KR20170058870A - 비선형 매핑을 통한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 비선형 매핑을 통해 부호화/복호화 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위한 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대한 잔차 신호를 획득하는 단계, 상기 현재 블록 내 상기 잔차 신호의 분포에 따라 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 판단 결과를 기초로, 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 선택적으로 비선형 매핑을 적용하는 단계를 포함한다.

Description

비선형 매핑을 통한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ENCODING/DICODING A VIDEO WITH NON LINEAR MAPPING}

본 개시는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 비선형 매핑을 통해 부호화/복호화 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 FHD (Full High Definition) 및 UHD (Ultra High Definition) 와 같은 고해상도의 영상 서비스 수요와 고품질의 영상 서비스 수요가 증가하였다. 이런 시장의 요구에 따라 MPEG (Moving Picture Expert Group)과 VCEG (Video Coding Expert Group)은 2010년 JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding)를 구성한 후 HEVC (High Efficiency Video Coding)라는 차세대 비디오 표준 기술을 개발을 시작하여, 2013년 1월 HEVC version1 표준 기술의 개발이 완료되었으며, HEVC는 종래에 가장 높은 압축 효율을 갖는 것으로 알려진 H.264/AVC High 프로파일에 비하여 동일 주관적 화질 기준으로 약 50%의 압축 효율 향상을 달성하였다.

컴퓨터 그래픽스 또는 사진학에서, HDR (High Dynamic Range)은 일반적으로 허용하는 것보다 훨씬 높은 밝기의 범위를 처리할 수 있는 영상 처리 기법을 가리킨다. HDR은 처음에는 컴퓨터로 렌더링된 이미지의 품질을 개선하기 위해 개발되었으며, 이후 여러 장의 사진으로부터 다이나믹 레인지를 갖는 사진을 얻는 방법이 개발되었다.

본 개시의 기술적 과제는 비선형 매핑을 통하여, 효과적으로 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 기술적 과제는 잔차 신호를 고르게 분포시켜, 변환 및 양자화 효율을 높일 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 개시의 일 양상에 따르면, 현재 블록에 대한 잔차 신호를 획득하는 단계, 상기 현재 블록 내 상기 잔차 신호의 분포에 따라 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 판단 결과를 기초로, 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 선택적으로 비선형 매핑을 적용하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법이 제공될 수 있다.

이때, 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부는, 잔차 신호의 분포 또는 최대 잔차 신호와 최소 잔차 신호의 차이값 등에 기초하여 결정될 수 있다.

본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.

본 개시에 따르면, 비선형 매핑을 통하여, 효과적으로 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

또한, 본 개시에 따르면, 잔차 신호를 고르게 분포시켜, 변환 및 양자화 효율을 높일 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

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 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부호화기의 비선형 매핑부를 도시한 도면이다.
도 5는 부호화 대상 블록에 비선형 매핑이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화기의 역 비선형 매핑부를 도시한 도면이다.

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 제1, 제2 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 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.

본 출원에서 사용되는 용어를 간략히 설명하면 다음과 같다.

부호화 장치(Video Encoding Apparatus) 또는 부호화기(Encoder)는 부호화를 수행하는 장치를 의미하고, 복호화 장치(Video Decoding Apparatus) 또는 복호화기(Decoder)는 복호화를 수행하는 장치를 의미한다. 부호화기 및 복호화기는 개인용 컴퓨터(PC, Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP, Portable Multimedia Player), 무선 통신 단말기(Wireless Communication Terminal), 스마트 폰(Smart Phone), TV 응용 서버와 서비스 서버 등 서버 단말기에 포함된 장치일 수 있다. 아울러, 부호화기 및 복호화기 등과 같은 각종 사용자 단말기는, 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 영상을 부호화/복호화하거나 부호화/복호화를 위해 화면 간 또는 화면 내 예측하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비할 수 있다.

부호화기에 의해 비트스트림(bitstream)으로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB, Universal Serial Bus) 등과 같은 다양한 통신 인터페이스를 통해 복호화기로 전송될 수 있다. 복호화기는 부호화기로부터 수신된 영상을 복호화하고, 영상으로 복원하여 재생할 수 있다.

다이나믹 레인지(DR, Dynamic Range)는 일반적으로 계측 시스템에서 동시에 계측할 수 있는 최대, 최소 신호의 차이를 의미한다. 영상 처리 및 비디오 압축 분야에서, 다이나믹 레인지는 영상이 표현할 수 있는 밝기의 범위를 의미할 수도 있다.

스탠다드 다이나믹 레인지(SDR, Standard Dynamic Range)는 1,000:1의 명암비와 100니트(nit)의 최대 밝기를 나타낸다. SDR은 일반적으로 표준명암비라 불린다.

하이 다이나믹 레인지(HDR, High Dynamic Range)는 일반적으로 100,000:1 이상의 고명암비와 1000니트 이상의 밝기를 나타낸다. 하이 다이나믹 레인지는, 인간의 눈이 휘도 순응(Luminance adaptation) 없이 볼 수 있는 밝기 범위에 해당한다.

향상된 다이나믹 레인지(EDR, Enhanced Dynamic Range)은 SDR과 HDR 중간 수준의 명암비(1,000:1 이상 ~ 100,000:1 미만)를 나타낸다. 향상된 다이나믹 레인지에서, 최대 밝기는 1,000니트 이다.

본 출원에서, HDR 영상이란 하이 다이나믹 레인지를 갖는 영상을 의미한다. 또는, HDR 영상은, SDR 영상과 대조되는 개념으로 HDR 및 EDR의 다이나믹 레인지를 갖는 영상을 의미할 수도 있다.

동영상은 일련의 픽처(Picture)들로 구성되고, 각 픽처들은 부호화/복호화 단위로 분할되어 부호화/복호화될 수 있다. 부호화/복호화 단위는 유닛 또는 블록이라 호칭될 수 있다. 기능에 따라서, 유닛 또는 블록은 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), 변환 유닛(Transform Unit), 변환 블록(Transform Block) 등을 의미할 수 있다. 픽처는 동등한 의미를 갖는 다른 용어, 예를 들어, 영상(Image) 또는 프레임(Frame) 등으로 대체되어 사용될 수도 있다.

상술한 설명을 기초로, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은, 부호화기/복호화기가 잔차 신호를 부호화/복호화 할 때, 비선형 매핑을 선택적으로 적용하는 것과 관련이 있다. 입력 영상이 N 비트인 HDR 영상의 경우, 잔차 신호는 N+1 비트 범위를 갖게 되는데, 잔차 신호의 길이(즉, 잔차 신호의 비트수)가 일정 범위를 추가하는 경우, 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화/복호화함으로써, 부호화/복호화 효율을 높일 수 있다.

이때, 비선형 매핑은 부호화 블록의 잔차 신호 분포에 따라 1차원 함수 또는 다차원 함수로 구현될 수 있다.

비선형 매핑을 위한 매핑 함수는 인간의 인지 시각을 고려하여 정의될 수 있다. 아울러, 비선형 매핑을 위한 매핑 함수와 관련한 정보는 함수 형태 또는 테이블 형태로 구성될 수 있다. 비선형 매핑에 관한 정보(예를 들어, 매핑 함수와 관련된 정보)는 엔트로피 부호화/복호화 되어, 비트스트림을 통해 부호화기로부터 복호화기로 전송될 수 있다. 이때, 비선형 매핑에 관한 정보는 부호화 블록 단위, 변환 블록 단위, 픽처 분할 단위(예를 들어, 슬라이스 또는 타일 단위) 또는 프레임 단위로 시그널링될 수 있다.

후술되는 도면을 참조하여, 본 발명예 따른 비선형 매핑을 이용한 잔차 신호 생성 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.

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), 참조 픽처 버퍼(190), 비선형 변환부(192) 및 역 비선형 변환부(194)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 비트스트림을 생성할 수 있고, 생성된 비트스트림을 출력할 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 신호를 생성할 수 있다. 블록 단위의 예측 신호는 예측 블록이라 칭해질 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 예측 블록이 생성된 후, 입력 블록 및 예측 블록의 차분(residual)을 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.

차분 신호 생성시 차분 신호의 분포에 따라 비선형 매핑 함수가 선택적으로 적용될 수 있다. 이를 위해, 부호화기는 차분 신호에 비선형 매핑 함수를 적용하기 위한 비선형 매핑부(192)를 포함할 수 있다. 비선형 매핑부(192)에 대해서는 도 4을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

예측 모드가 인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록의 주변에 이미 부호화된 블록의 픽셀 값을 참조 화소로서 이용할 수 있다. 인트라 예측부(120)는 참조 화소를 이용하여 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. 참조 영상은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다.

움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하는 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 움직임 벡터는 인터 예측에 사용되는 2차원 벡터일 수 있다. 또한 움직임 벡터는 현재 영상 및 참조 영상 간의 오프셋(offset)을 나타낼 수 있다. 여기서 인터 예측은 화면 간 예측을 의미할 수 있다.

상기 움직임 예측부(111)과 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우, 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 모드), AMVP 모드(AMVP Mode) 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 블록(residual block)을 생성할 수 있다. 잔여 블록은 잔여 신호로 칭해질 수도 있다.

변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있고, 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 계수에 양자화를 적용함으로써 양자화된 변환 계수 레벨(transform coefficient level)이 생성될 수 있다. 이하, 실시예들에서는 양자화된 변환 계수 레벨도 변환 계수로 칭해질 수 있다.

양자화부(140)는 변환 계수를 양자화 매개변수에 따라 양자화함으로써 양자화된 변환 계수 레벨(transform coefficient level)을 생성할 수 있고, 양자화된 변환 계수 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 픽셀의 정보 외에 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. 따라서 엔트로피 부호화를 통해서 영상 부호화의 압축 성능이 높아질 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 Lenghth 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 또는 확률 모델을 사용하여 산술 부호화를 수행할 수도 있다.

엔트로피 부호화부(150)는 변환 계수 레벨을 부호화하기 위해 변환 계수 스캐닝(Transform Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 업라이트(up right) 스캐닝을 이용하여 블록의 계수를 스캔함으로써 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.

부호화 파라미터(Coding Parameter)는 구문 요소와 같이 부호화기에서 부호화되어 복호화기로 전송되는 정보뿐만 아니라, 부호화 혹은 복호화 과정에서 유추될 수 있는 정보를 포함할 수 있으며, 영상을 부호화하거나 복호화할 때 필요한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 화면 내 예측 모드, 화면 간 예측 모드, 화면 내 예측 방향, 움직임 정보, 움직임 벡터, 참조 영상 색인, 화면 간 예측 방향, 화면 간 예측 지시자, 참조 영상 리스트, 움직임 벡터 예측기, 움직임 병합 후보, 변환 종류, 변환 크기, 추가 변환 사용 유무, 루프 내 필터 정보, 잔여 신호 유무, 양자화 매개변수, 문맥 모델, 변환 계수, 변환 계수 레벨, 부호화 블록 패턴(Coded Block Pattern), 부호화 블록 플래그(Coded Block Flag), 영상 디스플레이/출력 순서, 슬라이스 정보, 타일 정보, 픽처 타입, 움직임 병합 모드 사용 유무, 스킵 모드 사용 유무, 블록 크기, 블록 깊이, 블록 분할 정보, 유닛 크기, 유닛 깊이, 유닛 분할 정보 등의 값 및/또는 통계 중 적어도 하나 이상이 부호화 파라미터에 포함될 수 있다.

잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이(difference)를 의미할 수 있다. 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이(difference)를 의미할 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원신호 및 예측 신호 간의 차이를 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환(transform) 함으로써 생성된 신호일 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환 및 양자화함으로써 생성된 신호일 수 있다. 잔여 블록은 블록 단위의 잔여 신호일 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환(transform) 함으로써 생성된 신호일 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환 및 양자화함으로써 생성된 신호일 수 있다.

부호화 장치(100)가 인터 예측을 통한 부호화를 수행할 경우, 부호화된 현재 영상은 이후에 처리되는 다른 영상(들)에 대하여 참조 영상으로서 사용될 수 있다. 따라서, 부호화 장치(100)는 부호화된 현재 영상을 다시 복호화할 수 있고, 복호화된 영상을 참조 영상으로 저장할 수 있다. 복호화를 위해 부호화된 현재 영상에 대한 역 비선형 매핑, 역양자화 및 역변환이 처리될 수 있다.

양자화된 계수는 역양자화부(160)에서 역양자화(dequantization)될 수 있고. 역변환부(170)에서 역변환(inverse transform)될 수 있다. 잔차 블록이 비선형 매핑을 통해 부호화된 경우, 역양자화 및 역변환된 계수에 역 비선형 매핑이 적용될 수 있다. 역 비선형 매핑부(194)에 대해서는 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

역양자화, 역변환 및 역 비선형 매핑된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 합해질 수 있다. 역양자화, 역변환 및 역 비선형 변환을 통해 생성된 잔차 블록을 예측 블록과 합함으로써 복원 블록(reconstructed block) 이 생성될 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) 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 인루프 필터(in-loop filter)로 칭해질 수도 있다.

디블록킹 필터는 블록들 간의 경계에 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹 필터를 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.

샘플 적응적 오프셋은 부호화 에러를 보상하기 위해 픽셀 값에 적정 오프셋(offset) 값을 더할 수 있다. 샘플 적응적 오프셋은 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽처에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 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 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. 적응적 루프 필터를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 유닛(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 적응적 루프 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 적응적 루프 필터가 적용될 수도 있다.

필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 가산기(255), 필터부(260), 참조 픽처 버퍼(270) 및 역 비선형 매핑부(280)를 포함할 수 있다.

복호화 장치(200)는 부호화 장치(100)에서 출력된 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 복원 영상을 생성할 수 있고, 복원 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 비트스트림으로부터 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 대상 블록인 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 변환 계수 레벨(transform coefficient level) 형태의 심볼 및 영상 데이터의 복호화를 위해 필요한 정보를 포함할 수 있다. 여기에서, 엔트로피 복호화 방법은 상술된 엔트로피 부호화 방법과 유사할 수 있다. 예를 들면, 엔트로피 복호화 방법은 상술된 엔트로피 부호화 방법의 역과정일 수 있다.

엔트로피 복호화부(210)는 변환 계수 레벨을 복호화하기 위해 변환 계수 스캐닝(Transform Coefficient Scanning) 방법을 통해 1차원의 벡터 형태 계수를 2차원의 블록 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 업라이트(up right) 스캐닝을 이용하여 블록의 계수를 스캔함으로써 2차원 블록 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔 대신 수직 스캔, 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.

양자화된 변환 계수 레벨은 역양자화부(220)에서 역양자화될 수 있고, 역변환부(230)에서 주파수 영역에서 공간 영역으로 역변환될 수 있다. 양자화된 변환 계수 레벨이 역양자화 및 역변환 된 결과로서, 복원된 잔여 블록이 생성될 수 있다. 이때, 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수 레벨에 양자화 행렬을 적용할 수 있다.

만약, 잔여 블록이 비선형 매핑이 수행된 것일 경우, 역 비선형 매핑부(280)를 거쳐 잔여 블록이 복원될 수 있다. 복호화기에서, 역 비선형 매핑이 수행되는 예에 대해서는 도 6을 통해 상세히 설명하기로 한다.

인트라 모드가 사용되는 경우, 인트라 예측부(240)는, 공간 영역에서, 복호화 대상 블록 주변의 이미 복호화된 블록의 픽셀 값을 이용하는 공간적 예측을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.

인터 모드가 사용되는 경우, 움직임 보상부(250)는, 공간 영역에서, 움직임 벡터 및 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하는 움직임 보상을 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 필터(Interpolation Filter)를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 보상 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 현재 픽처 참조 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 움직임 보상을 수행할 수 있다. 여기서, 현재 픽처 참조 모드는 복호화 대상 블록이 속한 현재 픽처 내의 기-복원된 영역을 이용한 예측 모드를 의미할 수 있다. 상기 기-복원된 영역은 복호화 대상 블록에 인접하지 않은 영역일 수 있다. 상기 기-복원된 영역을 특정하기 위해 현재 픽처 참조 모드를 위한 소정의 벡터가 이용될 수도 있다. 복호화 대상 블록이 현재 픽처 참조 모드로 부호화된 블록인지 여부를 나타내는 플래그 혹은 인덱스가 시그날링될 수도 있고, 복호화 대상 블록의 참조 영상 색인을 통해 유추될 수도 있다. 현재 픽처 참조 모드를 위한 현재 픽처는 복호화 대상 블록을 위한 참조 영상 리스트 내에서 고정된 위치(예를 들어, refIdx=0인 위치 또는 가장 마지막 위치)에 존재할 수 있다. 또는, 참조 영상 리스트 내에 가변적으로 위치할 수도 있으며, 이를 위해 현재 픽처의 위치를 나타내는 별도의 참조 영상 색인이 시그날링될 수도 있다.

복원된 잔여 블록 및 예측 블록은 가산기(255)를 통해 더해질 수 있다. 복원된 잔여 블록 및 예측 블록이 더해짐에 따라 생성된 블록은 필터부(260)를 거칠 수 있다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, 샘플 적응적 오프셋 및 적응적 루프 필터 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 복원 영상을 출력할 수 있다. 복원 영상은 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 인터 예측에 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2를 통해 설명한 바와 같이, 잔차 신호는 비선형 매핑 방법을 통해 부호화/복호화될 수 있다. 이때, 비선형 매핑 방법은, HDR 영상을 입력으로 하는 비디오 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 예측을 통해 부호화/복호화된 신호(즉, 예측 신호)에 대응하는 차분 값(즉, 차분 신호)에 대한 분포에 기초하여 적용 여부가 결정될 수 있다. 후술되는 도면을 참조하여, 비선형 매핑을 이용한 HDR 영상에 대한 부호화/복호화 과정에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 현재 블록에 대한 예측이 수행될 수 있다(S300). 구체적으로, 비디오 부호화에 이용될 수 있는 움직임 추정 알고리즘을 이용한 화면 간 예측, 또는 화면 내 예측을 통해 현재 블록에 대한 예측이 수행될 수 있다. 예측을 통해 현재 블록에 대한 잔차 신호가 생성될 수 있다.

본 예측 단계를 통해 입력 HDR 영상에 대한 잔차 신호가 생성될 수 있다. 일 예로, 화면 간 예측 또는 화면 내 예측을 통해, 참조 블록으로부터 부호화되는 예측 신호와, 현재 블록의 원본 신호 사이의 차분 값이 잔차 신호로 생성될 수 있다.

다음으로, 현재 블록에 대한 차분 신호에 대해 비선형 매핑 수행 여부가 결정될 수 있다(S310).

HDR 영상의 경우, 일반적인 SDR 영상과 달리 잔차 신호의 범위가 블록 단위, 픽처 분할 단위 및/또는 픽처 단위로 큰 차이를 나타낼 수 있다. 일 예로, 일반적인 8비트 SDR 영상에 대한 잔차 신호의 경우, 잔차 신호의 범위는 9비트로 나타내어질 수 있음에 반해, 10비트, 12비트 또는 16비트 이상의 높은 비트 심도로 구성되는 HDR 영상의 경우, 잔차 신호의 범위가 입력 비트 심도 N에 대해 N+1만큼 증가하게 된다. 이에 따라, 고 비트 심도로 구성되는 HDR 영상의 부호화 성능이 악화될 수 있다.

이에, 본 단계에서는, 비선형 매핑 수행 여부를 결정하기 위해 입력되는 잔차 신호에 대해, 현재 블록 내 잔차 신호 분포를 확인하여, 비선형 매핑을 수행할지 여부를 결정할 수 있다.

잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 적용하기로 결정된 경우, 현재 블록의 잔차 신호의 값을 고르게 분포 시킬 수 있는 비선형 매핑이 적용될 수 있다(S320). 비선형 매핑 함수는 기본적으로 1차원 이상의 함수 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 부호화 효율 향상을 위해, 비선형 매핑 함수는 기 정의된 테이블에 의해 인덱싱될 수도 있다.

부호화기는 현재 블록에 비선형 매핑을 적용할 것인지 여부를 나타내는 정보를 엔트로피 부호화할 수 있다. 일 예로, 비선형 매핑을 적용할 것인지 여부는 1비트 플래그에 의해 나타낼 수 있다. 현재 블록에 비선형 매핑이 적용되는 경우, 비선형 매핑 함수의 파라미터를 시그널링함으로써, 복호화기에 현재 블록에 대한 비선형 매핑 함수의 적용 여부 및 함수 종류를 전달할 수 있다. 비선형 매핑 함수가 테이블에 의해 정의되는 경우, 테이블의 인덱스 번호를 시그널링함으로써, 복호화기에 현재 블록에 대한 비선형 매핑 함수의 적용 여부 및 함수 종류를 전달할 수 있다.

다음으로, 비선형 매핑이 적용된 잔차 신호 또는 비선형 매핑이 적용되지 않은 잔차 신호에 대해 주파수 변환이 수행될 수 있다(S330). 이때, 주파수 변환은 DCT, DST, KLT 등을 통해 수행될 수 있다.

다음으로, 주파수 영역으로 변환된 변환 계수에 대해 양자화가 수행될 수 있다(S340).

주파수 변환 및 양자화는 필수적인 과정은 아니고, 경우에 따라 어느 하나의 단계가 생략될 수도 있다.

다음으로, 양자화가 수행된 양자화된 변환 계수에 대해 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다(S350). 주파수 변환 및 양자화가 생략된 경우, 잔차 신호에 대해 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다. 엔트로피 부호화는 CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding) 또는 CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등을 이용하여 수행될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 복호화기는 비선형 도 3에 도시된 것의 역과정을 통해, 비선형 매핑 방법을 이용하여 부호화된 영상을 복호화할 수 있다.

일 예로, 복호화기는 비선형 매핑을 통해 부호화된 영상에 대해, 비선형 매핑에 관한 정보를 엔트로피 복호화하고, 역양자화 및 역변환이 수행된 변환 계수에 대해 역 비선형 매핑을 수행함으로써, 잔차 신호를 생성할 수 있다. 이때, 비선형 매핑에 관한 정보는, 비선형 매핑이 적용되었는지 여부에 관한 정보 및 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 포함할 수 있다. 비선형 매핑이 적용되는 경우, 엔트로피 복호화된 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 이용하여, 역 비선형 매핑이 수행될 수 있다.

비선형 매핑이 적용되었는지 여부에 대한 정보의 시그널링은 생략될 수도 있다. 이 경우, 복호화기는 현재 블록의 잔차 신호의 크기 차이가 기 정의된 한계값 이상인 경우 엔트로피 복호화된 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 이용하여 역 비선형 매핑을 수행할 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 비선형 매핑부 및 도 2에 도시된 역 비선형 매핑부에 대한 상세한 설명을 통해, 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화하는 방법에 대해 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비선형 매핑부를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 비선형 매핑부는, 비선형 매핑 판단부(410), 비선형 매핑 함수 결정부(420), 비선형 매핑 함수 적용부(430) 및 비선형 매핑 함수 부호화부(440)를 포함할 수 있다.

비선형 매핑 판단부(410)는 현재 블록의 잔차 신호 분포 경향을 분석하고, 현재 블록에 비선형 매핑 함수를 적용할지 여부를 결정한다. 부호화기는, 움직임 보상을 이용한 예측 수행 시, SAD (Sum of Absolute Difference) 등을 이용하여, 현재 블록의 원본 블록과 예측 블록간의 차분 신호의 합이 가장 작은 블록을 참조 블록으로 선택할 수 있다. 이때, 입력 영상이 N비트 영상일 때, 부호화 블록에서 최대 차분 신호의 범위는 2N의 크기를 갖고, 최소 차분 신호의 범위는 -2N의 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 현재 블록 내 잔차 신호들의 분포가 고르게 분포되지 않은 경우, 또는 최대 잔차 신호와 최소 잔차 신호의 범위가 일정 한계값(Threshold) 이상인 경우 등에 있어서, 비선형 매핑 판단부(410)는 현재 블록에 비선형 매핑을 적용할 것으로 결정할 수 있다. 현재 블록에 비선형 매핑을 적용함으로써, 잔차 신호를 입력으로 하는 변환 및 양자화 과정에서의 부호화 효율이 향상될 수 있다.

비선형 매핑 함수 결정부(420)는 현재 블록의 잔차 신호에 적용할 비선형 매핑 함수의 종류 및 형태를 결정한다. 이때, 함수의 형태는 1차원 이상의 비선형 곡선, 또는 다항식 및 테이블 형태로 구성될 수 있다. 비선형 매핑 함수 결정부(420)는 현재 블록 내 일부 잔차 신호 값들을 고르게 분포시킬 수 있는 함수를 선택할 수 있다. 잔차 신호의 값들을 고르게 분포시킴으로써, 변환 및 양자화 과정에서 부호화 효율을 향상시키기 위함이다. 또한, 인지 시각적인 측면에서, 주관적 화질을 높일 수 있는 비선형 함수가 선택될 수 있다.

비선형 매핑 함수 적용부(430)는 비선형 매핑 함수 결정부(420)에서 결정된 비선형 매핑 함수를 현재 블록에 적용한다. 이를 통해, 부호화 블록 내 잔차 신호는 변환 및 양자화 과정에서 부호화 효율을 높일 수 있는 형태로 변환될 수 있다.

비선형 매핑 함수 부호화부(440)는 비선형 매핑 함수와 관련된 정보를 부호화하기 위한 단위를 결정하고, 결정된 단위에 대해 비선형 매핑 함수와 관련된 정보를 부호화한다. 일 예로, 비선형 매핑 함수 부호화부(440)는 부호화 블록, 변환 블록, 픽처 분할 단위(예를 들어, 슬라이스 또는 타일 등), 픽처 단위 또는 GOP (Groups of Pictures) 단위로 비선형 매핑 함수와 관련된 정보를 부호화할 수 있다. 부호화 단위가 결정되는 비선형 매핑 함수와 관련된 정보량을 최소화시킬 수 있는 방법으로 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다. 엔트로피 부호화된 정보는 비트스트림을 통해 복호화기로 전송될 수 있다.

비선형 매핑 함수 부호화부(440)는 도 1에 도시된 엔트로피 부호화부와 동등한 구성일 수도 있다.

도 5는 부호화 대상 블록에 비선형 매핑이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.

도 5의 (a)는 2차원 블록의 잔차 신호를 예시한 것이고, 도 5의 (b)는 2차원 블록 내 임의 영역에 대한 잔차 신호를 1차원으로 나타낸 것이다.

도 5의 (a)에서는, 부호화 대상 블록에 대해 예측을 수행한 이후, 잔차 신호가 크게 두개의 영역으로 구분된 것으로 예시되었다. 왼쪽 영역(500)은 잔차 신호의 크기가 상대적으로 큰 영역을 나타내고, 오른쪽 영역(510)은 잔차 신호의 크기가 상대적으로 작은 영역을 나타낸다. 2차원 블록의 임의 영역(515)에 대한 잔차 신호의 분포를 1차원적으로 나타낼 경우, 도 5의 (b)와 같이 나타낼 수 있다.

임의 영역에 대해, 최대 잔차 신호 및 최소 잔차 신호의 차이가 기 설정된 한계값 이상인 경우 등에 있어서, 기 정의된 값 이상의 잔차 신호(예를 들어, 도 5의 최대 잔차 값을 갖는 후보들, 520) 및/또는 기 정의된 값 이하의 잔차 신호(예를 들어, 도 5의 최소 잔차 값을 갖는 후보들, 530) 중 적어도 하나, 또는 잔차 신호의 크기가 상대적으로 큰 영역(500) 및/또는 잔차 신호의 크기가 상대적으로 작은 영역(510) 중 적어도 하나에 대해 비선형 매핑 함수가 적용될 수 있다.

비선형 매핑 함수를 적용함으로써, 잔차 신호의 크기 및 분포를 보다 고르게 하고, 이에 따라, 변환 및 양자화 수행시 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

잔차 신호에 비선형 매핑 함수를 적용할 것인지 여부는 비선형 매핑 판단부(410)에 의해 결정될 수 있고, 적용되는 비선형 매핑 함수의 형태는 등은 비선형 매핑 함수 결정부(420)에 의해 결정될 수 있다. 비선형 함수 적용부(430)는 비선형 매핑 함수 결정부(420)에 의해 결정된 비선형 매핑 함수를 이용하여, 부호화 대상 블록의 적어도 일부 영역에 비선형 매핑 함수를 적용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 역 비선형 매핑부를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 역 비선형 매핑부는, 비선형 매핑 정보 파싱부(610), 비선형 매핑 복호화 판단부(620), 비선형 매핑 함수 추출부(630), 비선형 매핑 함수 적용 복호화부(640) 및 영상 복호화부(650)를 포함할 수 있다.

비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 비트스트림으로부터 비선형 매핑에 관한 정보를 엔트로피 복호화한다. 비선형 매핑에 관한 정보는 비선형 매핑이 적용되는지 여부에 대한 정보 및 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 포함할 수 있다. 비트스트림에 대응하는 영상이 비선형 매핑을 이용하여 부호화된 경우(즉, 비선형 매핑에 관한 정보가 비선형 매핑이 적용되었음을 가리키는 경우), 비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 추가적으로 파싱할 수 있다.

전술한 바와 같이, 비선형 매핑이 적용되는지 여부에 대한 정보는 시그널링되지 않을 수도 있다. 이 경우, 비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 비선형 매핑 함수에 관한 정보만을 엔트로피 복호화할 수 있다.

비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 도 2의 엔트로피 복호화부와 동등한 구성일 수도 있다.

비선형 매핑 복호화 판단부(620)는 현재 블록, 픽처 또는 시퀀스에 관한 비트스트림을 통해 엔트로피 복호화된 정보를 이용하여, 통해 전달받은 비선형 매핑 방법이 적용되는지 판단한다. 비선형 매핑 방법이 적용된 것으로 판단되는 경우, 비선형 매핑 정보 파싱부(610)를 통해 획득한 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 기초로, 현재 블록에 대한 역 비선형 매핑이 수행될 수 있다.

만약, 비선형 매핑이 적용되는지 여부에 대한 정보는 시그널링되지 않는 경우, 비선형 매핑 복호화 판단부(620)는 최대 잔차 신호와 최소 잔차 신호의 범위가 일정 한계값(Threshold) 이상인 경우 등을 기초로, 비선형 매핑 방법의 적용 여부를 결정할 수도 있다.

비선형 매핑 함수 추출부(630)는 비선형 매핑 정보 파싱부(610)를 통해 획득한 비선형 매핑 함수에 대한 정보를 기초로, 복호화 단위에 알맞은 함수 형태를 유도한다. 비선형 매핑 함수는 1차원 이상의 곡선, 방정식 또는 다항식 등이 될 수 있으며, 테이블에 기초하여 유도될 수도 있다.

비선형 매핑 함수 적용 복호화부(640)는 비선형 매핑 함수 추출부(630)를 통해 유도된 비선형 매핑 함수에 기초하여 현재 블록에 역 비선형 매핑을 적용한다. 역 비선형 매핑은 현재 블록의 잔차 신호를 비선형 매핑이 적용되기 이전의 값으로 복호화하는 과정을 의미한다.

역 비선형 복호화가 수행된 잔차 신호는, 화면 내 예측 또는 움직임 보상 등을 통해 획득된 예측 신호와 합산되고, 합산된 신호에 대해 디블록킹 필터 또는 인루프 필터 등이 적용됨에 따라, 현재 블록이 복원될 수 있다.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들을 통해 기술된 구성요소들(components)은 DSP (Digital Signal Processor), 프로세서(processor), 제어부(controller), asic (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array)와 같은 프로그램 가능 논리 요소(programmable logic element), 다른 전자기기 및 이들의 조합 중 적어도 하나에 의해 구현될 수 있다. 이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들을 통해 설명된 적어도 하나의 기능 또는 프로세스들은 소프트웨어로 구현되고 소프트웨어는 기록 매체에 기록될 수 있다. 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. 본 발명의 실시예를 통해 설명된 구성 요소, 기능 및 프로세스 등은 하드웨어 및 소프트웨어의 조합을 통해 구현될 수도 있다.

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.

100 : 부호화기
200 : 복호화기

Claims (1)

1. 현재 블록에 대한 잔차 신호를 획득하는 단계;
   상기 현재 블록 내 상기 잔차 신호의 분포에 따라 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 판단 결과를 기초로, 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 선택적으로 비선형 매핑을 적용하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법.

Images