KR20180040577A - 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 이웃 샘플로부터 상기 현재 블록의 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)을 구성하는 단계, 상기 참조 샘플을 이용하여 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계 및 상기 예측 블록 내 예측 샘플 별로 상기 예측 샘플의 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링(post filtering)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인트라 예측 모드(intra prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 인트라 예측(또는 화면 내 예측) 기반 영상을 처리함에 있어서, 인트라 예측된 블록에 포스트 필터링(post filtering)을 수행하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 이웃 샘플로부터 상기 현재 블록의 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)을 구성하는 단계, 상기 참조 샘플을 이용하여 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계 및 상기 예측 블록 내 예측 샘플 별로 상기 예측 샘플의 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링(post filtering)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 예측 모드 도출부, 상기 현재 블록의 이웃 샘플로부터 상기 현재 블록의 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)을 구성하는 참조 샘플 구성부, 상기 참조 샘플을 이용하여 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부 및 상기 예측 블록 내 예측 샘플 별로 상기 예측 샘플의 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링(post filtering)을 수행하는 포스트 필터링부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 인코딩 장치로부터 필터 인덱스를 수신하고, 상기 필터 인덱스에 따라 상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 상기 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수가 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드에 따라 상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 상기 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수가 정해질 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드가 수평 방향 모드인 경우, 상기 예측 샘플의 상측 인접 샘플만을 이용하여 상기 포스트 필터링이 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드가 수직 방향 모드인 경우, 상기 예측 샘플의 좌측 인접 샘플만을 이용하여 상기 포스트 필터링이 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링의 적용 여부를 지시하는 정보를 인코딩 장치로부터 수신하고, 상기 정보에 따라 상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링의 적용 여부가 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 예측 샘플의 좌측 인접 샘플 및/또는 상측 인접 샘플을 이용하여 상기 포스트 필터링이 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플은 상기 포스트 필터링이 적용되기 전 샘플일 수 있다.
바람직하게, 상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플은 상기 포스트 필터링이 적용된 샘플일 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록의 크기가 미리 정해진 크기 보다 큰 경우 및/또는 상기 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우 상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링이 적용될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링이 적용되는 경우, 상기 참조 샘플에 필터링이 적용되지 않을 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링이 적용되는 경우, 상기 인트라 예측 모드가 DC 모드(DC 모드), 수평 방향 모드(horizontal mode), 수직 방향 모드(vertical mode)라도 상기 예측 블록 내 가장 좌측 샘플 및/또는 가장 상측 샘플에 필터링이 적용되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인트라 예측된 블록 내 각 샘플 별로 주변 인접 샘플값을 포함한 필터링을 적용함으로써, 블록 경계에서 발생되는 비연속성(discontinuity)을 줄이고, 인접 샘플과의 상관(correlation)을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 인트라 예측된 블록 내 각 샘플 별로 주변 인접 샘플값을 포함한 필터링을 적용함으로써 인트라 예측이 적용된 블록의 잔차 신호를 줄여 부호화 효율을 높일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 필터링의 수행 방법을 예시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측에 따라 포스트 필터링 방법이 정의되는 예시를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 필터링의 수행 방법을 예시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시에에 따른 포스트 필터링이 적용된 인트라 예측 모드 기반 디코딩 절차를 예시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시에에 따른 포스트 필터링이 적용된 인트라 예측 모드 기반 디코딩 절차를 예시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시에에 따른 포스트 필터링이 적용된 인트라 예측 모드 기반 디코딩 절차를 예시한다.
도 13은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 이하 본 명세서에서 픽셀 또는 화소 등을 샘플로 통칭한다. 그리고, 샘플을 이용한다는 것은 픽셀 값 또는 화소 값 등을 이용한다는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.
처리 단위 분할 구조
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인트라 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인트라 예측(Intra prediction)(또는 화면 내 예측)
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 디코더는 현재 처리 블록의 인트라 예측 모드를 도출(derivation)한다(S501).
인트라 예측에서는 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플의 위치에 대한 예측 방향을 가질 수 있다. 예측 방향을 가지는 인트라 예측 모드를 인트라 방향성 예측 모드(Intra_Angular prediction mode)라고 지칭한다. 반면, 예측 방향을 가지지 않는 인트라 예측 모드로서, 인트라 플래너(INTRA_PLANAR) 예측 모드, 인트라 DC(INTRA_DC) 예측 모드가 있다.
표 1은 인트라 예측 모드와 관련 명칭에 대하여 예시하고, 도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
Figure pct00001
인트라 예측에서는 도출되는 예측 모드에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측을 수행한다. 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플과 구체적인 예측 방법이 달라지므로, 현재 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩된 경우, 디코더는 예측을 수행하기 위해 현재 블록의 예측 모드를 도출한다.
디코더는 현재 처리 블록의 주변 샘플들(neighboring samples)이 예측에 사용될 수 있는지 확인하고, 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성한다(S502).
인트라 예측에서 현재 처리 블록의 주변 샘플들은 nS×nS 크기의 현재 처리 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들, 현재 처리 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들 및 현재 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 의미한다.
그러나, 현재 처리 블록의 주변 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코더는 이용 가능한 샘플들로 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다(S503).
참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 참조 샘플의 필터링 방법은 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 결정될 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드와 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S504). 즉, 디코더는 인트라 예측 모드 도출 단계(S501)에서 도출된 인트라 예측 모드와 참조 샘플 구성 단계(S502)와 참조 샘플 필터링 단계(S503)를 통해 획득한 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성(즉, 현재 처리 블록 내 예측 샘플 생성)한다.
현재 처리 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 처리 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, S504 단계에서 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 좌측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, S504 단계에서 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 현재 처리 블록이 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 예측 방향에 위치하는 참조 샘플에 기반하여 예측 샘플의 값을 도출할 수 있다. 이때, 예측 블록의 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플 중 예측 방향에 위치하지 않는 경계 샘플이 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과 인접할 수 있다. 즉, 예측에 사용되는 참조 샘플과의 거리보다 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과의 거리가 훨씬 가까울 수 있다.
따라서, 디코더는 인트라 예측 방향이 수직 방향인지 수평 방향인지에 따라 적응적으로 좌측 경계 샘플들 또는 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법
기존 인트라 예측(또는 화면 내 예측)은 현재 블록의 예측값으로 좌측 및/또는 상단에 인접한 샘플의 값을 사용한다. 이 경우, 현재 블록 경계에서 비연속성(discontinuity)이 발생할 수 있으며, 인접 샘플과 멀어질수록 상관성(correlation)이 떨어져 잔차(residual)가 커질 수 있다.
본 발명은 화면 내 예측 성능을 높이기 위해 화면 내 예측된 블록에 포스트 필터링(post filtering)을 수행할 것을 제안한다. 또한, 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링(post filtering)의 성능을 더욱 개선하기 위한 추가 방법을 제안한다. 즉, 본 발명에서는 기존 인트라 예측 방법에 의해 반영될 수 없었던 주변 샘플값들을 포스트 필터링을 통해 반영하는 방법을 제안한다.
실시예 1
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 필터링의 수행 방법을 예시한다.
도 7(a)는 인트라 예측을 통해 생성된 예측 블록(701)을 예시하고, 도 7(b)는 포스트 필터링이 적용된 예측 블록(702)을 예시한다.
도 7(a)와 같이 수평 방향의 인트라 예측 모드가 적용되는 경우, 예측 블록(701)의 예측된 샘플은 좌측의 참조 샘플로부터 도출될 뿐, 예측 블록(701)의 예측된 샘플은 자신의 주변 샘플 값이 반영될 수 없다. 따라서, 참조 샘플과 거리가 멀어질수록(도 7의 경우 예측 블록(701) 내 우측에 위치하는 샘플일수록), 참조 샘플과 상관(correlation)이 떨어지므로 잔차값(residual)이 커지는 단점이 있다.
반면, 본 발명에 따라 인트라 예측된 블록(701)의 각 샘플에 포스트 필터링(post filtering)을 적용함으로써, 포스트 필터링이 적용된 예측 블록(702) 내 샘플은 자신의 주변 샘플 값을 반영할 수 있으므로, 결과적으로 원본 블록과의 잔차값(residual)을 줄일 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명에서는 인트라 예측에 의해 생성된 예측 블록(701)의 각 샘플 별로 인접한 샘플(들)을 이용하여 포스트 필터링을 적용하는 방법을 제안한다.
본 발명에 따른 일 실시예로서, 현재 인트라 예측된 샘플의 좌측 및/또는 상측의 인접 샘플(또는 이웃 샘플)들을 포스트 필터링을 위해 사용할 수 있다.
아래 수학식 1은 좌측 인접 샘플 및/또는 상측 인접 샘플들을 사용한 3탭 필터링(3tap filtering)을 예시한다.
Figure pct00002
수학식 1을 참조하면, P[i,j]는 인트라 예측된 샘플을 나타내고, P[i-1,j]는 인트라 예측된 샘플의 좌측 인접 샘플을 나타내며, P[i,j-1]는 인트라 예측된 샘플의 상측 인접 샘플을 나타내며, P'[i,j]는 인트라 예측된 샘플에 포스트 필터링이 적용된 샘플을 나타낸다.
또한, 수학식 1의 α, β, γ는 포스트 필터의 계수이며 아래 표 2와 같이 다양한 필터 세트로 구성될 수 있다.
Figure pct00003
표 2를 참조하면, 필터 인덱스가 0인 경우 β, γ 값이 모두 0이므로, 포스트 필터링이 적용되지 않음으로써 결과적으로 스무딩 효과가 없다(no smoothing).
필터 인덱스가 1인 경우 β, γ 값이 모두 1이므로, 인트라 예측된 샘플의 좌측 인접 샘플 및 상측 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링이 적용됨으로써 결과적으로 좌측 및 상단 경계에서 스무딩 효과를 얻을 수 있다.
필터 인덱스가 2인 경우 β 값이 2이고 γ 값이 0이므로, 인트라 예측된 샘플의 좌측 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링이 적용됨으로써 결과적으로 좌측 경계에서 스무딩 효과를 얻을 수 있다.
필터 인덱스가 3인 경우 β 값이 0이고 γ 값이 1이므로, 인트라 예측된 샘플의 상측 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링이 적용됨으로써 결과적으로 상측 경계에서 스무딩 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 포스트 필터링을 위해 다양한 필터 세트를 정의하는 것은, 영상의 각 영역(예를 들어, 블록)은 다른 특성을 가질 수 있으며, 각 영역의 인트라 예측 모드에 따라 예측 블록이 달라지기 때문에 현재 블록에 최적인 필터링을 수행하기 위함이다.
이를 위해 인코더는 현재 블록에 최적인 필터 인덱스를 결정하고, 결정한 필터 인덱스를 디코더에 전송할 수 있다.
디코더는 인코더로부터 필터 인덱스를 수신하고, 수신한 필터 인덱스를 기반으로 인트라 예측된 블록에 포스트 필터링을 수행할 수 있다. 즉, 필터 인덱스에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수 및/또는 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플을 이용하여 인트라 예측된 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
앞서 표 2에 따른 필터를 이용하는 경우, 4가지 종류의 필터가 이용되므르 필터 인덱스 코딩을 위해 2 비트가 필요하다. 이러한 필터링 인덱스를 지시하는 신택스 요소는 각 블록(예를 들어, 부호화 단위 또는 예측 단위 또는 변환 단위) 별로 전송될 수 있다. 이처럼, 각 블록 별로 개별적으로 적용되는 필터가 결정되므로, 각 블록에 최적의 포스트 필터링이 수행될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 현재 인트라 예측된 샘플의 포스트 필터링을 위해 좌측의 인접 샘플, 상측의 인접 샘플을 이용함으로써 3 탭 필터를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 포스트 필터링의 최적화를 위해 더 많은 인접 샘플(예를 들어, 현재 인트라 예측된 샘플의 포스트 필터링을 위해 좌측의 인접 샘플, 상측의 인접 샘플 및 좌상측의 인접 샘플 이용)을 이용하고 큰 필터의 길이(예를 들어, 4 탭 필터)를 이용할 수도 있으며, 이에 따라 더 많은 필터 인덱스의 할당을 세분화할 수 있음은 물론이다.
실시예 2
앞서 실시예 1에 따른 방법은 모든 블록(예를 들어, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위) 별로 복수의 필터(예를 들어, 표 2의 경우 4가지 filter) 중 최적인 필터 인덱스를 전송하기 위해 복수의 비트(예를 들어, 표 2의 경우 2 비트)를 사용한다.
본 실시예에서는 디코더에서 필터 계수를 결정하기 위하여 인코더로부터 전송되는 시그널링 오버헤드를 더 줄이기 위한 방법을 제안한다.
예를 들어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 방향의 예측 모드 경우, 상측 참조 샘플로부터 수직 방향으로 복사(copy)하기 때문에 상측 인접 샘플을 반영한 필터링이 불필요할 수 있다. 마찬가지로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수평 방향의 예측 모드 경우, 좌측 참조 샘플로부터 수평 방향으로 복사(copy)하기 때문에 좌측 인접 샘플을 반영한 필터링이 불필요할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 각 인트라 예측 모드 별로(또는 하나 이상의 인트라 예측 모드로 구성되는 인트라 예측 모드 그룹 별로) 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수가 미리 정의될 수 있다.
그리고, 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록에 적용되는 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수가 정해질 수 있다.
또한, 인코더에서는 디코더에게 각 블록 별로 포스트 필터링의 적용 여부를 지시하는 정보(예를 들어, 포스트 필터링 플래그)만을 시그널링할 수 있다. 따라서, 디코더는 인코더로부터 수신한 정보에 따라 현재 블록에 포스트 필터링의 적용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 포스트 필터링 플래그가 현재 블록에 포스트 필터링의 적용함을 지시하는 경우, 디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 미리 정해진 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록의 각 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다. 이처럼, 인코더에서는 포스트 필터링의 적용 여부(on/off)만을 시그널링하고, 인트라 예측 모드에 따라 고정된 필터를 사용함으로써 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있으며, 부호화 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측에 따라 포스트 필터링 방법이 정의되는 예시를 도시한다.
도 8을 참조하면, 인트라 예측 모드는 복수의 그룹으로 그룹핑되고, 각 그룹 별로 필터 인덱스가 미리 정해질 수 있다. 여기서, 필터 인덱스에 따라 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수가 정의될 수 있다(앞서 표 2의 참조).
일례로, A 그룹(인트라 예측 모드 0(planar mode), 인트라 예측 모드 1(DC mode))은 필터 인덱스 1이 할당되고, B 그룹(인트라 예측 모드 2 내지 인트라 예측 모드 17)은 필터 인덱스 3이 할당되며, C 그룹(인트라 예측 모드 18 내지 34)은 필터 인덱스 2가 할당될 수 있다.
이와 같이, 각 인트라 예측 모드에 따라 필터 인덱스(즉, 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수 및/또는 인접 샘플)가 고정될 수 있으며, 인코더에서는 포스트 필터링의 사용 여부에 대한 정보만을 전송할 수 있으므로, 앞서 실시예 1에 비하여 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 현재 인트라 예측된 샘플의 포스트 필터링을 위해 좌측의 인접 샘플, 상측의 인접 샘플을 이용함으로써 3 탭 필터를 예시하고 있으나, 상술한 바와 같이 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 포스트 필터링의 최적화를 위해 더 많은 인접 샘플(예를 들어, 현재 인트라 예측된 샘플의 포스트 필터링을 위해 좌측의 인접 샘플, 상측의 인접 샘플 및 좌상측의 인접 샘플 이용)을 이용하고 큰 필터의 길이(예를 들어, 4 탭 필터)를 이용할 수도 있으며, 이에 따라 더 많은 필터 인덱스의 할당을 세분화할 수도 있다. 따라서, 인트라 예측 모드 그룹을 더 세분화하여 또는 각각의 인트라 예측 모드 별로 필터 인덱스가 할당될 수도 있다.
한편, 앞서 실시예 1 또는 2에서 설명한 바와 같이 각 인트라 예측된 샘플 별로 포스트 필터링이 적용될 때 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플의 경우, 상측의 인접 샘플 및 좌측의 인접 샘플 모두 참조 샘플에 해당된다. 반면, 이외의 샘플들은 상측의 인접 샘플 및/또는 좌측의 인접 샘플이 해당 현재 블록의 샘플에 해당될 수 있다. 이 경우, 포스트 필터링 적용 대상이 되는 현재 샘플의 포스트 필터링을 위해 이용하는 좌측의 인접 샘플 및/또는 상측의 인접 샘플이 포스트 필터링이 적용된 샘플인지 여부에 따라, 현재 샘플의 포스트 필터링된 샘플 값이 상이할 수 있다.
이때, 현재 샘플의 포스트 필터링을 위해 이용하는 인접 샘플은 포스트 필터링이 적용되지 않은 샘플일 수도 있으나, 포스트 필터링이 적용된 샘플일 수도 있다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 필터링의 수행 방법을 예시한다.
도 9(a)을 참조하면, 현재 포스트 필터링 대상이 되는 인트라 예측된 샘플(C)은 상측의 인접 샘플(A)과 좌측의 인접 샘플(L)을 이용하여 포스트 필터링이 적용된다. 이때, 상측의 인접 샘플(A)과 좌측의 인접 샘플(L)은 모두 포스트 필터링이 적용되지 않은 샘플일 수 있다. 즉, 인터 예측된 샘플에 해당될 수 있다. 따라서, 앞서 수학식 1에서 P[i-1,j] 및 P[i,j-1]는 각각 포스트 필터링이 적용되지 않은 인터 예측된 인접 샘플 값을 의미할 수 있다.
반면, 도 9(b)를 참조하면, 현재 포스트 필터링 대상이 되는 인트라 예측된 샘플(C)은 상측의 인접 샘플(A')과 좌측의 인접 샘플(L')을 이용하여 포스트 필터링이 적용된다. 이때, 상측의 인접 샘플(A')은 해당 샘플(A')의 상측의 인접 샘플과 좌측의 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링이 적용된 샘플이고, 좌측의 인접 샘플(L')은 해당 샘플(L')의 상측의 인접 샘플과 좌측의 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링이 적용된 샘플일 수 있다. 따라서, 앞서 수학식 1에서 P[i-1,j] 및 P[i,j-1]는 각각 포스트 필터링이 적용된 인접 샘플 값을 의미할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 실시예 1 및 2에서는 설명의 편의를 위해 현재 인트라 예측된 샘플의 포스트 필터링을 위해 이용하는 인접 샘플로서 좌측의 인접 샘플, 상측의 인접 샘플을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
위의 설명된 예시를 일반화하여 현재 인트라 예측된 샘플의 포스트 필터링을 위해 이용하는 인접 샘플은 좌측의 인접 샘플, 상측의 인접 샘플, 우측의 인접 샘플, 하측의 인접 샘플, 좌상측의 인접 샘플, 우상측의 인접 샘플, 좌하단의 인접 샘플, 우하단의 인접 샘플 중 적어도 하나 이상의 인접 샘플을 이용하여 앞서 설명한 방식으로 포스트 필터링이 적용될 수 있다.
다만, z 스캔 순서에 따라 현재 블록의 각 샘플 별로 포스트 필터링이 적용되는 경우, 우측의 인접 샘플, 좌하단의 인접 샘플, 하단의 인접 샘플, 우하단의 인접 샘플 중 적어도 어느 하나를 이용하는 경우에는 앞서 도 8(b)와 같이 포스트 필터링이 적용된 인접 샘플 값을 이용할 수 없으며, 포스트 필터링이 적용되지 않은 인접 샘플 값이 이용될 수 있다.
실시예 3
이하, 본 실시예에서는 앞서 실시예 1 또는 2에서 설명한 포스트 필터링 기반의 인트라 예측 블록을 생성하는 방법에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시에에 따른 포스트 필터링이 적용된 인트라 예측 모드 기반 디코딩 절차를 예시한다.
도 10을 참조하면, 디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출(derivation)한다(S1001).
앞서 표 1 및 도 6에서 설명한 바와 같이, 인트라 예측에서는 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플의 위치에 대한 예측 방향을 가질 수 있다.
디코더는 현재 블록의 주변 샘플들(neighboring samples)이 예측에 사용될 수 있는지 확인하고, 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)들을 구성(construction)한다(S1002).
인트라 예측에서 현재 블록(예를 들어, 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위)의 주변 샘플들은 nS×nS 크기의 현재 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들, 현재 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들 및 현재 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 의미할 수 있다.
그러나, 현재 블록의 주변 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코더는 이용 가능한 샘플들로부터 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
디코더는 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다(S1003).
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다.
이때, 참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 하나 이상의 참조 샘플의 필터링 방법은 미리 정의되어 있으며, 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 어떠한 참조 샘플의 필터링 방법이 이용되는지 결정될 수 있다.
디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S1004).
즉, 디코더는 인트라 예측 모드 도출 단계(S1001)에서 도출된 인트라 예측 모드와 참조 샘플 구성 단계(S1002)와 참조 샘플 필터링 단계(S1003)를 통해 획득한 참조 샘플들에 기반하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성(즉, 현재 블록의 예측 샘플의 배열 생성)한다.
디코더는 현재 블록이 INTRA_DC 모드, 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 경계 필터링(boundary filtering)을 수행할 수 있다(S1005).
현재 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, S1005 단계에서 디코더는 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 예측 블록의 좌측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 좌측 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 상측 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, S1005 단계에서 디코더는 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
디코더는 인트라 예측된 블록에 포스트 필터링(post filtering)을 수행한다(S1006).
디코더는 앞서 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 방법을 이용하여 인트라 예측 블록 내 각 샘플 별로 포스트 필터링(post filtering)을 수행함으로써, 최종적으로 현재 블록의 예측 블록(prediction block)(즉, 예측 샘플의 배열)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 디코더는 앞서 실시예 1과 같이 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
또 다른 일례로, 디코더는 앞서 실시예 2와 같이 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다. 일례로, 인트라 예측 모드가 수평 방향 모드인 경우, 예측 샘플의 상측 인접 샘플만을 이용하여 포스트 필터링이 수행될 수 있다. 또는, 인트라 예측 모드가 수직 방향 모드인 경우, 예측 샘플의 좌측 인접 샘플만을 이용하여 포스트 필터링이 수행될 수도 있다.
한편, 도 10에서 제안한 방법은 아래와 같은 방법을 적용함으로써 부호화 성능이 보다 더 최적화 될 수 있다.
1) 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 방법이 사용될 경우, 앞서 도 10에 명시된 참조 샘플 필터링(reference sample filtering)을 사용하지 않는 것이 성능향상에 도움이 될 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 방법이 사용될 경우, 앞서 도 10에서 S1002 단계는 생략될 수 있다.
2) 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 방법이 사용될 경우, 앞서 도 10에 명시된 INTRA_DC 모드, 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)에 사용되는 경계 필터링(boundary filtering)을 사용하지 않는 것이 성능향상에 도움이 될 수도 있다. 즉, 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 방법이 사용될 경우, 앞서 도 10에서 S1005 단계는 생략될 수 있다.
3) 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 방법은 현재 블록의 크기에 따라 사용 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(예를 들어, 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위)의 크기가 미리 정해진 크기와 같거나 작은 경우(예를 들어, 4×4, 또는 너비와 높이의 합이 8), 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 과정이 수행되지 않을 수 있다. 즉, 앞서 도 10에서 S1006 단계를 생략될 수 있다. 다시 말해, 현재 블록의 크기가 미리 정해진 크기 보다 큰 경우에만 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 과정이 수행될 수 있다.
4) 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 방법은 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 사용 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(예를 들어, 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위)의 인트라 예측 모드가 INTRA_PLANAR 및 INTRA_DC인 경우, 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 과정이 수행되지 않을 수 있다. 즉, 앞서 도 10에서 S1006 단계를 생략될 수 있다. 다시 말해, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우에만 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 과정이 수행될 수 있다.
5) 인코더는 각 블록(예를 들어, 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위) 별로 본 발명에서 제안하는 포스트 필터링 방법의 적용 여부를 지시하는 포스트 필터링 플래그(예를 들어, postFilteringFlag)를 디코더에게 전송할 수 있다. 즉, 디코더는 인코더로부터 수신한 포스트 필터링 플래그를 복호화하고, 포스트 필터링 플래그에서 지시된 값에 따라 현재 블록에 포스트 필터링을 적용할지 여부를 결정할 수 있다.
앞서 설명한 1) 내지 5) 방법 중 어느 하나의 방법이 이용될 수도 있으며, 둘 이상의 방법이 결합되어 이용될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시에에 따른 포스트 필터링이 적용된 인트라 예측 모드 기반 디코딩 절차를 예시한다.
도 11에서는 설명의 편의를 위해 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 과정과 현재 블록의 이웃 블록을 기반으로 인트라 예측에 이용되는 참조 샘플을 구성하는 과정이 이미 수행되었다고 가정한다.
도 11을 참조하면, 디코더는 현재 블록에 포스트 필터링(post filetering) 적용 여부를 판단한다(S1101).
예를 들어, 디코더는 현재 블록(예를 들어, 예측 단위)의 크기가 미리 정해진 크기(예를 들어, 4×4) 보다 크면, 현재 블록에 포스트 필터링이 적용된다고 판단할 수 있다.
그리고/또는 디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 미리 정해진 모드(예를 들어, 방향성 모드)인 경우, 현재 블록에 포스트 필터링이 적용된다고 판단할 수 있다.
그리고, 또는 디코더는 인코더로부터 수신한 포스트 필터링 적용 여부를 지시하는 플래그(예를 들어, postFilteringFlag)가 현재 블록에 포스트 필터링 적용을 지시하는 경우(예를 들어, postFilteringFlag=1), 현재 블록에 포스트 필터링이 적용된다고 판단할 수 있다.
S1101 단계에서 판단한 결과, 현재 블록에 포스트 필터링이 적용되는 경우, 디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록(즉, 현재 블록의 예측 샘플의 배열 생성)을 생성한다(S1102).
디코더는 앞서 설명한 방법을 이용하여 인트라 예측 블록 내 각 샘플 별로 포스트 필터링(post filtering)을 수행함으로써, 최종적으로 현재 블록의 예측 블록(prediction block)(즉, 예측 샘플의 배열)을 생성할 수 있다(S1103).
예를 들어, 디코더는 앞서 실시예 1과 같이 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
또 다른 일례로, 디코더는 앞서 실시예 2와 같이 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
반면, S1101 단계에서 판단한 결과, 현재 블록에 포스트 필터링이 적용되지 않는 경우, 디코더는 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다(S1104).
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다.
이때, 참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 하나 이상의 참조 샘플의 필터링 방법은 미리 정의되어 있으며, 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 어떠한 참조 샘플의 필터링 방법이 이용되는지 결정될 수 있다.
디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록(즉, 현재 블록의 예측 샘플의 배열 생성)을 생성한다 (S1105).
디코더는 현재 블록이 INTRA_DC 모드, 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 경계 필터링(boundary filtering)을 수행할 수 있다(S1106).
현재 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, 디코더는 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 예측 블록의 좌측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 좌측 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 상측 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, 디코더는 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시에에 따른 포스트 필터링이 적용된 인트라 예측 모드 기반 디코딩 절차를 예시한다.
도 12에서는 설명의 편의를 위해 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 과정과 현재 블록의 이웃 블록을 기반으로 인트라 예측에 이용되는 참조 샘플을 구성하는 과정이 이미 수행되었다고 가정한다.
도 12를 참조하면, 디코더는 현재 예측 단위의 크기가 4×4 보다 작고, 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드가 1보다 큰지(즉, 방향성 모드인지) 판단한다(S1201).
S1201 단계에서 판단한 결과, 현재 예측 단위의 크기가 4×4 보다 작거나 또는 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드가 1보다 작은 경우, 디코더는 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)를 0으로 셋팅한다(S1202).
반면, S1201 단계에서 판단한 결과, 현재 예측 단위의 크기가 4×4 보다 작고 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드가 1보다 큰 경우, 디코더는 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)를 1로 셋팅한다(S1203).
디코더는 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)가 1인지 여부를 판단한다(S1204).
S1204 단계에서 판단한 결과, 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)가 1이 아닌 경우, 디코더는 참조 샘플의 필터링을 수행한다(S1205).
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다.
이때, 참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 하나 이상의 참조 샘플의 필터링 방법은 미리 정의되어 있으며, 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 어떠한 참조 샘플의 필터링 방법이 이용되는지 결정될 수 있다.
디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S1206).
반면 S1204 단계에서 판단한 결과, 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)가 1인 경우, 디코더는 참조 샘플의 필터링을 수행하지 않고, 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S1206).
디코더는 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)가 1인지 여부를 판단한다(S1207).
S1207 단계에서 판단한 결과, 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)가 1이 아닌 경우, 디코더는 현재 블록이 INTRA_DC 모드, 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 경계 필터링(boundary filtering)을 수행한다(S1208).
현재 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, 디코더는 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 예측 블록의 좌측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 좌측 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 상측 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, 디코더는 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
S1207 단계에서 판단한 결과, 포스트 필터링 관련 변수(예를 들어, postFilterFlag)가 1인 경우, 디코더는 앞서 설명한 방법을 이용하여 인트라 예측 블록 내 각 샘플 별로 포스트 필터링(post filtering)을 수행한다(S1209).
예를 들어, 디코더는 앞서 실시예 1과 같이 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
또 다른 일례로, 디코더는 앞서 실시예 2와 같이 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
이처럼, 현재 블록에 포스트 필터링이 적용되는 경우, S1209 단계와 같이 포스트 필터링이 수행된 예측 블록(prediction block)(즉, 예측 샘플의 배열)이 최종적으로 생성되고, 현재 블록에 포스트 필터링이 적용되지 않는 경우 S1208 단계와 같이 경계 필터링(boundary filtering)이 수행된 예측 블록(prediction block)(즉, 예측 샘플의 배열)이 최종적으로 생성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
도 13에서는 설명의 편의를 위해 인트라 예측부(182, 도 1 참조; 262, 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인트라 예측부(182, 262)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 13을 참조하면, 인트라 예측부(182, 262)는 앞서 도 1 내지 도 12에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인트라 예측부(182, 262)는 예측 모드 도출부(1301), 참조 샘플 구성부(1302), 예측 블록 생성부(1303), 포스트 필터링부(1303)을 포함하여 구성될 수 있다.
예측 모드 도출부(1301)는 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출(derivation)한다.
이때, 앞서 표 1 및 도 6에서 설명한 바와 같이, 인트라 예측에서는 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플의 위치에 대한 예측 방향을 가질 수 있다.
참조 샘플 구성부(1302)는 현재 블록의 인트라 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)들을 구성(construction)한다.
이때, 참조 샘플 구성부(1302)는 현재 블록의 주변 샘플들(neighboring samples)이 예측에 사용될 수 있는지 확인하고, 현재 블록의 인트라 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)들을 구성할 수 있다.
인트라 예측에서 현재 블록(예를 들어, 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위)의 주변 샘플들은 nS×nS 크기의 현재 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들, 현재 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들 및 현재 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 의미할 수 있다.
그러나, 현재 블록의 주변 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 참조 샘플 구성부(1302)는 이용 가능한 샘플들로부터 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
또한, 참조 샘플 구성부(1302)는 참조 샘플의 필터링을 수행할 수도 있다. 이때, 참조 샘플 구성부(1302)는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수도 있다.
이때, 참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 하나 이상의 참조 샘플의 필터링 방법은 미리 정의되어 있으며, 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 어떠한 참조 샘플의 필터링 방법이 이용되는지 결정될 수 있다.
예측 블록 생성부(1303)는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
예측 블록 생성부(1303)는 예측 모드 도출부(1301)에서 도출된 인트라 예측 모드와 참조 샘플 구성부(1302)에서 구성된 참조 샘플들에 기반하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성(즉, 현재 블록의 예측 샘플의 배열 생성)한다.
또한, 예측 블록 생성부(1303)는 현재 블록이 INTRA_DC 모드, 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 경계 필터링(boundary filtering)을 수행할 수도 있다.
현재 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, 예측 블록 생성부(1303)는 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 예측 블록의 좌측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 좌측 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 인접한 예측 블록 내 샘플, 즉 예측 블록 내 가장 상측 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, 예측 블록 생성부(1303)는 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
포스트 필터링부(1303)는 인트라 예측된 블록에 포스트 필터링(post filtering)을 수행한다.
이때, 포스트 필터링부(1303)는 인코더로부터 수신한 포스트 필터링의 적용 여부를 지시하는 정보에 기반하여 현재 블록에 포스트 필터링의 적용 여부를 결정할 수 있다.
또는, 포스트 필터링부(1303)는 현재 블록의 크기가 미리 정해진 크기 보다 큰 경우 및/또는 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우 현재 블록에 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 현재 블록에 포스트 필터링이 적용되는 경우, 앞서 참조 샘플 구성부(1302)는 참조 샘플 필터링을 수행하지 않을 수도 있으며, 또는 예측 블록 생성부(1303)는 경계 필터링을 수행하지 않을 수도 있다.
포스트 필터링부(1303)는 앞서 실시예 1 또는 실시예 2에서 설명한 방법을 이용하여 인트라 예측 블록 내 각 샘플 별로 포스트 필터링(post filtering)을 수행함으로써, 최종적으로 현재 블록의 예측 블록(prediction block)(즉, 예측 샘플의 배열)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 디코더는 앞서 실시예 1과 같이 인코더로부터 수신한 필터 인덱스에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다.
또 다른 일례로, 디코더는 앞서 실시예 2와 같이 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정된 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 필터 계수를 이용하여 현재 블록 내 예측 샘플 별로 포스트 필터링을 수행할 수 있다. 일례로, 인트라 예측 모드가 수평 방향 모드인 경우, 예측 샘플의 상측 인접 샘플만을 이용하여 포스트 필터링이 수행될 수 있다. 또는, 인트라 예측 모드가 수직 방향 모드인 경우, 예측 샘플의 좌측 인접 샘플만을 이용하여 포스트 필터링이 수행될 수도 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (13)

  1. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 단계;
    상기 현재 블록의 이웃 샘플로부터 상기 현재 블록의 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)을 구성하는 단계;
    상기 참조 샘플을 이용하여 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록 내 예측 샘플 별로 상기 예측 샘플의 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링(post filtering)을 수행하는 단계를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    인코딩 장치로부터 필터 인덱스를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 필터 인덱스에 따라 상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 상기 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수가 결정되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드에 따라 상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플 및/또는 상기 포스트 필터링에 이용되는 필터 계수가 정해지는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드가 수평 방향 모드인 경우, 상기 예측 샘플의 상측 인접 샘플만을 이용하여 상기 포스트 필터링이 수행되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드가 수직 방향 모드인 경우, 상기 예측 샘플의 좌측 인접 샘플만을 이용하여 상기 포스트 필터링이 수행되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링의 적용 여부를 지시하는 정보를 인코딩 장치로부터 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 정보에 따라 상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링의 적용 여부가 결정되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 예측 샘플의 좌측 인접 샘플 및/또는 상측 인접 샘플을 이용하여 상기 포스트 필터링이 수행되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플은 상기 포스트 필터링이 적용되기 전 샘플인 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 필터링에 이용되는 인접 샘플은 상기 포스트 필터링이 적용된 샘플인 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록의 크기가 미리 정해진 크기 보다 큰 경우 및/또는 상기 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우 상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링이 적용되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링이 적용되는 경우, 상기 참조 샘플에 필터링이 적용되지 않는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 현재 블록에 상기 포스트 필터링이 적용되는 경우, 상기 인트라 예측 모드가 DC 모드(DC 모드), 수평 방향 모드(horizontal mode), 수직 방향 모드(vertical mode)라도 상기 예측 블록 내 가장 좌측 샘플 및/또는 가장 상측 샘플에 필터링이 적용되지 않는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  13. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출하는 예측 모드 도출부;
    상기 현재 블록의 이웃 샘플로부터 상기 현재 블록의 예측에 사용할 참조 샘플(reference sample)을 구성하는 참조 샘플 구성부;
    상기 참조 샘플을 이용하여 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부; 및
    상기 예측 블록 내 예측 샘플 별로 상기 예측 샘플의 인접 샘플을 이용하여 포스트 필터링(post filtering)을 수행하는 포스트 필터링부를 포함하는 장치.
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