의 픽셀 길이는 4 픽셀로 산출될 수 있다.
한편, 도 21에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 가로/세로 크기가 다른 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 상단 템플릿과 좌측 템플릿의 크기를 동일하게 구성할 수 있다.
또한, 템플릿을 구성함에 있어서, 템플릿의 크기가 MxN을 가지는 경우, 상단 템플릿의 M은 현재 블록의 가로 길이보다 큰 값을 가질 수 있으며, N은 부호화기 및 복호화기에서 고정된 픽셀 길이를 가질 수 있다. 또한, 우측 템플릿의 N은 현재 블록의 세로 길이보다 큰 값을 가질 수 있으며, M은 부호화기 및 복호화기에 고정된 픽셀 길이를 가질 수 있다.
일예로, 도 22에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 크기가 64x64 이고, 부호화기 및 복호화기에서 정의한 템플릿의 픽셀 길이가 6 픽셀인 경우, 상단 템플릿의 크기는 128x6 이고, 좌측 템플릿의 크기는 6x128 일 수 있다.
한편, 템플릿을 구성함에 있어, 템플릿의 크기는 MxN을 가질 수 있고, 현재 블록의 크기 또는 깊이 정보에 따라 다른 크기의 템플릿이 사용될 수 있다.
일예로, 현재 블록의 크기가 128x64이고 가로 또는 세로의 길이 32 보다 큰 경우, 상단 템플릿의 크기는 128x6 이고 좌측 템플릿의 크기는 6x64 일 수 있다.
다른 예로, 현재 블록의 크기가 16x16이고 가로 또는 세로의 길이 32 보다 작은 경우, 상단 템플릿의 크기는 16x2 이고 좌측 템플릿의 크기는 2x16 일 수 있다.
한편, 템플릿을 구성함에 있어, 참조 픽처내에서 움직임 벡터가 가리키는 위치에 따라 서로 다른 크기의 템플릿이 구성될 수 있다. 또한, 템플릿을 구성함에 있어, 최대 탐색 영역을 기준으로 템플릿의 크기가 결정될 수도 있다.
여기서, 최대 탐색 영역은 참조 픽처내의 탐색 영역을 기준으로 가로 길이 + N 및 세로 길이 + M인 탐색 영역을 의미할 수 있다. 여기서, N 및 M은 양의 정수로 서로 동일한 값일 수 일 수 있다. 최대 탐색 영역의 크기 정보(N 및 M)는 부호화기 및 복호화기에 동일하게 설정되거나, 부호화기에서 결정되어 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 슬라이스 헤더(slice header), CTU, CU 또는 블록 중 적어도 하나에 포함되어 복호화기로 시그널링될 수 있다.
일예로, 초기 움직임 벡터를 중심으로 이동한 움직임 벡터가 상단 최대 탐색 영역 경계 또는 좌측 최대 탐색 영역 경계를 가리키는 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 서로 다른 크기의 템플릿이 구성될 수 있다.
예컨대, 복호화기에 전송된 템플릿의 크기 또는 부호화기 및 복호화기에서 고정된 소정의 템플릿의 크기가 N이며, 이동한 움직임 벡터가 상단 최대 탐색 영역 경계를 가리키는 경우에 탐색 영역 경계 밖에 존재하는 상단 템플릿의 크기는 현재 블록의 가로 크기(W) x (N-1)로 결정될 수 있다.
또한, 복호화기에 전송된 템플릿의 크기 또는 부호화기 및 복호화기에서 고정된 소정의 템플릿의 크기가 N이며 이동한 움직임 벡터가 좌측 최대 탐색 영역 경계를 가리키는 경우에 탐색 영역 경계 밖에 존재하는 좌측 템플릿의 크기는 (N-1) x 현재 블록의 세로 크기(H)로 결정될 수 있다.
여기서 결정되는 템플릿의 크기는 메모리 접근 대역폭 감소를 위한 것일 수 있다.
도 27은 템플릿 크기에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 템플릿의 가로/세로 크기가 4(=N)이고 움직임 벡터가 상단 최대 탐색 영역 경계 및 좌측 탐색 영역 경계를 가리키는 경우(A), 상단 템플릿의 크기는 W x 3 이며 좌측 템플릿의 크기는 3 x H로 결정될 수 있다. 그 외 탐색 영역 경계 안(B)에서의 상단 및 좌측 템플릿의 크기는 W x 4 및 4 x H로 결정될 수 있다.
한편, 템플릿을 구성함에 있어, 참조 픽처 내에서 움직임 벡터가 가리키는 위치에 따라 서로 다른 보간 방법을 사용하여 템플릿이 구성될 수 있다.
일예로, 초기 움직임 벡터를 중심으로 이동한 부화소 위치 움직임 벡터가 상단 최대 탐색 영역 경계 또는 좌측 최대 탐색 영역 경계를 가리키는 경우와 그렇지 않은 경우 각각에 대해 서로 다른 보간 방법을 사용하여 템플릿이 구성될 수 있다. 이때 서로 다른 보간 방법을 사용하는 것은 메모리 접근 대역폭 감소를 위한 것일 수 있다.
도 28 내지 도 31은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 보간을 이용한 템플릿 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일예로, 도 28에 도시된 바와 같이 같이 템플릿의 가로/세로 크기가 W x 4 이고 움직임 벡터가 상단 최대 탐색 영역을 가리키는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 템플릿의 첫번째 라인의 픽셀값들에 대해 보간을 수행하지 않고 해당 부화소 위치에서 아래쪽으로 가장 가까운 정수 픽셀값을 사용할 수 있다. 한편 부호화기 혹은 복호화기는 두번째, 세번째, 네번째 라인의 픽셀값들은 정수 픽셀들에 대해 bi-linear 보간을 수행하여 생성한 픽셀값들을 사용할 수 있다.
다른 예로, 도 29에 도시된 바와 같이, 템플릿의 가로/세로 크기가 4 x H이고 움직임 벡터가 좌측 최대 탐색 영역을 가리키는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 템플릿의 첫번째 라인의 픽셀값들에 대해 보간을 수행하지 않고 해당 부호화 위치에서 오른쪽으로 가장 가까운 정수 픽셀값을 사용할 수 있다. 한편, 부호화기 혹은 복호화기는 두번째, 세번째, 네번째 라인의 정수 픽셀들에 대해 bi-linear 보간을 수행하여 생성한 픽셀값들을 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 도 30에 도시된 바와 같이, 템플릿의 가로/세로 크기가 W x 4 이고 움직임 벡터가 상단 최대 탐색 영역 경계를 가리키는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 템플릿의 첫번째 라인의 화소값들에 대해 bi-linear 보간을 수행하여 생성한 N번째 라인의 화소값들을 복사하여 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 도 31에 도시된 바와 같이, 템플릿의 가로/세로 크기가 4 x H이고 움직임 벡터가 좌측 최대 탐색 영역 위치를 가리키는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 템플릿의 첫번째 라인의 화소값들에 대해 bi-linear 보간을 수행하여 생성한 N번째 라인의 화소값들은 복사하여 사용할 수 있다.
한편, 템플릿 구성에 필요한 템플릿 크기 정보는 비트스트림에 포함되어 시그널링될 수 있다.
도 32는 템플릿을 이용하여 초기 움직임 벡터를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 32를 참고하면, 부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처의 탐색 영역에서, 현재 블록의 주변 템플릿과의 에러를 최소로 하는 템플릿을 지시하는 움직임 벡터를 탐색하여, 그 움직임 벡터를 보정된 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
이때, 참조 픽처 내의 템플릿은 초기 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 포함한 소정의 탐색 영역에 기반하여 생성될 수 있다.
소정의 탐색 영역은 초기 움직임 벡터가 지시하는 해당 픽셀 위치를 중심으로 크로스, 정사각형, 다이아몬드, 마름모, 헥사곤 형태 등의 탐색 방법에 따라 결정될 수 있다. 한편, 참조 픽처내의 템플릿과 현재 블록의 주변 템플릿간의 에러를 최소화한다는 것은 참조 픽처내의 템플릿과 현재 블록의 주변 템플릿간의 차이를 최소화하는 것을 의미할 수 있다.
참조 픽처내의 템플릿과 현재 블록의 템플릿간의 에러를 계산함에 있어, 왜곡값 및 움직임 벡터에 대한 비용값 중 적어도 하나에 기반하여 에러가 계산될 수 있다.
일예로, 좌측 및 상단 템플릿이 모두 활용 가능한 경우, 비용값은 아래의 수학식 5에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 5]
비용값 = (좌측 템플릿 간 왜곡값 + 상단 템플릿 간 왜곡값) + (초기 움직임 벡터(x,y) - 보정된 움직임 벡터(x,y)) * 가중치
다른 예로, 상단 템플릿만 가능한 경우, 비용값은 아래의 수학식 6에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 6]
비용값 = 상단 템플릿 간 왜곡값 + (초기 움직임 벡터(x,y) - 보정된 움직임 벡터(x,y)) * 가중치
이때, 가중치는 0보다 작은 음수, 0보다 큰 양수를 가질 수 있다.
또한, 왜곡값은 템플릿간 SAD 및 MR-SAD 중 적어도 하나를 이용하여 계산될 수 있다. SAD 값 및 MR-SAD 값은 아래의 수학식 7에 따라 계산 될 수 있다.
[수학식 7]
여기서, Ctp(i,j)는 현재 블록의 좌측 또는 상단 템플릿 픽셀값, Ltp(i,j)는 참조 픽처내의 좌측 또는 상단 템플릿 픽셀값, deltaDC는 (현재 블록의 좌측 템플릿 평균 픽셀값 - 참조 픽처내의 좌측 템플릿 평균 픽셀값) 또는 (현재 블록의 상단 템플릿 평균 픽셀값 - 참조 픽처내의 상단 템플릿 평균 픽셀값)을 의미할 수 있다.
일예로, 현재 블록의 크기에 따라 SAD 및 MR-SAD를 달리 선택할 수 있다. 예컨대, 블록의 가로 또는 세로 크기가 64 픽셀보다 큰 경우에는 MR-SAD를 사용하고 그렇지 않은 경우에는 SAD를 사용할 수 있다.
또한, 현재 블록의 템플릿과 참조 영상 내 템플릿 간의 값 비교 시, 템플릿 샘플 간의 배타적 논리합(exclusive or; XOR) 연산을 수행하여 왜곡값이 계산될 수 있다. 예컨대, 현재 블록의 템플릿 내 샘플들 중 적어도 하나와 참조 영상 내 템플릿 샘플들 중 적어도 하나에 대해 배타적 논리합 연산을 수행한 후, 상기 연산이 수행된 각 샘플들에 대한 배타적 논리합 연산 결과의 합을 이용하여 왜곡값이 계산될 수 있다.
또한, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 템플릿 샘플들과 참조 영상 내 템플릿 샘플들 간의 값 비교 시, 각 샘플의 비트 심도(bit depth)를 일정한 값 K만큼 감소시켜 왜곡값을 계산할 수 있다. 이때, K는 0부터 샘플의 비트 심도 값까지의 값을 가질 수 있으며, 0을 포함한 양의 정수일 수 있다. 예컨대, 현재 블록 템플릿 내 샘플들과 참조 영상 내 템플릿 내 샘플들의 비트 심도가 10비트인 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 상기 현재 블록 템플릿 내 샘플들과 상기 참조 영상 내 템플릿 샘플들의 비트 심도를 4만큼 감소시키고, 상술한 SAD, SATD, SSE, MSE 등의 샘플 간 왜곡 계산 방법을 이용하여 왜곡값을 계산할 수 있다.
또한, 현재 블록의 템플릿 내 샘플들과 참조 영상 내 템플릿 샘플들 간의 값 비교 시, 샘플 간 왜곡 계산 방법과 움직임 정보에 포함되는 정보 중 적어도 하나에 대한 율(rate) 계산 방법에 의해 최소 율-왜곡 값을 나타내는 참조 영상 내 복원된 샘플 위치를 보정된 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
이때, 율은 초기 움직임 벡터 값과 보정된 움직임 벡터 값 중 적어도 하나에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 계산될 수 있다. 또한, 율은 초기 움직임 벡터 값과 보정된 움직임 벡터 값의 차이 값에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 계산될 수 있다. 이때, 엔트로피 부호화는 상기 이진화(binarization) 방법들 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
왜곡값 계산은 참조 픽처내의 템플릿과 현재 블록의 템플릿간의 에러뿐 아니라 현재 블록의 템플릿과 탐색 영역내에서 보정된 움직임 벡터 위치로부터 생성한 예측 블록간의 에러를 함께 고려하여 계산될 수 있다.
도 33은 왜곡값을 고려한 왜곡값 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 33에 도시된 바와 같이, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록과 예측 블록의 템플릿간 왜곡값 뿐만 아니라, 현재 블록의 템플릿과 참조 영상으로부터 생성한 예측 블록간의 경계 픽셀들에 대한 왜곡값을 함께 고려하여 왜곡값을 계산할 수 있다. 일예로, 왜곡값은 아래의 수학식 8에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 8]
왜곡값 = W0 x (템플릿 간 왜곡값) + W1 * (현재 블록 템플릿과 예측 블록 경계에 대한 왜곡값)
여기서, 가중치(W0, W1)는 고정된 값이거나, 가변적인 값일 수도 있다. 각 예측 블록에 적용되는 가중치는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 가변적인 가중치를 적용하기 위해 복호화 대상 블록을 위한 하나 혹은 그 이상의 가중치 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 가중치 정보는 예측 블록 별로 각각 시그널링될 수도 있고, 참조 영상 별로 시그널링될 수도 있다. 복수의 예측 블록이 하나의 가중치 정보를 공유할 수도 있다.
부호화기 혹은 복호화기는, 초기 움직임 벡터를 기반으로 찾은 보정된 움직임 벡터(rMV)가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한, 소정의 탐색 영역 내에서 현재 블록의 템플릿과의 에러를 최소로 하는 템플릿을 지시하는 새로운 움직임 벡터(nMV)를 찾을 수 있다.
여기서, 새로운 움직임 벡터(nMV)로부터 구한 참조 픽처의 템플릿과 현재 블록의 템플릿간의 에러가, 이전의 보정된 움직임 벡터(rMV)로부터 구한 참조 픽처의 템플릿과 현재 블록 템플릿간의 에러보다 클 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 더 이상의 보정 과정을 진행하지 않을 수 있다.
그러나, 새로운 움직임 벡터(nMV)로부터 구한 참조 픽처의 템플릿과 현재 블록의 템플릿간의 에러가 이전의 보정된 움직임 벡터(rMV)로부터 구한 참조 픽처의 템플릿과 현재 블록 템플릿간의 에러보다 작을 경우, 부호화기 혹은 복화기는 새로운 움직임 벡터(nMV)가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 영역 내에서 새로운 움직임 벡터를 찾아 보정을 수행할 수 있다.
한편, 새로운 움직임 벡터(nMV)로부터 구한 참조 픽처의 템플릿과 현재 블록의 템플릿간의 에러가 이전의 보정된 움직임 벡터(rMV)로부터 구한 참조 픽처 템플릿과 현재 블록 템플릿간의 에러보다 작을 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 새로운 움직임 벡터의 검색을 반복할 수 있다. 이 경우, 새로운 움직임 벡터의 검색은 움직임 보정 수행 횟수 정보에 기초하여 제한될 수 있다.
일예로, 움직임 보정 수행 횟수 정보가 2인 경우, 새로운 움직임 벡터의 검색은 총 2회로 제한될 수 있다. 움직임 보정 수행 횟수 정보는 비트스트림에 포함되어 시그널링될 수 있다. 한편, 움직임 보정 수행 횟수는 부호화기 및 복호화기에서 동일하게 기설정된 소정의 값을 사용할 수도 있다.
한편, 초기 움직임 벡터가 L0 움직임 벡터, L1 움직임 벡터 등 N개의 예측 방향에 대한 움직임 벡터를 가질 경우, 각각의 예측 방향으로부터 움직임 벡터에 대한 보정된 움직임 벡터를 구할 수 있다.
소정의 탐색 영역은 탐색 영역 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 탐색 영역의 결정에 필요한 탐색 영역 정보는 비트스트림에 포함되어 부호화기에서 복호화기로 시그널링될 수 있다.
일예로, 소정의 탐색 영역의 크기는 픽처 타입, 시간적 계층 (temporal layer), 블록 크기 등 부호화 파라미터에 따라 달리 적용될 수 있다. 예를 들어, 최상위 계층에 해당하는 픽처의 탐색 영역의 크기는 1 정수 픽셀 크기의 탐색 영역을 가질 수 있으며, 하위 계층들에 해당하는 픽처의 탐색 영역의 크기는 8 정수 픽셀 크기의 탐색 영역을 가질 수 있다.
보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역에 대한 가로 방향의 화소 범위와 세로 방향의 화소 범위는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 세로 방향의 화소 범위가 가로 방향의 화소 범위보다 작게 설정될 수 있다. 이때 가로 및 세로 방향의 화소 범위가 다르게 설정되는 것은 메모리 접근 대역폭 감소를 위한 것일 수 있다.
도 34는 보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역의 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 34에 도시된 바와 같이, 정수 화소 단위에서 가로 방향에 대한 탐색 영역의 크기는 8 화소로 설정되고 세로 방향에 대한 탐색 영역의 크기는 4 화소로 설정을 될 수 있다. 위와 같이 탐색 영역이 설정된 경우, 초기 움직임 벡터의 수평 방향 성분과 보정된 움직임 벡터의 수평 방향 성분간의 차는 8 이하의 값을 가질 수 있다. 초기 움직임 벡터의 수직 방향 성분과 보정된 움직임 벡터의 수평 방향 성분간의 차는 4 이하의 값을 가질 수 있다. 또한, 움직임 벡터가 1/16 움직임 벡터 정밀도를 가지는 경우, 수평 방향 성분간의 차는 128 이하, 수직 방향 성분간의 차는 64 이하의 값을 가질 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 소정의 탐색 영역 내에서 초기 움직임 벡터가 이동할 수 있는 움직임 벡터 offset 단위를 변경하면서 보정된 움직임 벡터를 탐색할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 움직임 벡터의 보정을 위한 움직임 벡터 offset 크기 단위를 정수 화소 크기 offset 단위에서부터 시작하여 부화소 offset 크기 단위로 변경해가며 보정된 움직임 벡터를 탐색할 수 있다.
일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 정수 화소 크기 offset 단위에서 시작하여 (정수 화소 크기 offset) / (2 x n) 의 offset 크기 단위로 순차적으로 변경해가며 보정된 움직임 벡터를 탐색할 수 있다. 여기서, n은 양의 정수로 부호화기 및 복호화기에 기설정된 값이거나, 부호화기에서 복호화기로 시그널링되는 값일 수 있다.
도 35는 움직임 벡터의 오프셋 단위를 변경하여 움직임 벡터를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 35의(a)에 도시된 바와 같이, 정수 화소 단위에서 가로/세로 방향의 탐색 영역의 크기가 1 화소이고, 정사각형 형태의 탐색 방법이 사용되는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터를 중심으로 1 화소 크기 offset을 가지는 8개의 움직임 벡터 후보들의 matching cost를 비교하여 최소 matching cost를 가지는 보정된 움직임 벡터 후보를 탐색 할 수 있다.
또한, 부호화기 혹은 복호화기는 1 화소 크기 offset 단위에서 최소 matching cost를 가지는 움직임 벡터를 중심으로 1/2 화소 크기 offset를 가지는 8개의 움직임 벡터 후보들의 matching cost를 비교하여 최소 matching cost를 가지는 1/2 부화소 offset 단위 움직임 벡터 후보를 탐색할 수 있다.
이때, 부호화기 혹은 복호화기가 움직임 벡터 후보를 탐색하는 과정에서 초기 움직임 벡터와 1/2 부화소 offset 단위로 이동한 움직임 벡터간의 각 성분간 크기 차이가 정수 화소 단위에서 1보다 큰 경우에는 해당 움직임 벡터를 사용하지 않을 수 있다. 또한 부호화기 혹은 복호화기는 1/2화소 크기 offset 단위에서 최적의 보정된 움직임 벡터를 탐색한 후 해당 움직임 벡터를 중심으로 1/4 화소 offset 단위 움직임 벡터 후보를 탐색할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 움직임 벡터 offset 단위를 부화소 크기 offset 단위에서부터 시작하여 작은 부화소 크기 offset 단위로 변경해 가면서 보정된 움직임 벡터를 탐색할 수 있다.
일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 부화소 크기 offset 단위에서 시작하여 (부화소 크기 offset) / (2 x m) 의 offset 크기 단위로 순차적으로 변경해가며 보정된 움직임 벡터를 탐색할 수 있다. 여기서, m은 양의 정수이며, m 및 탐색을 시작하는 부화소 크기 offset 단위는 부호화기 및 복호화기에 기설정된 값이거나, 부호화기에서 복호화기로 시그널링되는 값일 수 있다.
도 35(b)에 도시된 바와 같이, 정수 화소 단위에서 가로/세로 방향의 탐색 영역의 크기가 1 화소이며, 정사각형 형태의 탐색 방법이 사용된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터를 중심으로 1/4 화소 크기 offset를 가지는 8개의 움직임 벡터 후보들에 대해 matching cost를 비교하여 최소 matching cost를 가지는 보정된 움직임 벡터 후보를 탐색 할 수 있다.
또한, 부호화기 혹은 복호화기는 보정된 움직임 벡터를 중심으로 1/4화소 크기 offset를 가지는 8개의 움직임 벡터 후보들에 대해 matching cost를 비교하여 최소 matching cost를 가지는 보정된 움직임 벡터 후보를 탐색할 수 있다.
또한, 부호화기 혹은 복호화기는 1/4 화소 크기 offset 단위에서 최소 matching cost를 가지는 움직임 벡터를 중심으로 1/8 화소 크기 offset를 가지는 8개의 움직임 벡터 후보들에 대해 matching cost를 비교하여 최소 matching cost를 가지는 1/8 부화소 크기 offset 단위 움직임 벡터 후보를 탐색 할 수 있다.
탐색 영역 내에서의 전체 탐색 회수 및/또는 각각의 offset 크기 단위에서의 탐색 회수를 지시하는 정보는 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, 블록 중 적어도 하나 이상의 레벨에서 시그널링되어 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
탐색 영역 내에서 전체 탐색 회수 및/또는 각각의 offset 크기 단위에서의 탐색 회수를 지시하는 정보는 부호화기 및 복호화기에서 동일하게 기설정될 수 있다.
상기 탐색 영역의 크기를 설정함에 있어, 부호화기 혹은 복호화기는 움직임 벡터의 정밀도를 고려할 수 있다. 예를 들어 움직임 벡터 정밀도가 1/16인 경우, 정수 화소 단위에서 가로/세로 방향의 탐색 영역의 크기가 1 화소이면, 부화소 단위에서 가로/세로 방향의 탐색 영역의 크기가 16임을 의미할 수 있다.
소정의 탐색 영역 내에서, 움직임 벡터 offset 단위 별로 서로 다른 움직임 탐색 패턴(방법)이 사용될 수 있다. 일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 정수 화소 크기 offset 단위에서는 정사각형 탐색 방법을 사용하고, 1/2 화소 크기 offset 단위에서는 마름모형 탐색 방법을 사용하며, 1/4 화소 크기 offset 단위에서는 크로스 탐색 방법을 사용할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터를 중심으로 한 소정의 탐색 영역 내에서 정수 화소 단위, 부화소 단위의 모든 위치에 대한 matching cost를 비교하여 가장 최소 matching cost를 갖는 위치의 움직임 벡터를, 보정된 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
정수 화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터 탐색 여부에 대한 정보는 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, 블록 중 적어도 하나 이상에서 레벨에서 시그널링되어 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
정수 화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터 탐색 여부에 대한 정보를 기반으로 부호화기 혹은 복호화기에서 정수 화소 단위로 움직임 벡터를 탐색할지 여부가 결정될 수 있다.
또한, 부화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터 탐색 여부에 대한 정보는 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, 블록 중 적어도 하나 이상에서 레벨에서 시그널링되어 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는, 부화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터 탐색 여부에 대한 정보를 기반으로 부화소 단위로 움직임 벡터를 탐색할지 여부를 결정할 수 있다.
정수 화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역에 대한 화소 범위 및 부화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역에 대한 부화소 범위 중 적어도 하나에 대한 정보는 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, 블록 중 적어도 하나 이상에서 레벨에서 시그널링되어 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 부호화기 혹은 복호화는 화소 범위 정보 및 부화소 범위 정보를 이용하여 동일하게 움직임 벡터를 보정할 수 있다.
또한, 상기 정수 화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역에 대한 최대 화소 범위 및 상기 부화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터를 탐색하는 영역에 대한 최대 부화소 범위는 부호화기 및 복호화기에서 동일하게 기설정될 수 있다.
이때, 상기 최대 화소 범위에 대한 차분값에 대한 정보 및 상기 최대 부화소 범위에 대한 차분값에 대한 정보 중 적어도 하나는 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, 블록 중 적어도 하나 이상에서 레벨에서 시그널링되어 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 상기 최대 화소 범위와 최대 화소 범위에 대한 차분값에 대한 정보 중 적어도 하나를 이용해서 부호화기 및 복호화기는 동일하게 움직임 벡터를 보정할 수 있다. 또한, 상기 최대 부화소 범위와 상기 최대 부화소 범위에 대한 차분값에 대한 정보 중 적어도 하나를 이용해서 부호화기 및 복호화기는 동일하게 움직임 벡터를 보정할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 부화소 크기 offset 단위로 보정된 움직임 벡터 탐색 여부에 대한 정보를 기반으로 부화소 단위 정보를 엔트로피 부호화/복호화할 수 있다. 이때, 부화소 크기 offset 단위는 1/2-화소, 1/4-화소, 1/8-화소, 1/16-화소, 1/32-화소 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 상기 부화소 단위 정보를 이용해서 부호화기 및 복호화기는 동일하게 움직임 벡터를 보정할 수 있다.
또한, 부화소 단위 정보는 복수개만큼 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다. 복수의 부화소 단위 정보가 엔트로피 부호화/복호화될 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 복수의 부호화 단위 정보에 해당하는 각 부화소 크기 offset 단위 대로 움직임 벡터를 보정할 수 있다.
도 36 내지 도 38는 초기 움직임 벡터를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
부호화기 혹은 복호화기는 상술한 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 또는 현재 블록의 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정을 이용하여 초기 움직임 벡터에 대한 보정을 수행할 수 있다.
여기서, 부호화기 혹은 복호화기는 앞서 설명한 템플릿을 사용하지 않고, 부호화기로부터 시그널링되는 보정 움직임 벡터 파라미터들을 이용하여 초기 움직임 벡터에 대한 보정을 수행하거나, 움직임 벡터로부터 생성한 현재 블록의 예측 블록들을 이용하여 초기 움직임 벡터에 대한 보정을 수행할 수 있다.
예측 블록들을 이용하여 움직임 보정을 수행함에 있어서, 초기 움직임 벡터가 지시하는 각 참조 픽처내의 예측 블록 간의 차이를 기반으로 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른, 예측 블록들을 이용한 움직임 보정은, 쌍방 템플릿 정합(bilateral template matching)를 이용하는 것일 수 있다.
이때, 예측 블록을 이용한 움직임 벡터 보정의 수행이 가능한지 여부를 지시하는 flag가 정의될 수 있으며, 이는 비디오 파라미터 세트(video parameter set), 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set), 적응 파라미터 세트(adaptation parameter set), 타일 그룹 헤더(Tile group header), 슬라이스 헤더(slice header), 타일, CTU, CU 또는 블록 중 적어도 하나에 포함되어 시그널링될 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 부호화 파라미터 값에 기반하여 현재 블록에 대한 움직임 벡터 보정 수행 여부를 결정할 수 있다.
일예로, 움직임 벡터 보정은 현재 블록이 머지 모드인 경우에 수행될 수 있다.
다른 예로, 움직임 벡터 보정은 현재 블록이 양방향 예측인 경우에 수행될 수 있다.
또 다른 예로, 제 1 예측 방향(예컨대, L0 예측 방향)에 대응되는 제 1 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POC_curr - POC_ref0) 및 제 2 예측 방향(예컨대, L1 예측 방향)에 대응되는 제 2 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POC_ref1 -POC_curr) 값이 동일한지 여부에 따라, 움직임 벡터 보정 수행 여부가 결정될 수 있다.
또 다른 예로, 현재 블록의 크기에 기반하여, 움직임 벡터 보정 수행 여부가 결정될 수 있다. 예컨대, 현재 블록의 세로 크기가 8 이상인 경우, 움직임 벡터 보정이 수행되는 것으로 결정될 수 있다. 또한, 현재 블록의 면적이 64이상인 경우, 움직임 벡터 보정이 수행되는 것으로 결정될 수 있다.
또 다른 예로, 현재 블록의 예측 블록들에 대한 가중치 정보가 1/2인 경우에 수행될 수 있다.
또 다른 예로, 초기 움직임 벡터가 지시하는 각 참조 픽처 내의 예측 블록 간의 차분 신호와 소정의 문턱값과의 비교에 기초하여 움직임 벡터 보정 여부가 결정될 수 있다. 소정의 문턱값은 차분 신호의 정확도를 판별하여 움직임 벡터 보정 수행 여부를 결정하는 기준값을 의미할 수 있다. 여기서 소정의 문턱값은 최소값 및 최대값 중 적어도 하나의 형태로 표현될 수 있다. 일예로, 소정의 문턱값은 부호화기 및 복호화기에 기설정된 고정된 값일 수도 있다. 또한, 소정의 문턱값은 현재 블록의 크기, 형태 및 비트 심도 등 부호화 파라미터에 의해 결정되는 값일 수 있으며, SPS, PPS, 슬라이스 헤더(Slice header), 타일(Tile), 타일 그룹 헤더(tile group header), CTU, CU 레벨에서 시그널링되는 값일 수 있다.
초기 움직임 벡터가 지시하는 각 참조 픽처내의 예측 블록 간의 SAD 값이 문턱값 보다 작은 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 움직임 벡터 보정을 수행하지 않을 수 있다. 일예로, 문턱값은 현재 블록의 가로 길이(W) * 현재 블록의 세로 길이(H)일 수 있다. 예측 블록간의 SAD 계산 시, 짝수(even) 또는 홀수 (odd) 세로 픽셀 들을 제외한 경우, 문턱값은 현재 블록의 가로 길이(W) * (현재 블록의 세로 길이(H) >> 1) 일 수 있다. 또 다른 예로 문턱값은 4 * 현재 블록의 가로 길이(W) * (현재 블록의 세로 길이(H) >> 1) 일 수 있다. 또 다른 예로 문턱값은 휘도 성분의 Bidepth를 고려하여 아래의 수학식 9에 따라 정의될 수 있다.
[수학식 9]
shift = Max (2, 14 - BitDepthY_)
문턱값(threshold) = (1 << (BitDepth_Y - N + shift)) * 현재 블록의 가로 길이(W) * 현재 블록의 세로 길이(H)
이때, 상기 식에서 N은 8 이상 13이하의 값을 가질 수 있다. 예측 블록간의 SAD 계산 시, 짝수(even) 또는 홀수 (odd) 세로 픽셀 들을 제외한 경우, 현재 블록의 세로 길이는 (H >> 1) 일 수 있다.
현재 블록의 크기가 기설정된 크기 이상인 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록을 기설정된 크기의 부블록으로 분할하고, 분할된 부블록을 현재 블록으로 하여 움직임 벡터 보정을 수행할 수 있다.
일 예로, 현재 블록의 가로 또는 세로가 16보다 큰 경우, 현재 블록은 16x16 크기의 부블록으로 분할되어 부블록 단위로 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다.
또한, 부블록 단위로 움직임 벡터 보정 방법이 수행되는 경우, 부블록의 개수는 현재 블록의 부호화 파라미터 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기에 따라 부블록의 개수가 서로 달라질 수 있다. 현재 블록의 크기가 32x32인 경우 부블록의 개수는 16일 수 있고, 현재 블록의 크기가 64x64인 경우 부블록의 개수는 4개일 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 형태에 따라 부블록의 개수가 서로 달라질 수 있다. 현재 블록의 형태가 세로 크기가 가로 크기보다 큰 비정방형 형태인 16x32인 경우 부블록의 개수는 8개일 수 있고, 현재 블록의 형태가 정방형인 32x32인 경우 부블록의 개수는 16개일 수 있다.
또한, 부블록 단위로 움직임 정보 보정 방법이 수행되는 경우, 부블록의 형태는 현재 블록의 형태와 관계없이 정방형으로 고정될 수 있다.
또한, 부블록 단위로 움직임 정보 보정 방법이 수행되는 경우, 부블록의 형태는 현재 블록의 블록 형태와 동일하게 결정될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 형태가 세로 크기가 가로 크기보다 큰 비정방형 형태인 경우, 부블록의 형태는 세로 크기가 가로 크기보다 큰 비정방형 형태로 결정될 수 있다.
또한, 부블록 단위로 움직임 벡터 보정 방법이 수행될 수 있는 경우, 부블록 단위 수행 여부 정보는 비트스트림을 통해 시그널링되는 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서, 부블록 단위 수행 여부 정보는 비디오, 시퀀스, 픽처, 슬라이스, 타일 그룹, 타일, 부호화 트리 유닛, 부호화 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛, 블록 중 적어도 하나의 단위에 대해 시그널링될 수 있다. 부블록 단위 수행 여부 정보는 해당 단위에 대해 부블록 단위의 움직임 정보 보정 방법이 수행되는지 여부를 의미할 수 있다.
또한, 부블록 단위 움직임 정보 예측 방법들 중 적어도 하나를 이용하여 결정된 부블록 단위의 움직임 정보에 부블록 단위로 움직임 정보 보정 방법을 수행할 수 있다.
여기서, 예측 블록은 초기 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 범위 내에 위치할 수 있다. 소정의 탐색 범위에서 도출되는 움직임 벡터로부터 예측 블록을 생성하고, 예측 블록 간의 차이를 최소로 하는 움직임 벡터를 보정된 움직임 벡터로 결정할 수 있다. 일예로, 탐색 범위는 가로 및 세로 방향에 대해 4 픽셀로 결정될 수 있다.
또는, 탐색 범위는 초기 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 가로 및 세로 방향으로 +2 ~ -2 정수 픽셀 단위로 설정될 수 있다.
또한, 예측 블록 간의 차이는 L0 방향의 초기 움직임 벡터(L0 초기 움직임 벡터) 또는 L1 방향의 초기 움직임 벡터(L1 초기 움직임 벡터)에 기초하여 생성되는 복수의 예측 블록들 간의 차이를 의미할 수도 있고, L0 초기 움직임 벡터 및 L1 초기 움직임 벡터에 기초하여 각각 생성된 예측 블록들 간의 차이를 의미할 수도 있다
부호화기 혹은 복호화기는 양 방향 예측 샘플들과 참조 영상 내 복원된 샘플들 간의 값 비교 시에 SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSE(Sum of Squared Error), MSE(Mean of Squared Error), MR-SAD(Mean Removed SAD) 등의 샘플 간 왜곡 계산 방법에 의해 최소의 왜곡(Distortion)을 나타내는 참조 영상 내 복원된 샘플 위치를 지시하는 움직임 벡터를 보정된 움직임 벡터로 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 왜곡은 휘도 성분 및 색차 성분 중 적어도 하나 이상의 성분에 대해 계산될 수 있다.
일예로, 도 36에 도시된 바와 같이, 부호화기 혹은 복호화기는 L0 초기 움직임 벡터가 지시하는 L0 참조 픽처내의 해당 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P0)과 L0 움직임 벡터를 기반으로 유도한 L1 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P1)간의 에러를 최소로 하는 경우를 판단하고, 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터를 보정된 L0 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
여기서, L1 보정 움직임 벡터는 L0 보정 움직임 벡터를 미러링 또는 스케일링하여 유도한 움직임 벡터일 수 있다.
또한, L1 움직임 벡터는 L0 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L0 움직임 벡터간의 차이를 L1 방향으로 미러링 또는 스케일링하여 L1 초기 움직임 벡터에 더함으로서 유도된 움직임 벡터일 수 있다.
또한, L0 움직임 벡터는 L0 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L0 움직임 벡터간의 차이를 L0 초기 움직임 벡터에 더함으로서 유도된 움직임 벡터일 수 있다. 이와 동일하게, L1 움직임 벡터는 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 L1 초기 움직임 벡터에 더함으로서 유도된 움직임 벡터일 수 있다. 여기서, 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터간의 차이는 상술한 보정 움직임 벡터를 의미하는 것일 수 있다.
한편, L0 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이 값과 L1 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이 값이 서로 다른 경우, L0 움직임 벡터 또는 L0 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L0 움직임 벡터간의 차이를 미러링 대신 스케일링하여 L1 움직임 벡터의 유도에 사용할 수 있다.
또한, L0 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이 값과 L1 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이 값이 서로 다른 경우, L0 움직임 벡터 또는 L0 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L0 움직임 벡터간의 차이를 미러링 대신 스케일링하여 L1 움직임 벡터의 유도에 사용할 수 있다.
또한, L0 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이 값과 L1 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이 값이 서로 다른 경우, L1 움직임 벡터 또는 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 미러링 대신 스케일링하여 L0 움직임 벡터의 유도에 사용할 수 있다.
다른 예로, 도 37에 도시된 바와 같이, 부호화기 혹은 복호화기는 L1 초기 움직임 벡터가 지시하는 L1 참조 픽처 내의 해당 픽셀 위치를 중심으로 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P1)과 L1 움직임 벡터를 기반으로 유도한 L0 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P0) 간의 에러를 최소로 하는 경우를 판단하고, 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터를 보정된 L1 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
여기서, L0 보정 움직임 벡터는 L1 보정 움직임 벡터를 미러링 또는 스케일링하여 유도한 움직임 벡터일 수 있다.
L0 움직임 벡터는 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 L0 방향으로 미러링 또는 스케일링하여 L0 초기 움직임 벡터에 더함으로서 유도된 움직임 벡터일 수 있다.
위와 유사하게, 부호화기 혹은 복호화기는 L0 초기 움직임 벡터가 지시하는 L0 참조 픽처 내의 해당 픽셀 위치를 중심으로 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P0)과 L0 움직임 벡터를 기반으로 유도한 L1 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P1) 간의 에러를 최소로 하는 움직임 벡터를 보정된 L0 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
한편, L0 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이값과 L1 방향의 참조 픽처와 부호화/복호화 대상 픽처의 영상 순서 카운터의 차이값이 서로 다른 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 L1 움직임 벡터 또는 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 미러링 대신 스케일링하여 L0 움직임 벡터의 유도에 사용할 수 있다.
한편, Lx 움직임 벡터로부터 Ly 방향 움직임 벡터를 유도함에 있어, Lx 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처, 현재 블록이 속해 있는 픽처, Ly 방향내의 참조 픽처들간의 시간 거리(또는 POC 차이) 중 적어도 하나가 고려될 수 있다. 여기서, x, y는 0를 포함하는 서로 다른 양의 정수 일 수 있다.
미러링의 일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처와 현재 블록이 속해 있는 픽처간의 POC 차이와 동일한 POC 차이를 갖는 L1 참조 픽처 리스트내의 참조 픽처를 기준으로 미러링한 L0 움직임 벡터를 L1 방향 움직임 벡터로 유도할 수 있다.
스케일링의 일예로, 부호화기 혹은 복호화기는 L1 참조 픽처 리스트내의 참조 픽처 중 L0 움직임 벡터가 지시하는 참조 픽처와 동일한 POC를 갖는 참조 픽처를 제외하고, 현재 블록 픽처와의 POC 차이가 작은 픽처를 기준으로 POC 차이를 고려하여 스케일한 L0 움직임 벡터를 L1 방향 움직임 벡터로 유도할 수 있다.
한편, 예측 블록간의 차이를 기반으로 움직임 벡터를 보정함에 있어, 부호화/복호화 정보에 기반하여 미러링 또는 스케일링되는 움직임 벡터값을 달리 선택할 수 있다. 즉, 상기 미러링 또는 스케일링의 대상이 되는 움직임 벡터값은 초기 움직임 벡터, 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터 및 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 움직임 벡터간의 차이 중, 부호화/복호화 정보에 기반하여 선택된 벡터 값일 수 있다.
일예로, 현재 블록이 양예측이 가능하고 L0 초기 움직임 벡터만 존재하는 경우, L0 초기 움직임 벡터 또는 소정의 탐색 범위내에서 이동한 L0 움직임 벡터를 L1 방향으로 미러링 또는 스케일링한 움직임 벡터를 L1 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
현재 블록이 양방향 움직임 정보를 갖고 있고 제 1 예측 방향(예컨대, L0 예측 방향)에 대응되는 제 1 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POC_ref0 -POC_curr) 및 제 2 예측 방향(예컨대, L1 예측 방향)에 대응되는 제 2 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POC_ref1 -POC_curr)이 모두 음의 정수의 값(negative value)을 갖는 경우, L0 초기 움직임 벡터 또는 소정의 탐색 범위내에서 이동한 L0 움직임 벡터를 L1 방향으로 미러링 또는 스케일링한 움직임 벡터를 L1 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 또는 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 L0 초기 움직임 벡터에 더한 값을 L0 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
또한, 예컨대, 현재 블록이 양방향 움직임 정보를 갖고 있고 제 1 예측 방향(예컨대, L0 예측 방향)에 대응되는 제 1 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POCref0 -POCcurr) 및 제 2 예측 방향(예컨대, L1 예측 방향)에 대응되는 제 2 참조 영상과 부호화/복호화 대상 영상 순서 카운터의 차이 값(POCref1 -POCcurr) 중 어느 하나만 음의 정수의 값(negative value)을 갖는 경우, L0 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L0 움직임 벡터간의 차이를 L1 방향으로 미러링 또는 스케일링하여 L1 초기 움직임 벡터에 더한 값을 L1 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 또는 L1 초기 움직임 벡터와 소정의 탐색 범위 내에서 이동한 L1 움직임 벡터간의 차이를 L0 방향으로 미러링 또는 스케일링하여 L0 초기 움직임 벡터에 더한 값을 L0 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
한편, 예측 블록들을 이용하여 움직임 보정을 수행함에 있어서, 부호화기 혹은 복호화기는, L0 초기 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록과 L1 초기 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록을 가중합하여 생성한 블록을 이용하여 움직임 보정을 수행할 수 있다.
한편, 예측 블록들을 이용하여 수행된 움직임 보정에 따른 보정된 움직임 벡터는 움직임 보상과 시간적 움직임 벡터 예측에만 사용될 수 있다.
위와 같이 현재 블록의 예측 블록들을 이용하여 움직임 벡터를 보정하는 경우(쌍방 템플릿 정합), 추가 구문 요소의 전송 없이 복호화기 상에서 움직임 벡터를 개선할 수 있다.
한편, 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정은 현재 블록이 단방향 예측 머지 후보, 지역 조명 보상 모드, 어파인 움직임 보상 모드 및 sub-CU 머지 모드 중 적어도 하나에 해당되지 않는 경우, 수행될 수 있다.
일예로, 도 38에 도시된 바와 같이, 부호화기 혹은 복호화기는 L0 초기 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P0)과 L1 초기 움직임 벡터로부터 생성한 예측 블록(P1)을 가중합하여 생성한 예측 블록(Ps)을 템플릿으로 설정할 수 있다. 그리고, 부호화기 혹은 복호화기는 L0 초기 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 범위내에서 움직임 벡터를 이동시켜 예측 블록(Pr0)을 생성할 수 있다. 여기서, 생성된 예측 블록(Pr0)과 템플릿(Ps)간의 에러를 최소로 하는 움직임 벡터는 L0 리스트 방향의 보정된 움직임 벡터로 결정될 수 있다.
또한, 부호화기 혹은 복호화기는 L1 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 범위내에서 움직임 벡터를 이동시켜 예측 블록(Pr1)을 생성할 수 있다. 여기서, 생성된 예측 블록(Pr1)과 템플릿(Ps)간의 에러를 최소로 하는 움직임 벡터는 L1 리스트 방향의 보정된 움직임 벡터로 결정될 수 있다.
한편, 예측 블록(Ps)는 아래 수학식 10에 따라 산출될 수 있다.
[수학식 10]
Ps = (a1 * P0 + a2 * P1) >> 1
여기서, a1 및 a2는 가중합시 사용되는 가중치이다. 가중치는 고정된 값에 한정되지 아니하며, 가변적인 값일 수도 있다. 각 예측 블록에 적용되는 가중치는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 가변적인 가중치를 적용하기 위해 복호화 대상 블록을 위한 가중치 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다.
한편, 초기 움직임 벡터로 L0 만이 유도된 경우, L0 초기 움직임 벡터로부터 생성된 예측 블록(P0)만이 템플릿으로 결정될 수 있다. 그리고, L0 초기 움직임 벡터가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 범위내에서 움직임 벡터를 이동하여 생성한 예측 블록(Pr0)과 템플릿간의 에러를 최소로 하는 움직임 벡터가 L0 리스트 방향의 보정된 움직임 벡터로 결정될 수 있다.
한편, 현재 블록의 예측 블록간의 차이를 계산함에 있어, 왜곡값과 움직임 벡터에 대한 비용값 중 적어도 하나를 고려하여 예측 블록간의 차이가 계산될 수 있다.
일예로, L0 초기 움직임 벡터를 이용하여 예측 블록 (P0, P1)을 생성하는 경우, 비용값은 아래의 수학식 11에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 11]
비용값 = 왜곡값(예측블록(P0) - 예측블록(P1)) + (초기 L0 움직임 벡터 - 보정된 L0 움직임 벡터) * 가중치
다른 예로, L1 초기 움직임 벡터를 이용하여 예측 블록 (P0, P1)을 생성한 경우, 비용값은 아래와 수학식 12에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 12]
비용값 = 왜곡값(예측블록(P0) - 예측블록(P1))+ (초기 L1 움직임 벡터 - 보정된 L1 움직임 벡터) * 가중치
여기서, 가중치는 0보다 작은 음수, 0보다 큰 양수를 가질 수 있다
한편, 비용값 계산에서 왜곡값은 예측 블록 간의 SAD, SATD 및 MR-SAD 중 적어도 하나를 이용하여 계산될 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 초기 움직임 벡터를 기반으로 찾은 보정된 움직임 벡터(rMV)가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 소정의 탐색 영역 내에서 예측 블록간 에러를 최소로 하는 새로운 움직임 벡터(nMV)를 찾을 수 있다.
여기서, 새로운 움직임 벡터(nMV)로부터 구한 예측 블록간(P0, P1) 에러가 보정된 움직임 벡터(rMV)로부터 구한 예측 블록간 (P0, P1) 에러보다 클 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 더 이상의 움직임 벡터 보정 과정을 진행하지 않을 수 있다. 그러나, 새로운 움직임 벡터(nMV)로부터 구한 예측 블록간(P0, P1) 에러가 보정된 움직임 벡터(rMV)로부터 구한 예측 블록간 (P0, P1) 에러보다 작을 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 새로운 움직임 벡터(nMV)가 지시하는 픽셀 위치를 중심으로 한 소정의 탐색 영역내에서 다른 새로운 움직임 벡터를 구해 보정을 계속 진행할 수 있다.
새로운 움직임 벡터로부터 구한 예측 블록간 에러가 보정된 움직임 벡터로부터 구한 예측 블록간 에러보다 작을 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 새로운 움직임 벡터의 검색을 반복할 수 있다. 이 경우, 새로운 움직임 벡터의 검색은 움직임 보정 수행 횟수 정보에 기초하여 제한될 수 있다.
일예로, 움직임 보정 수행 횟수 정보가 2인 경우, 새로운 움직임 벡터의 검색은 총 2회로 제한될 수 있다. 움직임 보정 수행 횟수 정보는 비트스트림에 포함되어 시그널링될 수 있다. 한편, 움직임 보정 수행 횟수로 부호화기 및 복호화기에서 기설정된 소정의 값이 사용될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 초기 움직임 벡터를 기반으로 움직임 벡터를 보정하는 방법에는 템플릿을 이용하는 방법 및 예측 블록을 이용하는 방법이 있을 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 움직임 벡터 보정 방법을 지시하는 움직임 벡터 보정 모드 정보(MV_REFINE_MODE)를 이용하여 움직임 벡터 보정 방법을 선택할 수 있다.
일예로, 움직임 벡터 보정 모드 정보(MV_REFINE_MODE)가 제 1 값인 0인 경우, 현재 블록의 주변 템플릿을 이용하여 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다. 반대로, 움직임 벡터 보정 모드 정보(MV_REFINE_MODE)가 제 2 값인 1인 경우, 움직임 벡터로부터 구한 예측 블록들을 이용하여 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다. 여기서, 제 1 값 및 제 2 값은 각각 1 및 0으로도 설정될 수도 있다.
한편, 움직임 벡터 보정 모드 정보는 비트스트림에 포함되어 시그널링될 수 있다.
또한, 움직임 벡터 보정 방법은 부호화 파라미터에 따라 가변적으로 결정될 수도 있다.
일예로, 현재 블록의 초기 움직임 벡터가 단방향 움직임 벡터를 가지는 경우는 주변 템플릿을 이용하여 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있고, 현재 블록의 초기 움직임 벡터가 양방향 벡터를 가지는 경우는 움직임 벡터로부터 구한 예측 블록 신호를 이용하여 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다.
다른 예로, 현재 블록에서 L0 또는 L1 움직임 벡터만 가용한 경우, 주변 템플릿을 이용하여 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있고, 현재 블록에서 L0 및 L1 움직임 벡터 모두 가용한 경우, 움직임 벡터로부터 구한 예측 블록을 가중합하여 생성한 예측 블록을 템플릿으로 이용하여 각 예측 방향의 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다.
또 다른 예로, 현재 블록에서 L0 또는 L1 움직임 벡터만 가용한 경우, 주변 템플릿을 이용하여 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있고, 현재 블록에서 L0 및 L1 움직임 벡터 모두 가용한 경우, 각 예측 방향의 움직임 벡터로부터 구한 예측 블록간의 차이를 이용하여 각 예측 방향의 움직임 벡터 보정이 수행될 수 있다.
한편, 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 유도하는데 있어, 초기 움직임 벡터에 대한 보정 없이 초기 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터로 결정될 수도 있다.
다음으로는, 하위 블록 단위로 보정된 움직임 벡터를 유도하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 여기서 하위 블록을 상술한 부블록과 같은 의미로 사용될 수 있다.
도 39 및 도 40은 현재 블록이 분할될 수 있는 하위 블록을 설명하기 위한 도면이며, 도 41은 하위 블록 단위의 움직임 벡터 보정을 위한 초기 움직임 벡터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
현재 블록은 하나 이상의 하위 블록으로 나누어질 수 있다.
일예로, 현재 블록을 가로 방향으로 N개, 세로 방향으로 M개로 분할함으로써, 현재 블록을 M*N개의 하위 블록으로 분할할 수 있다. 이때, M과 N은 각각 1 이상의 임의의 정수일 수 있다. M과 N은 동일하거나 상이한 정수일 수 있다.
또는, 현재 블록을 가로로 W개 픽셀과 세로로 H개 픽셀로 이루어진 W*H 하위 블록으로 분할할 수 있다. 이때, W와 H는 각각 2 이상의 임의의 정수일 수 있다. W와 H는 동일하거나 상이한 정수일 수 있다.
하위 블록의 크기는 현재 블록의 크기에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 현재 블록의 크기가 K개의 샘플 이하인 경우, 4x4 하위 블록을 사용하고, 현재 블록의 크기가 N개의 샘플 보다 큰 경우, 8x8 하위 블록을 사용할 수 있다. 여기서 K는 양의 정수이며, 예를 들어 256일 수 있다.
한편, 하위 블록의 크기는 부호화기 및 복호화기에서 미리 정의된 크기를 사용할 수 있다. 또한, 하위 블록의 크기는 하위 블록 크기 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 하위 블록 크기 정보는 비트스트림에 포함되어 시그널링될 수 있다.
또한, 하위 블록의 크기를 결정함에 있어, 하위 블록 크기 정보와 함께 현재 블록의 크기 정보를 함께 고려하여 하위 블록의 크기를 결정할 수 있다.
일예로, 하위 블록 크기 정보가 하위 블록의 깊이 정보를 지시할 경우, 현재 블록의 가로/세로 길이와 하위 블록의 깊이 정보를 이용하여, 아래의 수학식 13에 따라 하위 블록의 크기가 결정될 수 있다.
[수학식 13]
하위 블록의 크기 = (현재 블록의 가로 세로 길이의 평균 길이 >> 하위 블록 깊이 정보)
일예로, 도 39에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 가로/세로 길이의 평균값이 64 이고, 하위 블록 깊이 정보가 3 인 경우, 하위 블록의 크기 8 로 정해질 수 있다.
하위 블록은 정사각형 형태 및 직사각형 형태 중 적어도 하나로 결정될 수 있다.
일예로, 도 40에 도시된 바와 같이, 현재 블록이 정사각형 형태일 경우 하위 블록은 직사각형 형태일 수 있다. 또한, 현재 블록이 직사각형 형태일 경우 하위 블록은 정사각형 형태 일 수 있다.
한편, 부호화기 혹은 복호화기는 하위 블록 단위의 움직임 벡터 보정을 위한 초기 움직임 벡터를 다음 중 적어도 하나의 방법에 따라 설정할 수 있다.
(1) 현재 블록의 블록 단위에서 결정된 초기 움직임 벡터 또는 보정된 움직임 벡터를 하위 블록 단위의 초기 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 즉, 부호화기 혹은 복호화기는 유도된 현재 블록의 초기 움직임 벡터를, 현재 블록이 포함하는 하위 블록 각각에 대한 초기 움직임 벡터로 결정할 수 있다. 일예로, 현재 블록의 초기 움직임 벡터가 mv0이고, 현재 블록이 s1 내지 s4의 하위 블록으로 분할되는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 s1 내지 s4 하위 블록의 초기 움직임 벡터를 현재 블록의 초기 움직임 벡터인 mv0로 결정할 수 있다.
(2) 제로 움직임 벡터(0,0)를 하위 블록 단위의 초기 움직임 벡터로 설정할 수 있다.
(3) 하위 블록의 시간적 주변인 대응 위치 픽처 (co-located picture)에서 복원된 블록으로부터 유도된 움직임 벡터를 하위 블록 단위의 초기 움직임 벡터로 설정할 수 있다.
(4) 하위 블록 단위 머지를 통해 유도한 움직임 벡터를 하위 블록 단위의 초기 움직임 벡터 초기 값으로 설정할 수 있다.
(5) 현재 하위 블록의 좌측 및 상단에 인접한 하위 블록의 움직임 벡터를 하위 블록 단위의 초기 움직임 벡터로 설정할 수 있다. 일예로, 도 41에 도시된 바와 같이, 현재 하위 블록(s)의 좌측 하위 블록(b), 좌측 하단 하위 블록(a), 좌상단 하위 블록(c), 상단 하위 블록(d), 상단 우측 하위 블록(f)의 움직임 벡터를 현재 하위 블록의 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
상기 (1)~(5)의 방법에 의해 설정된 적어도 하나의 하위 블록 단위의 초기 움직임 벡터 중에서, 블록 단위에서 결정된 움직임 정보의 참조 영상 색인 정보와 동일한 값을 가지는 초기 움직임 벡터만이 초기 움직임 벡터로 사용될 수 있다..
이때, 블록 단위에서 결정된 움직임 정보의 참조 영상 색인 정보와 일치하지 않은 경우에는, 시간 거리를 고려하여 스케일링된 값이 하위 블록 단위의 초기 움직임 벡터로 사용될 수도 있다.
하위 블록 단위의 움직임 벡터 보정을 위한 초기 움직임 벡터를 구함에 있어, 하위 블록들의 참조 영상 색인 정보는 동일한 소정의 값으로 설정될 수 있다. 예컨대, 모든 하위 블록의 참조 영상 색인 정보는 0 값으로 설정될 수 있다.
따라서, 블록 단위에서 결정된 움직임 정보 및 주변으로부터 유도된 움직임 정보의 참조 영상 색인 정보가 0의 값을 갖지 않는 경우, 움직임 벡터를 시간 거리를 고려하여 스케일링한 값이 해당 하위 블록의 초기 움직임 벡터로 사용될 수 있다.
부호화기 및 복호화기에서는 도출한 초기 움직임 벡터를 이용하여 하위 블록 단위 움직임 벡터 보정을 수행할 수 있다.
부호화기 혹은 복호화기는 현재 블록의 공간적 주변 블록들 및/또는 시간적 주변 블록들을 이용하여, 템플릿을 이용한 움직임 벡터 보정 방법 및 예측 블록을 이용한 움직임 벡터 보정 방법 중 적어도 하나의 방법을 통해 하위 블록의 초기 움직임 벡터에 대한 보정을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 움직임 벡터 보정 방법에 사용될 수 있는 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 사용 여부 정보, 탬플릿 크기 정보, 탐색 영역 정보, 가중치 정보, 움직임 보정 수행 횟수 정보, 움직임 벡터 보정 모드 정보 및 하위 블록 크기 정보는 상술한 움직임 보상에 관한 정보에 포함될 수 있다.
현재 블록이 머지 모드가 아닌 AMVP 모드가 적용되고, 적어도 하나의 움직임 벡터 예측 후보가 존재하는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 생성된 움직임 벡터 예측 후보 리스트를 이용하여 보정된 움직임 벡터 후보를 유도할 수 있다.
일예로, 복원된 주변 블록의 움직임 벡터, 콜 블록의 움직임 벡터 및 콜 블록에 인접한 블록의 움직임 벡터 중 적어도 하나를 움직임 벡터 예측 후보로 결정하여 움직임 벡터 예측 후보 리스트가 생성된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 생성된 움직임 벡터 예측 후보를 초기 움직임 벡터로 이용하여, 템플릿을 이용한 움직임 벡터 보정 방법을 통해 보정된 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
여기서, N개의 움직임 벡터 후보가 존재할 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 참조 영상 내의 템플릿과 부호화/복호화 대상 블록의 주변 템플릿간의 차이를 최소로 하는 움직임 벡터 후보를 보정된 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
또한, N개의 움직임 벡터 예측 후보가 존재하는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 참조 영상내의 템플릿과 현재 블록 주변 템플릿간의 matching cost를 최소로 하는 움직임 벡터 예측 후보를 보정된 움직임 벡터를 구하기 위한 초기 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
또한, N개의 움직임 벡터 예측 후보가 존재할 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 N개의 움직임 벡터 예측 후보 각각을 초기 움직임 벡터로 하여, 상기 템플릿을 이용한 움직임 벡터 보정 방법을 통해 각각의 보정된 움직임 벡터를 유도한 후, 가장 작은 matching cost를 갖는 움직임 벡터 예측 후보의 보정된 움직임 벡터를 보정된 움직임 벡터로 사용할 수 있다.
또한, N개의 움직임 벡터 예측 후보가 존재할 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 n 번째 움직임 벡터 예측 후보만을 초기 움직임 벡터로 설정한 후, 상기 템플릿을 이용한 움직임 벡터 보정 방법을 통해 보정된 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 이때 n은 0 보다 크고 N 이하의 정수일 수 있다.
일예로, 2개의 움직임 벡터 예측 후보가 존재할 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 첫번째 움직임 벡터 예측 후보만을 초기 움직임 벡터로 설정한 후, 템플릿을 이용한 움직임 벡터 보정 방법을 통해 보정된 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 상기 결정된 보정된 움직임 벡터 후보를 이용함에 있어, 움직임 벡터 후보 리스트내의 첫번째 움직임 벡터 후보와 움직임 벡터값이 동일하지 않은 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 결정된 보정된 움직임 벡터 후보를 움직임 벡터 후보 리스트의 첫번째 후보로 사용할 수 있다. 이 경우, 리스트내의 기존 움직임 벡터 후보들의 위치는 한 단계씩 증가될 수 있고, N번째 후보는 리스트내에서 제거될 수 있다.
또한, 복원된 주변 블록의 움직임 벡터, 콜 블록의 움직임 벡터, 콜 블록에 인접한 블록의 움직임 벡터로부터 결정된 움직임 벡터 예측 후보가 1개인 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 움직임 벡터 예측 후보를 초기 움직임 벡터로 하여 상기 템플릿을 이용한 움직임 벡터 보정 방법을 통해 보정된 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 상기 결정된 보정된 움직임 벡터 후보를 이용함에 있어, 움직임 벡터 후보 리스트내의 첫 번째 움직임 벡터 예측 후보와 보정된 움직임 벡터값이 동일하지 않은 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 상기 보정된 움직임 벡터 후보를 움직임 벡터 후보 리스트내의 두 번째 후보로 사용할 수 있다. 한편, 머지 후보 리스트 및 움직임 벡터 예측 후보 리스트를 구성함에 있어, 공간적/시간적 후보 블록들이 상기 움직임 보정 방법을 이용하여 부호화/복호화된 경우, 해당 후보들은 리스트에 포함되지 않을 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트 및 움직임 벡터 예측 후보 리스트를 구성함에 있어, 공간적/시간적 후보 블록들이 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정 방법을 이용하여 부호화/복호화된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 후보들에 대해서는 보정된 움직임 벡터 대신 보정되지 않은 초기 움직임 벡터를 리스트에 포함시킬 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트 및 움직임 벡터 예측 후보 리스트를 구성함에 있어, 공간적/시간적 후보 블록들이 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정 방법으로 부호화/복호화되었고, 현재 부호화/복호화 대상 블록의 가로 및 세로 크기와 동일한 크기에 해당하는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 후보들에 대해 보정된 움직임 벡터 대신 보정되지 않은 초기 움직임 벡터를 리스트에 포함시킬 수 있다.
한편, 머지 후보 리스트 및 움직임 벡터 예측 후보 리스트를 구성함에 있어, 공간적 후보 블록들이 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정 방법으로 부호화/복호화되었고, 현재 부/복호화 대상 블록과 동일한 영역내에 포함되어 있는 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 해당 후보들에 대해 보정된 움직임 벡터 대신 보정되지 않은 초기 움직임 벡터를 리스트에 포함시킬 수 있다.
현재 부호화/복호화 대상 블록과 주변 블록이 동일한 영역에 포함되는지 여부는, 현재 대상 블록의 좌측 상단 위치의 x 성분 및 y 성분을 소정의 크기값(grid_size)으로 각각 나눈 값(Cx/grid_size, Cy/grid_size)과 주변 블록의 좌측상단 위치의 x 성분 및 y 성분을 소정의 크기값(grid_size)으로 나눈 값(Nx/grid_size, Ny/grid_size)이 동일한 경우(Cx/grid_size = Nx/grid_size, Cy/grid_size = Ny/grid_size)에 따라 판단될 수 있다. 이때 값이 동일한 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 부호화/복호화 대상 블록과 주변 블록이 동일한 영역에 포함되는 것으로 판단할 수 있다.
이때, 소정의 크기값은 0보다 큰 정수값을 가질 수 있다. 또한, 소정의 크기값은 부호화기 및 복호화기에서 기 설정된 값이거나, CTU, CU 또는 PU 등 블록 단위로 엔트로피 부호화/복호화되거나, 비디오 파라미터 세트(Video Parameter Set), 시퀀스 파라미터 세트(Sequence Parameter Set), 픽처 파라미터 세트(Picture Parameter Set), 적응 파라미터 세트(Adaptation Parameter Set) 또는 타일 그룹 헤더, 슬라이스 헤더(Slice Header) 등 상위 레벨에서 엔트로피 부호화/복호화되는 값일 수 있다.
한편 머지 후보 리스트내의 서브 블록 단위 시간적 움직임 정보(Advanced Temporal Motion Vector Prediction)를 구성함에 있어, 현재 영상의 대응 위치 영상(collocated picture)에서 현재 블록과 대응하는 블록의 위치는 현재 블록의 공간적 머지 후보들의 움직임 벡터로부터 유도될 수 있다. 상기 현재 영상의 대응 위치 영상(collocated picture)은 시간적 머지 후보 유도를 위한 영상과 동일할 수 있으며, 비디오 파라미터 세트(Video Parameter Set), 시퀀스 파라미터 세트(Sequence Parameter Set), 픽처 파라미터 세트(Picture Parameter Set), 적응 파라미터 세트(Adaptation Parameter Set), 타일 그룹 헤더(tile group header) 또는 슬라이스 헤더(Slice Header) 등 상위 레벨에서 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
일예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 공간적 머지 후보 A1, B1, B0, A0 및 B2 위치의 블록 순서대로 대응 위치 영상(collocated picture)과 동일한 영상을 지시하는 블록을 찾아, 해당 블록의 움직임 벡터값으로부터 현재 블록에 대응하는 블록의 위치를 유도할 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 예에서, A1 블록이 지시하는 참조 영상이 대응 위치 영상(collocated picture)과 동일한 경우, A1 블록의 움직임 벡터가 가리키는 대응 위치 영상(collocated picture)내의 블록을 현재 블록의 서브 블록 단위 시간적 움직임 벡터를 구성하기 위한 대응 블록으로 유도할 수 있다.
대응 위치 영상(collocated picture)내의 대응 블록의 위치를 유도함에 있어 현재 블록의 공간적 머지 후보 블록의 움직임 벡터가 보정된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 보정되지 않은 초기 움직임 벡터를 이용하여 대응 위치 영상(collocated picture)내의 대응 블록의 위치를 유도할 수 있다. 또한, 대응 위치 영상(collocated picture)내의 대응 블록의 위치를 유도함에 있어, 현재 블록과 공간적 머지 후보 블록이 동일한 CTU내에 위치하며 공간적 머지 후보의 움직임 벡터가 보정된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 보정되지 않은 초기 움직임 벡터를 이용하여 대응 위치 영상(collocated picture)내의 대응 블록의 위치를 유도할 수 있다.
또한, 대응 위치 영상(collocated picture)내의 대응 블록의 위치를 유도함에 있어, 현재 블록과 공간적 머지 후보 블록이 서로 다른 CTU 내에 위치하며 공간적 머지 후보의 움직임 벡터가 보정된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 보정된 움직임 벡터를 이용하여 대응 위치(collocted picture)내의 대응 블록의 위치를 유도할 수 있다.
또한, 대응 위치 영상(collocated picture)내의 대응 블록의 위치를 유도함에 있어, 현재 블록과 공간적 머지 후보 블록이 서로 다른 CTU 내에 위치하고 공간적 머지 후보 블록이 현재 블록이 속한 CTU의 왼쪽 경계(Left boundary)에 위치하며 움직임 벡터가 보정된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 보정되지 않은 초기 움직임 벡터를 이용하여 대응 위치(collocted picture)내의 대응 블록의 위치를 유도할 수 있다.
또한, 대응 위치 영상(collocated picture)내의 대응 블록의 위치를 유도함에 있어, 현재 블록과 공간적 머지 후보 블록이 서로 다른 CTU 내에 위치하고 공간적 머지 부호 후보 블록이 현재 블록이 속한 CTU의 바로 위 경계(top boundary)에 위치하며 움직임 벡터가 보정된 경우, 부호화기 혹은 복호화기는 보정된 움직임 벡터를 이용하여 대응 위치(collocted picture)내의 대응 블록의 위치를 유도할 수 있다.
한편, 부호화기 혹은 복호화기는 부호화/복호화 과정에서 사용되거나, 부호화/복호화 과정 후 생성된 현재 블록의 블록 정보 중 적어도 하나를 후보 리스트에 포함시킬 수 있다. 이때, 상기 블록의 정보는 화면 내 예측 모드, 움직임 벡터 등의 부호화 파라미터 중 적어도 하나일 수 있다.
종래의 블록 단위로 구성되는 후보 리스트와 달리, 본 발명의 후보 리스트는 픽처, 슬라이스, 타일, CTU, CTU 행, CTU 열 단위로 부호화/복호화하는 동안 유지되어 픽처, 슬라이스, 타일, 타일 그룹, CTU, CTU 행, CTU 열 단위 내에서 사용될 수 있다. 즉, 픽처, 슬라이스, 타일, 타일 그룹 CTU, CTU 행, CTU 열 단위 중 어느 하나의 단위에 포함되는 블록은 하나의 후보 리스트를 공유할 수 있다.
또한, 후보 리스트는 픽처, 슬라이스, 타일 그룹, CTU, CTU 행, CTU 열 단위 내에서 현재 블록을 기준으로 이전에 부호화/복호화된 블록의 블록 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 후보 리스트는 이전에 부호화/복호화된 픽처, 슬라이스, 타일, 타일 그룹, CTU, CTU 행, CTU 열 단위 내의 블록 정보 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 여기서, 후보 리스트에 현재 블록의 움직임 정보를 포함시키는 것은 움직임 정보 보정 방법으로 보정된 움직임 벡터가 아닌 초기 움직임 벡터가 포함되는 것을 의미할 수 있다.
또한, 후보 리스트에 현재 블록의 움직임 정보를 포함시키는 것은 상기 움직임 정보 보정 방법으로 보정된 움직임 벡터와 초기 움직임 벡터를 함께 포함되는 것을 의미할 수 있다.
또한, 움직임 보정 방법을 통해 부호화/복호화된 블록에 대해서는 중첩적 블록 움직임 보상(overlapped block motion compensation, OMBC), 양 방향 예측을 위한 광-흐름 기반 움직임 보정 방법(bi-directional optical flow, BIO), 일반화된 양-예측(generalized Bi-prediction), 가중치 예측(weighted prediction) 등이 추가적으로 적용되지 않을 수 있다.
또한, 움직임 보정 방법을 통해 부호화/복호화된 블록에 대한 지역 조명 보상(local illumination compensation) 정보는 머지 색인 정보 또는 별도의 머지 색인 정보에 해당하는 후보 블록으로부터 유도될 수 있다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 42을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계(S4210), 초기 움직임 벡터를 이용하여 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계(S4220) 및/또는 보정된 움직임 벡터를 이용하여 예측 블록을 생성하는 단계(S4230)를 포함할 수 있다.
복호화기는 현재 블록의 머지 후보 리스트에서 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다(S4210).
단계 S4210에서, 복호화기는 머지 후보 리스트내에서 머지 색인 정보가 지시하는 머지 후보로부터 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 현재 블록이 양예측이 가능한 블록이고 상기 머지 색인 정보가 지시하는 머지 후보에 하나의 예측 방향의 움직임 정보만 존재하는 경우, 존재하는 움직임 정보의 움직임 벡터를 미러링 또는 스케일링하여 존재하지 않는 예측 방향의 초기 움직임 벡터로 유도할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 14 및 도 15를 참고하여 전술하였으므로, 생략하도록 한다.
그리고, 복호화기는 초기 움직임 벡터를 이용하여 보정된 움직임 벡터를 유도할 수 있다(S4220).
구체적으로, 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계(S4220)에서는, 머지 모드 기반 움직임 벡터 보정 또는 현재 블록의 예측 블록들을 이용한 움직임 벡터 보정 중 적어도 하나를 이용하여 초기 움직임 벡터를 보정할 수 있다.
한편, 보정된 움직임 벡터를 유도하는 단계(S4220)에서는, 초기 움직임 벡터가 지시하는 적어도 하나의 예측 블록에 기초하여 보정된 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
여기서, 복호화기는 현재 블록이 양방향 예측 블록인 경우, 제 1 예측 방향 초기 움직임 벡터가 지시하는 제 1 예측 블록 및 제 2 예측 방향 초기 움직임 벡터가 지시하는 제 2 예측 블록의 가중합을 템플릿으로 설정하고, 상기 제 1 예측 방향 초기 움직임 벡터 및 상기 제 2 예측 방향 초기 움직임 벡터 중 적어도 하나가 지시하는 적어도 하나의 참조 픽처의 탐색 영역을 설정하여, 상기 탐색 영역내에서 상기 템플릿과의 차이를 최소로 하는 제3 예측 블록을 지시하는 움직임 벡터를 보정된 움직임 벡터로 유도할 수 있다.
여기서, 제 1 예측 방향 초기 움직임 벡터가 지시하는 제 1 탐색 영역 및 제 2 예측 방향 초기 움직임 벡터가 지시하는 제 2 탐색 영역이 설정된 경우, 복호화기는 상기 제 1 탐색 영역 및 상기 제 2 탐색 영역내에서 템플릿과 차이를 최소로 하는 각각의 예측 블록을 지시하는 움직임 벡터들을 이용하여 보정된 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
한편, 제 1 예측 방향 초기 움직임 벡터 또는 제 2 예측 방향 초기 움직임 벡터 중 어느 하나가 존재하지 않는 경우, 복호화기는 존재하는 초기 움직임 벡터를 미러링 또는 스케일링하여 존재하지 않는 초기 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
그리고, 복호화기는 보정된 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다(S4230).
상술한 영상 복호화 방법에서, 현재 블록은 복호화 대상 블록의 하위 블록일 수 있다. 이 경우, 복호화기는 하위 블록 단위로 움직임 벡터를 보정할 수 있다.
상기의 실시예들은 부호화기 및 복호화기에서 같은 방법으로 수행될 수 있다.
상기 실시예들 중 적어도 하나 혹은 적어도 하나의 조합을 이용해서 영상을 부호화/복호화할 수 있다.
상기 실시예를 적용하는 순서는 부호화기와 복호화기에서 상이할 수 있고, 상기 실시예를 적용하는 순서는 부호화기와 복호화기에서 동일할 수 있다.
휘도 및 색차 신호 각각에 대하여 상기 실시예를 수행할 수 있고, 휘도 및 색차 신호에 대한 상기 실시예를 동일하게 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들이 적용되는 블록의 형태는 정방형(square) 형태 혹은 비정방형(non-square) 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들은 부호화 블록, 예측 블록, 변환 블록, 블록, 현재 블록, 부호화 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛, 유닛, 현재 유닛 중 적어도 하나의 크기에 따라 적용될 수 있다. 여기서의 크기는 상기 실시예들이 적용되기 위해 최소 크기 및/또는 최대 크기로 정의될 수도 있고, 상기 실시예가 적용되는 고정 크기로 정의될 수도 있다. 또한, 상기 실시예들은 제 1 크기에서는 제 1의 실시예가 적용될 수도 있고, 제 2 크기에서는 제 2의 실시예가 적용될 수도 있다. 즉, 상시 실시예들은 크기에 따라 복합적으로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 실시예들은 최소 크기 이상 및 최대 크기 이하일 경우에만 적용될 수도 있다. 즉, 상기 실시예들을 블록 크기가 일정한 범위 내에 포함될 경우에만 적용될 수도 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기가 8x8 이상일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 크기가 4x4일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 크기가 16x16 이하일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 크기가 16x16 이상이고 64x64 이하일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들은 시간적 계층(temporal layer)에 따라 적용될 수 있다. 상기 실시예들이 적용 가능한 시간적 계층을 식별하기 위해 별도의 식별자(identifier)가 시그널링되고, 해당 식별자에 의해 특정된 시간적 계층에 대해서 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 여기서의 식별자는 상기 실시예가 적용 가능한 최하위 계층 및/또는 최상위 계층으로 정의될 수도 있고, 상기 실시예가 적용되는 특정 계층을 지시하는 것으로 정의될 수도 있다. 또한, 상기 실시예가 적용되는 고정된 시간적 계층이 정의될 수도 있다.
예를 들어, 현재 영상의 시간적 계층이 최하위 계층일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 영상의 시간적 계층 식별자가 1 이상인 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 영상의 시간적 계층이 최상위 계층일 경우에만 상기 실시예들이 적용될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들이 적용되는 슬라이스 종류(slice type) 혹은 타일 그룹 종류가 정의되고, 해당 슬라이스 종류 혹은 타일 그룹 종류에 따라 본 발명의 상기 실시예들이 적용될 수 있다.
상술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 유닛으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (21)
- 영상 복호화 방법에 있어서,
현재 블록의 예측 모드를 머지 모드로 결정하는 단계;
상기 머지 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계;
상기 현재 블록의 보정 움직임 벡터를 유도하는 단계; 및
상기 초기 움직임 벡터 및 상기 보정 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 최종 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함하되,
상기 초기 움직임 벡터는 L0 초기 움직임 벡터 및 L1 초기 움직임 벡터를 포함하고,
상기 보정 움직임 벡터는 L0 보정 움직임 벡터 및 L1 보정 움직임 벡터를 포함하고,
상기 현재 블록의 L0 참조 픽처와 현재 픽처와의 POC (Picture Order Count) 차분이 상기 현재 블록의 L1 참조 픽처와 상기 현재 픽처와의 POC 차분과 상이한 경우, 상기 L0 보정 움직임 벡터 및 상기 L1 보정 움직임 벡터 중 하나는, 다른 하나를 스케일링하여 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 영상 복호화 방법은, 상기 보정 움직임 벡터와 관련된 정보를 획득하는 단계를 더 포함하되,
상기 보정 움직임 벡터와 관련된 정보는, 복호화기에 기 정의된 복수의 보정 움직임 벡터 크기 후보들 중 하나를 지시하는 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보 및 상기 복호화기에 기 정의된 복수의 보정 움직임 벡터 방향 후보들 중 하나를 지시하는 보정 움직임 벡터 방향 색인 정보를 포함하는, 영상 복호화 방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 보정 움직임 벡터의 크기는, 상기 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보가 지시하는 보정 움직임 벡터 크기 후보의 값에 쉬프트 연산을 수행하여 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 영상 복호화 방법은, 움직임 벡터 정밀도 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
상기 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보는, 제1 세트의 보정 움직임 벡터 크기 후보들 또는 제2 세트의 보정 움직임 벡터 크기 후보들 중 하나를 지시하고, 상기 움직임 벡터 정밀도 정보가 지시하는 값에 따라 상기 제1 세트 및 상기 제2 세트 중 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 최종 움직임 벡터는 상기 초기 움직임 벡터와 상기 보정 움직임 벡터의 합을 이용하여 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 제 2항에 있어서,
상기L0 보정 움직임 벡터 및 상기 L1 보정 움직임 벡터에 대해, 단일의 상기 보정 움직임 벡터와 관련된 정보가 시그날링되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 L0 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분이, 상기 L1 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분보다 큰 경우, 상기 L0 보정 움직임 벡터를 스케일링하여, 상기 L1 보정 움직임 벡터가 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 L0 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분이 상기 L1 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분보다 작은 경우, 상기 L1 움직임 벡터를 스케일링하여, 상기 L0 보정 움직임 벡터가 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 삭제
- 제 2항에 있어서,
상기 현재 블록의 머지 후보는 상기 초기 움직임 벡터 플래그 정보가 지시하는 값으로 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
- 영상 부호화 방법에 있어서,
현재 블록의 예측 모드를 머지 모드로 결정하는 단계;
상기 머지 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계;
상기 현재 블록의 보정 움직임 벡터를 유도하는 단계; 및
상기 초기 움직임 벡터 및 상기 보정 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 최종 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함하되,
상기 초기 움직임 벡터는 L0 초기 움직임 벡터 및 L1 초기 움직임 벡터를 포함하고,
상기 보정 움직임 벡터는 L0 보정 움직임 벡터 및 L1 보정 움직임 벡터를 포함하고,
상기 현재 블록의 L0 참조 픽처와 현재 픽처와의 POC (Picture Order Count) 차분이 상기 현재 블록의 L1 참조 픽처와 상기 현재 픽처와의 POC 차분과 상이한 경우, 상기 L0 보정 움직임 벡터 및 상기 L1 보정 움직임 벡터 중 하나는, 다른 하나를 스케일링하여 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 영상 부호화 방법은, 상기 보정 움직임 벡터와 관련된 정보를 부호화하는 단계를 더 포함하되,
상기 보정 움직임 벡터와 관련된 정보는, 부호화기에 기 정의된 복수의 보정 움직임 벡터 크기 후보들 중 하나를 지시하는 보정 움직임 벡터 크기 색인 정보 및 상기 부호화기에 기 정의된 복수의 보정 움직임 벡터 방향 후보들 중 하나를 지시하는 보정 움직임 벡터 방향 색인 정보를 포함하는, 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 최종 움직임 벡터는 상기 초기 움직임 벡터와 상기 보정 움직임 벡터의 합을 이용하여 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
- 제 13항에 있어서,
상기 L0 보정 움직임 벡터 및 상기 L1 보정 움직임 벡터에 대해, 단일의 상기 보정 움직임 벡터와 관련된 정보가 부호화되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
- 삭제
- 제 12항에 있어서,
상기 L0 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분이, 상기 L1 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분보다 큰 경우, 상기 L0 보정 움직임 벡터를 스케일링하여, 상기 L1 보정 움직임 벡터가 유도되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법
- 제 12항에 있어서,
상기 L0 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분이 상기 L1 참조 픽처와 상기 현재 픽처 사이의 POC 차분보다 작은 경우, 상기 L1 움직임 벡터를 스케일링하여, 상기 L0 보정 움직임 벡터가 유도되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
- 삭제
- 비트스트림을 포함하는 비일시적 저장매체에 있어서,
상기 비트스트림은,
현재 블록의 예측 모드를 머지 모드로 결정하는 단계;
상기 머지 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 초기 움직임 벡터를 유도하는 단계;
상기 현재 블록의 보정 움직임 벡터를 유도하는 단계; 및
상기 초기 움직임 벡터 및 상기 보정 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 최종 움직임 벡터를 유도하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법에 의해 생성되고,
상기 초기 움직임 벡터는 L0 초기 움직임 벡터 및 L1 초기 움직임 벡터를 포함하고,
상기 보정 움직임 벡터는 L0 보정 움직임 벡터 및 L1 보정 움직임 벡터를 포함하고,
상기 현재 블록의 L0 참조 픽처와 현재 픽처와의 POC (Picture Order Count) 차분이 상기 현재 블록의 L1 참조 픽처와 상기 현재 픽처와의 POC 차분과 상이한 경우, 상기 L0 보정 움직임 벡터 및 상기 L1 보정 움직임 벡터 중 하나는, 다른 하나를 스케일링하여 유도되는 것을 특징으로 하는, 비일시적 저장매체. - 삭제
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