WO2017069590A1 - 영상 코딩 시스템에서 모델링 기반 영상 디코딩 방법 및 장치 - Google Patents

영상 코딩 시스템에서 모델링 기반 영상 디코딩 방법 및 장치 Download PDF

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손은용
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Definitions

  • the present invention relates to image coding technology, and more particularly, to a modeling-based image decoding method and apparatus in an image coding system.
  • the demand for high resolution and high quality images such as high definition (HD) images and ultra high definition (UHD) images is increasing in various fields.
  • the higher the resolution and the higher quality of the image data the more information or bit rate is transmitted than the existing image data. Therefore, the image data can be transmitted by using a medium such as a conventional wired / wireless broadband line or by using a conventional storage medium. In the case of storage, the transmission cost and the storage cost are increased.
  • a high efficiency image compression technique is required to effectively transmit, store, and reproduce high resolution, high quality image information.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving image coding efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for reducing the amount of data for residual information of a current block by improving the efficiency of a prediction mode.
  • Another technical problem of the present invention is to provide an efficient image decoding method and apparatus based on a prediction mode using information of neighboring blocks of a current block.
  • Another technical problem of the present invention is to provide an efficient image decoding method and apparatus based on a prediction mode using a correlation between a prediction sample and a reconstruction sample of a neighboring block of a current block.
  • a decoding apparatus for performing image decoding.
  • the apparatus may further include an entropy decoding unit configured to derive a prediction mode of a current block, and generate a prediction block of the current block based on the prediction mode of the current block, derive a neighboring block of the current block, and restore the neighboring block. Deriving correlation information based on a prediction block of the block and the neighboring block, deriving a modified prediction block of the current block based on the prediction block and the correlation information of the current block, And a prediction unit for deriving a reconstruction block of the current block based on a modified prediction block.
  • an image encoding method performed by an encoding apparatus.
  • the method may include deriving a prediction mode of a current block, generating a prediction block of the current block based on the prediction mode of the current block, determining a neighboring block of the current block, and reconstructed block of the neighboring block. Generating correlation information based on a prediction block of the neighboring block, deriving a modified prediction block of the current block based on the prediction block of the current block and the correlation information, and the current block Generating residual information based on the original block and the modified prediction block, and encoding and outputting prediction mode information and the residual information of the current block.
  • an encoding apparatus for performing image encoding.
  • the apparatus derives a prediction mode, generates a prediction block of the current block based on the prediction mode of the current block, determines a neighboring block of the current block, and predicts a reconstruction block of the neighboring block and the neighboring block.
  • Generate correlation information based on the block derive a modified prediction block of the current block based on the prediction block of the current block and the correlation information, and the original block and the modified prediction of the current block
  • a prediction unit for generating residual information based on the block
  • an entropy encoding unit for encoding and outputting prediction mode information about the current block and the residual information.
  • information on the prediction of the neighboring block of the current block can be used for prediction of the current block, thereby making it possible to more efficiently reconstruct a complex image.
  • the prediction of the current block can be performed in consideration of the correlation between the predicted sample and the reconstructed sample of the neighboring block, thereby making it possible to more efficiently reconstruct a complex image.
  • the prediction performance can be improved by performing prediction of the current block in consideration of the correlation between the prediction sample and the reconstruction sample of the neighboring block, thereby improving the overall coding efficiency by reducing the data amount of the residual information. Can be.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates an example of an intra prediction mode based on linear modeling.
  • FIG. 4 illustrates an example of a method of deriving a modified prediction block of a current block.
  • FIG. 5 illustrates an example of improving a prediction block of a current block through linear modeling of a correlation between a reconstructed block of a neighboring block and a prediction block of the neighboring block.
  • FIG. 6 illustrates an example of a method of improving a prediction block of the current block based on correlation information on a sample basis.
  • FIG. 7 illustrates an example of deriving a modified prediction sample of the current block by reflecting a difference value between samples of the reconstructed block of the neighboring block and the phase of the prediction block of the neighboring block; It shows by way of example.
  • FIG. 8 schematically illustrates a video encoding method by an encoding device according to the present invention.
  • FIG. 9 schematically illustrates a video decoding method by a decoding apparatus according to the present invention.
  • each of the components in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions in the video encoding apparatus / decoding apparatus, each component is a separate hardware or separate software It does not mean that it is implemented.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the encoding apparatus 100 may include a picture splitter 105, a predictor 110, a transformer 115, a quantizer 120, an entropy encoder 130, and an inverse quantizer 135. , An inverse transform unit 140, a filter unit 145, and a memory 150.
  • the picture divider 105 may include an image divider or may be called an image divider.
  • the memory 150 may include a decoded picture buffer (DPB) or may be referred to as a DPB.
  • DPB decoded picture buffer
  • FIG. 1 illustrates that the inter predictor and the intra predictor are separately configured, this is an example, and the encoding apparatus 100 may include a predictor 110 including an inter predictor and an intra predictor. In addition, although not shown, the encoding apparatus may further include a reordering unit.
  • the picture dividing unit 105 may divide the input picture into at least one processing unit block.
  • the block as the processing unit may be a prediction unit (PU), a transform unit (TU), or a coding unit (CU).
  • a picture may be composed of a plurality of coding tree units (CTUs), and each CTU may be split into CUs in a quad-tree structure.
  • a CU may be divided into quad tree structures with CUs of a lower depth.
  • PU and TU may be obtained from a CU.
  • a PU may be partitioned from a CU into a symmetrical or asymmetrical square structure.
  • the TU may also be divided into quad tree structures from the CU.
  • the predictor 110 includes an inter predictor for performing inter prediction and an intra predictor for performing intra prediction, as described below.
  • the prediction unit 110 performs prediction on the processing unit of the picture in the picture division unit 105 to generate a prediction block including a prediction sample (or a prediction sample array).
  • the processing unit of the picture in the prediction unit 110 may be a CU, a TU, or a PU.
  • the prediction unit 110 may determine whether the prediction performed on the processing unit is inter prediction or intra prediction, and determine specific contents (eg, prediction mode, etc.) of each prediction method.
  • the processing unit in which the prediction is performed and the processing unit in which the details of the prediction method and the prediction method are determined may be different.
  • the prediction method and the prediction mode may be determined in units of PUs, and the prediction may be performed in units of TUs.
  • a prediction block may be generated by performing prediction based on information of at least one picture of a previous picture and / or a subsequent picture of the current picture.
  • a prediction block may be generated by performing prediction based on pixel information in a current picture.
  • a skip mode, a merge mode, an advanced motion vector prediction (AMVP), and the like can be used.
  • a reference picture may be selected for a PU and a reference block corresponding to the PU may be selected.
  • the reference block may be selected in units of integer pixels (or samples) or fractional pixels (or samples).
  • a predictive block is generated in which a residual signal with the PU is minimized and the size of the motion vector is also minimized.
  • the prediction block may be generated in integer pixel units, or may be generated in sub-pixel units such as 1/2 pixel unit or 1/4 pixel unit.
  • the motion vector may also be expressed in units of integer pixels or less.
  • Information such as an index of a reference picture selected through inter prediction, a motion vector difference (MDV), a motion vector predictor (MVP), a residual signal, and the like may be entropy encoded and transmitted to a decoding apparatus.
  • MDV motion vector difference
  • MVP motion vector predictor
  • the residual may be used as the reconstructed block, and thus the residual may not be generated, transformed, quantized, or transmitted.
  • a prediction mode When performing intra prediction, a prediction mode may be determined in units of PUs, and prediction may be performed in units of PUs. In addition, a prediction mode may be determined in units of PUs, and intra prediction may be performed in units of TUs.
  • the prediction mode may have, for example, 33 directional prediction modes and at least two non-directional modes.
  • the non-directional mode may include a DC prediction mode and a planner mode (Planar mode).
  • a prediction block may be generated after applying a filter to a reference sample.
  • whether to apply the filter to the reference sample may be determined according to the intra prediction mode and / or the size of the current block.
  • the residual value (the residual block or the residual signal) between the generated prediction block and the original block is input to the converter 115.
  • the prediction mode information, the motion vector information, etc. used for the prediction are encoded by the entropy encoding unit 130 together with the residual value and transmitted to the decoding apparatus.
  • the transform unit 115 performs transform on the residual block in units of transform blocks and generates transform coefficients.
  • the transform block is a rectangular block of samples to which the same transform is applied.
  • the transform block can be a transform unit (TU) and can have a quad tree structure.
  • the transformer 115 may perform the transformation according to the prediction mode applied to the residual block and the size of the block.
  • the residual block is transformed using a discrete sine transform (DST), otherwise the residual block is transformed into a DCT (Discrete). Can be transformed using Cosine Transform.
  • DST discrete sine transform
  • DCT Discrete
  • the transform unit 115 may generate a transform block of transform coefficients by the transform.
  • the quantization unit 120 may generate quantized transform coefficients by quantizing the residual values transformed by the transform unit 115, that is, the transform coefficients.
  • the value calculated by the quantization unit 120 is provided to the inverse quantization unit 135 and the rearrangement unit.
  • the reordering unit rearranges the quantized transform coefficients provided from the quantization unit 120. By rearranging the quantized transform coefficients, the encoding efficiency of the entropy encoding unit 130 may be increased.
  • the reordering unit may rearrange the quantized transform coefficients in the form of a 2D block into a 1D vector form through a coefficient scanning method.
  • the entropy encoding unit 130 may output a bitstream by entropy coding a symbol according to a probability distribution based on quantized transform values rearranged by the reordering unit or encoding parameter values calculated in a coding process. Can be.
  • the entropy encoding method receives a symbol having various values and expresses it as a decodable column while removing statistical redundancy.
  • the symbol means a syntax element, a coding parameter, a value of a residual signal, etc., to be encoded / decoded.
  • An encoding parameter is a parameter necessary for encoding and decoding, and may include information that may be inferred in the encoding or decoding process as well as information encoded by an encoding device and transmitted to the decoding device, such as a syntax element. It means the information you need when you do.
  • the encoding parameter may be, for example, a value such as an intra / inter prediction mode, a moving / motion vector, a reference image index, a coding block pattern, a residual signal presence, a transform coefficient, a quantized transform coefficient, a quantization parameter, a block size, block partitioning information, or the like. May include statistics.
  • the residual signal may mean a difference between the original signal and the prediction signal, and a signal in which the difference between the original signal and the prediction signal is transformed or a signal in which the difference between the original signal and the prediction signal is converted and quantized It may mean.
  • the residual signal may be referred to as a residual block in the block unit, and the residual sample in the sample unit.
  • Encoding methods such as exponential golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC) may be used for entropy encoding.
  • the entropy encoding unit 130 may store a table for performing entropy encoding, such as a variable length coding (VLC) table, and the entropy encoding unit 130 may store the variable length coding. Entropy encoding can be performed using the (VLC) table.
  • the entropy encoding unit 130 derives the binarization method of the target symbol and the probability model of the target symbol / bin, and then uses the derived binarization method or the probability model to entropy. You can also perform encoding.
  • the entropy encoding unit 130 may apply a constant change to a parameter set or syntax to be transmitted.
  • the inverse quantizer 135 inversely quantizes the quantized values (quantized transform coefficients) in the quantizer 120, and the inverse transformer 140 inversely transforms the inverse quantized values in the inverse quantizer 135.
  • the residual value (or the residual sample or the residual sample array) generated by the inverse quantizer 135 and the inverse transform unit 140 and the prediction block predicted by the predictor 110 are added together to reconstruct the sample (or the reconstructed sample array).
  • a reconstructed block including a may be generated.
  • a reconstructed block is generated by adding a residual block and a prediction block through an adder.
  • the adder may be viewed as a separate unit (restore block generation unit) for generating a reconstruction block.
  • the filter unit 145 may apply a deblocking filter, an adaptive loop filter (ALF), and a sample adaptive offset (SAO) to the reconstructed picture.
  • ALF adaptive loop filter
  • SAO sample adaptive offset
  • the deblocking filter may remove distortion generated at the boundary between blocks in the reconstructed picture.
  • the adaptive loop filter may perform filtering based on a value obtained by comparing the reconstructed image with the original image after the block is filtered through the deblocking filter. ALF may be performed only when high efficiency is applied.
  • the SAO restores the offset difference from the original image on a pixel-by-pixel basis for the residual block to which the deblocking filter is applied, and is applied in the form of a band offset and an edge offset.
  • the filter unit 145 may not apply filtering to the reconstructed block used for inter prediction.
  • the memory 150 may store the reconstructed block or the picture calculated by the filter unit 145.
  • the reconstructed block or picture stored in the memory 150 may be provided to the predictor 110 that performs inter prediction.
  • the video decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230, and a filter unit 235 and a memory 240. can do.
  • the memory 240 may include a decoded picture buffer (DPB) or may be referred to as a DPB.
  • DPB decoded picture buffer
  • FIG. 2 illustrates that the inter predictor and the intra predictor are separately configured, this is an example, and the decoding apparatus 200 may include a predictor 230 including an inter predictor and an intra predictor.
  • the encoding apparatus may further include a reordering unit.
  • the input bitstream may be decoded according to a procedure in which image information is processed in the video encoding apparatus.
  • the entropy decoding unit 210 may entropy decode the input bitstream according to a probability distribution to generate symbols including symbols in the form of quantized coefficients.
  • the entropy decoding method is a method of generating each symbol by receiving a binary string.
  • the entropy decoding method is similar to the entropy encoding method described above.
  • VLC variable length coding
  • 'VLC' variable length coding
  • CABAC CABAC
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and decodes syntax element information and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in a previous step.
  • the context model may be determined using the context model, the probability of occurrence of a bin may be predicted according to the determined context model, and arithmetic decoding of the bin may be performed to generate a symbol corresponding to the value of each syntax element. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model by using the information of the decoded symbol / bin for the context model of the next symbol / bean after determining the context model.
  • Information for generating the prediction block among the information decoded by the entropy decoding unit 210 is provided to the predictor 230, and a residual value where entropy decoding is performed by the entropy decoding unit 210, that is, a quantized transform coefficient Can be entered into the reordering unit.
  • the reordering unit may reorder the information of the bitstream, that is, the quantized transform coefficients, entropy decoded by the entropy decoding unit 210 based on a method of reordering the encoding apparatus.
  • the reordering unit may reorder the coefficients expressed in the form of a one-dimensional vector by restoring the coefficients in the form of a two-dimensional block.
  • the reordering unit may generate an array of coefficients (quantized transform coefficients) in the form of a 2D block by scanning coefficients based on the prediction mode applied to the current block (transform block) and the size of the transform block.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization based on the quantization parameter provided by the encoding apparatus and the coefficient values of the rearranged block.
  • the inverse transform unit 225 may perform inverse DCT and / or inverse DST on the DCT and the DST performed by the transform unit of the encoding apparatus with respect to the quantization result performed by the video encoding apparatus.
  • the inverse transformation may be performed based on a transmission unit determined by the encoding apparatus or a division unit of an image.
  • the DCT and / or DST in the encoding unit of the encoding apparatus may be selectively performed according to a plurality of pieces of information, such as a prediction method, a size and a prediction direction of the current block, and the inverse transformer 225 of the decoding apparatus may be Inverse transformation may be performed based on the performed transformation information.
  • the prediction unit 230 may include prediction samples (or prediction sample arrays) based on prediction block generation related information provided by the entropy decoding unit 210 and previously decoded block and / or picture information provided by the memory 240.
  • a prediction block can be generated.
  • intra prediction for generating a prediction block based on pixel information in the current picture may be performed.
  • inter prediction on the current PU may be performed based on information included in at least one of a previous picture or a subsequent picture of the current picture.
  • motion information required for inter prediction of the current PU provided by the video encoding apparatus for example, a motion vector, a reference picture index, and the like, may be derived by checking a skip flag, a merge flag, and the like received from the encoding apparatus.
  • a prediction block may be generated such that a residual signal with a current block is minimized and a motion vector size is also minimized.
  • the motion information derivation scheme may vary depending on the prediction mode of the current block.
  • Prediction modes applied for inter prediction may include an advanced motion vector prediction (AMVP) mode, a merge mode, and the like.
  • AMVP advanced motion vector prediction
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a merge candidate list by using the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and / or the motion vector corresponding to the Col block, which is a temporal neighboring block.
  • the motion vector of the candidate block selected from the merge candidate list is used as the motion vector of the current block.
  • the encoding apparatus may transmit, to the decoding apparatus, a merge index indicating a candidate block having an optimal motion vector selected from candidate blocks included in the merge candidate list. In this case, the decoding apparatus may derive the motion vector of the current block by using the merge index.
  • the encoding device and the decoding device use a motion vector corresponding to a motion vector of a reconstructed spatial neighboring block and / or a Col block, which is a temporal neighboring block, and a motion vector.
  • a predictor candidate list may be generated. That is, the motion vector of the reconstructed spatial neighboring block and / or the Col vector, which is a temporal neighboring block, may be used as a motion vector candidate.
  • the encoding apparatus may transmit the predicted motion vector index indicating the optimal motion vector selected from the motion vector candidates included in the list to the decoding apparatus. In this case, the decoding apparatus may select the predicted motion vector of the current block among the motion vector candidates included in the motion information candidate list using the motion vector index.
  • the encoding apparatus may obtain a motion vector difference MVD between the motion vector MV of the current block and the motion vector predictor MVP, and may encode the same and transmit the encoded motion vector to the decoding device. That is, MVD may be obtained by subtracting MVP from MV of the current block.
  • the decoding apparatus may decode the received motion vector difference and derive the motion vector of the current block through the addition of the decoded motion vector difference and the motion vector predictor.
  • the encoding apparatus may also transmit a reference picture index or the like indicating the reference picture to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may predict the motion vector of the current block using the motion information of the neighboring block, and may derive the motion vector for the current block using the residual received from the encoding apparatus.
  • the decoding apparatus may generate a prediction block for the current block based on the derived motion vector and the reference picture index information received from the encoding apparatus.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate the merge candidate list using the motion information of the reconstructed neighboring block and / or the motion information of the call block. That is, the encoding apparatus and the decoding apparatus may use this as a merge candidate for the current block when there is motion information of the restored neighboring block and / or the call block.
  • the encoding apparatus may select a merge candidate capable of providing an optimal encoding efficiency among the merge candidates included in the merge candidate list as motion information for the current block.
  • a merge index indicating the selected merge candidate may be included in the bitstream and transmitted to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may select one of the merge candidates included in the merge candidate list by using the transmitted merge index, and determine the selected merge candidate as motion information of the current block. Therefore, when the merge mode is applied, motion information corresponding to the reconstructed neighboring block and / or the call block may be used as the motion information of the current block.
  • the decoding apparatus may reconstruct the current block by adding the prediction block and the residual transmitted from the encoding apparatus.
  • the motion information of the reconstructed neighboring block and / or the motion information of the call block may be used to derive the motion information of the current block.
  • the encoding apparatus does not transmit syntax information such as residual to the decoding apparatus other than information indicating which block motion information to use as the motion information of the current block.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate the prediction block of the current block by performing motion compensation on the current block based on the derived motion information.
  • the prediction block may mean a motion compensated block generated as a result of performing motion compensation on the current block.
  • the plurality of motion compensated blocks may constitute one motion compensated image.
  • the reconstruction block may be generated using the prediction block generated by the predictor 230 and the residual block provided by the inverse transform unit 225.
  • the reconstructed block is generated by combining the prediction block and the residual block in the adder.
  • the adder may be viewed as a separate unit (restore block generation unit) for generating a reconstruction block.
  • the reconstruction block includes a reconstruction sample (or reconstruction sample array) as described above
  • the prediction block includes a prediction sample (or a prediction sample array)
  • the residual block is a residual sample (or a residual sample). Array).
  • a reconstructed sample (or reconstructed sample array) may be expressed as the sum of the corresponding predictive sample (or predictive sample array) and the residual sample (residual sample array).
  • the residual is not transmitted for the block to which the skip mode is applied, and the prediction block may be a reconstruction block.
  • the reconstructed block and / or picture may be provided to the filter unit 235.
  • the filter unit 235 may apply deblocking filtering, sample adaptive offset (SAO), and / or ALF to the reconstructed block and / or picture.
  • SAO sample adaptive offset
  • the memory 240 may store the reconstructed picture or block to use as a reference picture or reference block and provide the reconstructed picture to the output unit.
  • the decoding apparatus 200 may further include a parsing unit (not shown) for parsing information related to the encoded image included in the bitstream.
  • the parsing unit may include the entropy decoding unit 210 or may be included in the entropy decoding unit 210. Such a parser may also be implemented as one component of the decoder.
  • the encoding apparatus may generate a prediction block of the current block based on inter prediction through the inter prediction unit or intra prediction through the intra prediction unit, with respect to the current block, and based on the prediction block.
  • the signal may be encoded through a transform unit, a quantization unit, and an entropy encoding unit.
  • the prediction block generated by the inter predictor or the intra predictor may be a prediction block of a spatial domain.
  • the neighboring block of the current block that is, the information about the neighboring block of the current block is independently used.
  • a prediction block can be generated.
  • the prediction block of the current block may be generated using only the neighbor reference samples of the current block without considering the information of the neighboring block.
  • LMIP linear modeling based intra prediction
  • the method according to the present invention may be applied not only to the case where the intra prediction mode is applied to the current block but also to the case where the inter prediction mode is applied to the current block in order to increase the prediction efficiency.
  • the encoding device / decoding device may generate the prediction block of the current block based on the derived intra prediction mode.
  • the encoding device / decoding device may select one neighboring block among the neighboring blocks of the current block and derive correlation information based on the reconstruction block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block. have. That is, correlation information for improvement of the prediction block of the current block may be derived based on the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block. If the prediction mode of the current block is an intra prediction mode, the encoding device / decoding device may derive the modified prediction block of the current block based on the correlation information.
  • the correlation information may be derived through linear modeling of the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block.
  • the correlation information may include weight, information on an offset, and / or information on a difference value corresponding to a sample, and may be improved based on the prediction block and the correlation information of the current block.
  • a modified prediction block can be derived.
  • the encoding device / decoding device may derive the modified prediction block by improving the prediction block of the current block generated through the prediction mode.
  • the prediction mode may be one of an intra prediction mode and an inter prediction mode.
  • the encoding device / decoding device may derive the prediction mode of the current block to be encoded / decoded, and generate a prediction block based on the prediction mode in the current block (S400).
  • the encoding device / decoding device may select a neighboring block having a high similarity to the current block (S410).
  • the neighboring block having a high similarity with the current block may be selected using sum of absolute differences (SAD) or sum of squared differences (SSD) between the prediction block of the current block and the neighboring block. That is, it may be selected based on a difference value between samples according to a phase between the prediction block of the current block and the samples of the neighboring block.
  • the encoding apparatus may select a neighboring block having a minimum difference value between the current block and samples according to a phase among neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring block having a high similarity with the current block may be selected through rate distortion optimization (RDO) according to the relationship between the prediction block of the current block and the neighboring block of the current block.
  • RDO rate distortion optimization
  • a neighboring block having a high similarity to the current block may be derived as a neighboring block for minimizing a rate distortion (RD) cost according to the method of the present invention among neighboring blocks of the current block. That is, the encoding apparatus derives the modified prediction block of each current block through each neighboring block, and compares each modified prediction block and the original block of the current block to obtain the most similar modified prediction block. You can select the block around.
  • a method of selecting a neighboring block having a high similarity with the current block various methods may be used as well as the above-described method, and the similarity between the current block and the neighboring block may be compared.
  • the encoding device / decoding device may derive the reconstruction block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block (S420).
  • the encoding device / decoding device may calculate parameters ⁇ and ⁇ or calculate parameter ⁇ based on the reconstruction block and the prediction block (S430). That is, the encoding device / decoding device may derive correlation information based on the reconstruction block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block. In other words, the encoding device / decoding device may derive correlation information about the prediction block of the current block based on the reconstruction block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block.
  • the encoding device / decoding device may derive a weight and an offset for the improvement of the current block through a least square method (LSM) for the reconstruction block and the prediction block.
  • LSM least square method
  • Information about the weight and the offset may be included in the correlation information.
  • the encoding device / decoding device may derive difference values between samples of the reconstruction block and the prediction block.
  • Information on the difference value may be included in the correlation information.
  • the encoding device / decoding device may improve the prediction block of the current block based on the weight and the offset or improve the prediction block of the current block based on the difference value (S440). That is, the encoding device / decoding device may derive a modified prediction block of the current block based on the prediction block of the current block and the correlation information.
  • FIG. 5 illustrates an example of improving a prediction block of a current block through linear modeling of a correlation between a reconstructed block of a neighboring block and a prediction block of the neighboring block.
  • correlation information between a reconstructed block (or reconstructed sample) of a neighboring block of the current block and a predicted block (or predictive sample) of the neighboring block may be derived through linear modeling.
  • the correlation information may include information about a weight and an offset, and may derive a modified prediction block of the current block based on the weight and the offset.
  • the weight and offset may be applied in block units, the weight may be referred to as block weight, and the offset may be referred to as block offset.
  • the modified prediction block P ′ for the current block may be derived based on correlation information derived through the linear modeling from the prediction block P generated through the prediction mode.
  • the modified prediction block P ' may be derived based on the following equation.
  • P (x, y) is the prediction sample value of the prediction block of the current block
  • P '(x, y) is the prediction sample value of the modified prediction block of the current block
  • ⁇ is the block unit weight
  • ⁇ is The block unit offset is indicated.
  • the block unit weight and the block unit offset may be derived based on a least square method (LSM).
  • the least squares method may be called a least squares method.
  • the block unit weight may be derived based on the following equation.
  • Pred A represents a prediction block of the neighboring block
  • Rec A represents a reconstructed block of the neighboring block.
  • R (A, B) can be derived based on the following equation.
  • M (A) represents the average of A
  • M (B) represents the average of B
  • the block unit offset may be derived based on the following equation.
  • ⁇ represents the block unit weight
  • the block unit weight may be derived based on the following equation.
  • Pred A (i) represents the i-th prediction sample value of the prediction block of the neighboring block
  • Rec A (i) represents the i-th reconstruction sample value of the reconstruction block of the neighboring block.
  • the block unit offset may be derived based on the following equation.
  • ⁇ represents the block unit weight
  • the modified prediction block of the current block may be derived by applying the block unit weight ⁇ and the block unit weight ⁇ calculated through the least square method of the reconstruction sample of the neighboring block and the prediction sample of the neighboring block to Equation 1 described above. Can be.
  • correlation information in block units may be derived based on the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block, but the reconstructed block of the neighboring block and the predicted block of the neighboring block may be derived.
  • the correlation information may be derived through linear modeling of each sample unit in the block, and the modified prediction block of the current block may be derived based on the correlation information derived through the linear modeling. That is, a sample unit weight and a sample unit offset corresponding to each prediction sample of the prediction block of the current block may be derived and applied to each prediction sample to derive the modified prediction block of the current block.
  • an optimal sample unit for the prediction sample of the current block through linear modeling of the reconstruction sample of the neighboring block corresponding to each prediction sample of the prediction block of the current block and the prediction sample of the neighboring block.
  • a weighted value and a sample unit offset may be derived, and the modified prediction block may be derived by applying the sample unit weight and the sample unit offset to each prediction sample of the prediction block of the current block. That is, the method of the embodiment illustrated in FIG. 5 may be referred to as an overall method of improving the prediction block of the current block on a block basis, and the method of the following embodiment may be performed to improve the prediction block of the current block on a sample basis. It's a local way.
  • correlation information of the sample unit is derived from the information of the neighboring block of the current block, that is, through linear modeling of the sample unit of the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block.
  • Modified prediction samples of the modified prediction block of the current block may be derived based on correlation information of a sample unit.
  • the prediction sample 610 of the current block represents a prediction sample of the current block which is a derivation target of the sample of the modified prediction block. As shown in FIG.
  • a prediction block of the current block is derived based on a prediction mode, and a sample weight and sample unit offset for the prediction sample 610 are applied to the prediction sample 610 to predict the prediction sample.
  • a modified prediction sample 620 corresponding to may be derived.
  • the sample unit weight and the sample unit offset may include a first region including a reconstructed sample 630 of the neighboring block corresponding to the prediction sample 610 and a prediction sample of the neighboring block corresponding to the prediction sample 610. It may be derived based on the second area in which 640 is included.
  • the first region may be called a first mask, and the second region may be called a second mask.
  • the size of the first region and the second region may be the same.
  • sizes of the first region and the second region may be 3x3 size, 5x5 size, or various sizes other than the above-described size, as shown in FIG. 6.
  • the current block of the current block is based on reconstructed samples included in the first region and prediction samples included in the second region.
  • the sample unit weight and the sample unit offset of the prediction sample 610 may be derived.
  • the sample unit weight may be derived based on Equation 5 described above with respect to the reconstructed samples included in the first region and the predicted samples included in the second region.
  • the sample unit offset may be derived based on Equation 6 for the reconstructed samples included in the first region and the predicted samples included in the second region.
  • I of Equation 5 and Equation 6 may be 9.
  • the above-described method may be applied to all samples in the prediction block of the current block to improve the prediction block and to derive the modified prediction block.
  • the modified prediction of the current block is reflected by reflecting the difference between the sample value of the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block.
  • the block can be derived. That is, the difference value between the samples according to the phase of the reconstruction block and the prediction block may be used to derive the modified prediction block of the current block.
  • FIG. 7 illustrates an example of deriving a modified prediction sample of the current block by reflecting a difference value between samples of the reconstructed block of the neighboring block and the phase of the prediction block of the neighboring block. Indicates.
  • the block unit (or sample unit) weight and the block unit (or sample unit) offset are derived through the least-squares method for the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block, and the block unit weight is obtained.
  • the prediction block of the current block may be improved based on the sample unit offset, but as illustrated in FIG. 7, between the reconstructed block of the neighboring block and the samples according to the phase of the prediction block of the neighboring block.
  • the difference value may be used to improve the prediction block of the current block. As shown in FIG. 7, difference values may be derived on a sample basis, and the prediction block of the current block may be improved by using the difference values.
  • the prediction block P of the current block may be generated based on the prediction mode of the current block, and a neighboring block most similar to the current block may be selected.
  • the neighboring block may be selected using sum of absolute differences (SAD) or sum of squared differences (SSD) between the prediction block of the current block and the neighboring block. That is, it may be selected based on a difference value between samples according to a phase between the prediction block of the current block and the samples of the neighboring block.
  • the encoding apparatus may select a neighboring block having a minimum difference value between the original block of the current block and the samples according to a phase among the neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring block having a high similarity with the current block may be selected through rate distortion optimization (RDO) according to the relationship between the prediction block of the current block and the neighboring block of the current block.
  • RDO rate distortion optimization
  • a neighboring block having a high similarity to the current block may be derived as a neighboring block for minimizing a rate distortion (RD) cost according to the method of the present invention among neighboring blocks of the current block. That is, the encoding apparatus derives the modified prediction block of each current block through each neighboring block, and compares each modified prediction block and the original block of the current block to obtain the most similar modified prediction block. You can select the block around.
  • the neighboring block may be selected as an upper neighboring block of the current block.
  • a reconstruction block of the neighboring block and a prediction block of the neighboring block may be derived, and a difference value between samples according to the phase of the reconstruction block and the neighboring block may be derived.
  • the prediction block of the current block includes N samples, the difference value may be derived based on the following equation.
  • Rec A (x, y) is the reconstructed sample value of the (x, y) coordinate of the reconstructed block of the selected upper peripheral block
  • Pred A (x, y) is the selected upper peripheral The prediction sample value of the (x, y) coordinate of the prediction block of the block is shown.
  • the modified prediction block of the current block may be derived by applying the derived difference value to each sample of the prediction block of the current block.
  • the modified prediction block may be derived based on the following equation.
  • P (x, y) is the predicted sample value of the (x, y) coordinate of the prediction block of the current block
  • P '(x, y) is the (x, y) of the modified prediction block of the current block. (modified)
  • the coordinates of the predicted sample value, ⁇ N represents the N-th difference value.
  • the encoding device / decoding device may improve the prediction block based on Equation 8.
  • FIG. 8 schematically illustrates a video encoding method by an encoding device according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 8 may be performed by the encoding apparatus disclosed in FIG. 1.
  • S800 to S850 of FIG. 8 may be performed by the prediction unit of the encoding apparatus
  • S860 may be performed by the entropy encoding unit of the encoding apparatus.
  • the encoding apparatus derives the prediction mode of the current block (S800).
  • the encoding apparatus may perform various prediction modes to derive the prediction mode having the optimal RD cost as the prediction mode for the current block.
  • the encoding apparatus generates a prediction block of the current block based on the prediction mode of the current block (S810). As described above, the encoding apparatus may generate the prediction block of the current block through the prediction mode of the current block.
  • the encoding apparatus determines a neighboring block of the current block (S820).
  • the neighboring block may be one of neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring blocks may include at least one of a left peripheral block, an upper left peripheral block, an upper peripheral block, a right upper peripheral block, and a lower left peripheral block of the current block.
  • the neighboring block may be determined based on a difference value between samples according to a phase of the current block and the neighboring block. For example, the encoding apparatus may select, as the neighboring block of the current block, a neighboring block having a minimum difference value between the current block and samples according to a phase among neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring block may be a neighboring block in which a difference value between an absolute value of a sample value of the current block and an absolute value of a sample value of the neighboring block is the minimum among neighboring blocks of the current block, and the neighboring block May be a neighboring block whose difference value between the square value of the sample value of the current block and the square value of the sample value of the neighboring block is the minimum among the neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring block may be selected through rate distortion optimization (RDO) according to the relationship between the prediction block of the current block and the neighboring block of the current block.
  • RDO rate distortion optimization
  • the neighboring block may be derived as a neighboring block for minimizing a rate distortion (RD) cost according to the method of the present invention among neighboring blocks of the current block. That is, the encoding apparatus derives the modified prediction block of each current block through each neighboring block, and compares each modified prediction block and the original block of the current block to obtain the most similar modified prediction block. You can select the block around.
  • RDO rate distortion optimization
  • the encoding apparatus generates correlation information based on the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block (S830).
  • the encoding apparatus may generate information on the improvement of the prediction block of the current block based on the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block.
  • the correlation information may be derived through linear modeling of the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block.
  • the correlation information may include information about a block unit weight and a block unit offset.
  • the block unit weight and the block unit offset are a least squares method for values of reconstructed samples included in the reconstructed block of the neighboring block and values of predictive samples included in the prediction block of the neighboring block. It can be derived through.
  • the least squares method may be called a least squares method.
  • the block unit weight may be derived based on Equation 5 described above
  • the block unit offset may be derived based on Equation 6 described above.
  • the correlation information may include information about a sample unit weight and a sample unit offset.
  • the sample unit weight and the sample unit offset correspond to the values of the reconstructed samples in the first region of the reconstructed block of the neighboring block at a position corresponding to the predictive sample of the prediction block of the current block. It may be derived through a least-squares method on values of prediction samples in the second region of the prediction block of the neighboring block.
  • the size of the first area and the second area may be the same, and the size of the first area and the second area may be, for example, 3x3 size or 5x5 size.
  • the sample unit weight may be derived based on Equation 5 described above, and the sample unit offset may be derived based on Equation 6 described above.
  • the correlation information may include information about a difference value corresponding to each prediction sample included in the prediction block of the current block.
  • the difference value corresponding to the prediction sample of the prediction block of the current block is equal to the reconstruction sample value of the reconstruction block of the neighboring block corresponding to the prediction sample of the prediction block of the current block and the prediction sample of the prediction block of the current block. It may be derived as a difference value with a predicted sample value of the predictive block of the corresponding neighboring block. The difference value may be derived based on Equation 7 described above.
  • the encoding apparatus derives a modified prediction block of the current block based on the prediction block and the correlation information (S840).
  • the encoding apparatus may derive the modified prediction block by applying the correlation information to the prediction block.
  • the encoding apparatus multiplies the block unit weight with respect to the prediction sample values of the prediction block and performs the block.
  • the unit offset may be added to derive modified prediction sample values of the modified prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction block may be derived based on Equation 1 described above.
  • the encoding apparatus is further configured to perform a prediction on the prediction sample value of the prediction sample of the prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction sample of the modified prediction block corresponding to the prediction sample value of the prediction sample of the prediction block may be derived by multiplying the sample unit weight of the prediction sample and adding the sample unit offset of the prediction sample. have.
  • the above-described method may be applied to each prediction sample of the prediction block to derive the modified prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction block may be derived based on Equation 1 described above.
  • the encoding apparatus corresponds to the prediction sample to the prediction sample value of each prediction sample included in the prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction sample of the modified prediction block corresponding to the prediction sample may be derived by adding the difference value.
  • the above-described method may be applied to each prediction sample of the prediction block to derive the modified prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction block may be derived based on Equation 8 described above.
  • the encoding apparatus generates residual information based on the original block of the current block and the modified prediction block (S850).
  • the encoding apparatus may generate a difference value, ie, residual information, between samples according to a phase between the original block of the current block and the modified prediction block.
  • the encoding apparatus encodes and outputs prediction mode information and the residual information on the current block (S860).
  • the encoding apparatus may generate prediction mode information indicating the prediction mode, encode the same, and output the encoded prediction mode information in the form of a bitstream.
  • the encoding apparatus may generate, encode, and output the residual information in the form of a bitstream.
  • the residual information may include transform coefficients for the residual sample.
  • the bitstream may be transmitted to a decoding apparatus via a network or a storage medium.
  • FIG. 9 schematically illustrates a video decoding method by a decoding apparatus according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 9 may be performed by the decoding apparatus disclosed in FIG. 1.
  • S900 of FIG. 9 may be performed by the entropy decoding unit of the decoding apparatus
  • S910 to S950 may be performed by the prediction unit of the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus derives the prediction mode of the current block (S900).
  • the decoding apparatus may derive an optimal prediction mode for the current block based on the information about the prediction mode obtained through the bitstream.
  • the bitstream may be received from an encoding device via a network or a storage medium.
  • the information about the prediction mode may be information about an intra prediction mode or may be information about an inter prediction mode.
  • the decoding apparatus may obtain residual information of the current block through the bitstream.
  • the residual information may be generated based on the modified prediction block of the current block and the original block of the current block.
  • the data amount of the residual information can be reduced, thereby improving the overall coding efficiency.
  • the decoding apparatus generates a prediction block of the current block based on the prediction mode of the current block (S910).
  • the decoding apparatus may generate the prediction block according to an intra prediction mode, or generate the prediction mode according to an inter prediction mode.
  • the decoding apparatus derives the neighboring blocks of the current block (S920).
  • the neighboring block may be one of neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring blocks may include at least one of a left peripheral block, an upper left peripheral block, an upper peripheral block, a right upper peripheral block, and a lower left peripheral block of the current block.
  • the neighboring block may be derived based on a difference value between samples according to a phase of the current block and the neighboring block. For example, the decoding apparatus may select, as the neighboring block of the current block, a neighboring block having a minimum difference value between the current block and samples according to a phase among neighboring blocks of the current block.
  • the neighboring block may be a neighboring block in which a difference value between an absolute value of a sample value of the current block and an absolute value of a sample value of the neighboring block is the minimum among neighboring blocks of the current block, and the neighboring block May be a neighboring block whose difference value between the square value of the sample value of the current block and the square value of the sample value of the neighboring block is the minimum among the neighboring blocks of the current block.
  • the peripheral block may be selected by the encoding device and signaled to the decoding device.
  • the encoding device selects the neighboring block through rate distortion optimization (RDO) according to the relationship between the prediction block of the current block and the neighboring block of the current block, and transmits information indicating the selected neighboring block to the decoding device.
  • RDO rate distortion optimization
  • the correlation information may include index information indicating a specific block among the neighboring blocks of the current block, and the decoding apparatus may select (determine or derive) the specific neighboring block based on the index information.
  • the index information may be referred to as correlation index information or linear model (LM) index information.
  • the decoding apparatus derives correlation information based on the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block (S930).
  • the correlation information may be derived through linear modeling of the reconstructed block of the neighboring block and the prediction block of the neighboring block.
  • the correlation information may include information about a block unit weight and a block unit offset.
  • the block unit weight and the block unit offset are a least squares method for values of reconstructed samples included in the reconstructed block of the neighboring block and values of predictive samples included in the prediction block of the neighboring block. It can be derived through.
  • the least squares method may be called a least squares method.
  • the block unit weight may be derived based on Equation 5 described above
  • the block unit offset may be derived based on Equation 6 described above.
  • the correlation information may include information about a sample unit weight and a sample unit offset.
  • the sample unit weight and the sample unit offset correspond to the values of the reconstructed samples in the first region of the reconstructed block of the neighboring block at a position corresponding to the predictive sample of the prediction block of the current block. It may be derived through a least-squares method on values of prediction samples in the second region of the prediction block of the neighboring block.
  • the size of the first area and the second area may be the same, and the size of the first area and the second area may be, for example, 3x3 size or 5x5 size.
  • the sample unit weight may be derived based on Equation 5 described above, and the sample unit offset may be derived based on Equation 6 described above.
  • the correlation information may include information about a difference value corresponding to each prediction sample included in the prediction block of the current block.
  • the difference value corresponding to the prediction sample of the prediction block of the current block is equal to the reconstruction sample value of the reconstruction block of the neighboring block corresponding to the prediction sample of the prediction block of the current block and the prediction sample of the prediction block of the current block. It may be derived as a difference value with a predicted sample value of the predictive block of the corresponding neighboring block. The difference value may be derived based on Equation 7 described above.
  • the decoding apparatus derives a modified prediction block of the current block based on the prediction block and the correlation information (S940).
  • the decoding apparatus may derive the modified prediction block by applying the correlation information to the prediction block.
  • the decoding apparatus multiplies the block unit weight with respect to the prediction sample values of the prediction block and performs the block.
  • the unit offset may be added to derive modified prediction sample values of the modified prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction block may be derived based on Equation 1 described above.
  • the decoding apparatus is further configured to perform a prediction on the prediction sample value of the prediction sample of the prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction sample of the modified prediction block corresponding to the prediction sample of the prediction block may be derived by multiplying the sample unit weight of the prediction sample and adding the sample unit offset of the prediction sample.
  • the above-described method may be applied to each prediction sample of the prediction block to derive the modified prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction block may be derived based on Equation 1 described above.
  • the decoding apparatus may add the prediction sample value to the prediction sample value of each prediction sample included in the prediction block.
  • the corresponding difference value may be added to derive a modified prediction sample value of the modified prediction sample of the modified prediction block corresponding to the prediction sample.
  • the above-described method may be applied to each prediction sample of the prediction block to derive the modified prediction block.
  • the modified prediction sample value of the modified prediction block may be derived based on Equation 8 described above.
  • the decoding apparatus derives a reconstruction block of the current block based on the modified prediction block (S950).
  • the decoding apparatus may use the modified prediction block directly as the reconstruction block.
  • the decoding apparatus may obtain residual information on the current block through the bitstream.
  • the reconstructed block may be derived based on the modified prediction block and the residual information.
  • the decoding apparatus may generate a reconstructed picture based on the reconstructed block.
  • the generated reconstruction block may be stored in memory and used later for intra prediction and / or inter prediction.
  • the information on the prediction of the neighboring block of the current block can be used for the prediction of the current block, thereby making it possible to more efficiently restore the complex image.
  • the prediction of the current block may be performed in consideration of the correlation between the predicted sample and the reconstructed sample of the neighboring block, thereby making it possible to more efficiently reconstruct a complex image.
  • the prediction performance can be improved by performing prediction of the current block in consideration of the correlation between the prediction sample and the reconstruction sample of the neighboring block, thereby reducing the amount of data for the residual information, thereby improving overall coding efficiency. Can be improved.
  • the above-described method according to the present invention may be implemented in software, and the encoding device and / or the decoding device according to the present invention may perform image processing of, for example, a TV, a computer, a smartphone, a set top box, a display device, and the like. It can be included in the device.
  • the above-described method may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.

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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법은 현재 블록의 예측 모드를 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계, 상기 현재 블록의 주변 블록을 도출하는 단계, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관(correlation) 정보를 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출하는 단계, 및 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 복원 블록을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 주변 블록의 예측 샘플과 복원 샘플과의 상관성을 고려하여 현재 블록의 예측을 수행할 수 있고, 이를 통하여 복잡한 영상의 복원을 보다 효율적으로 할 수 있다.

Description

영상 코딩 시스템에서 모델링 기반 영상 디코딩 방법 및 장치
본 발명은 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 모델링 기반 영상 디코딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 예측 모드의 효율을 향상시켜 현재 블록의 레지듀얼 정보에 대한 데이터량을 줄이기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 현재 블록의 주변 블록의 정보를 사용한 예측 모드에 기반한 효율적인 영상 디코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 현재 블록의 주변 블록의 예측 샘플과 복원 샘플과의 상관관계를 사용한 예측 모드에 기반한 효율적인 영상 디코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법이 제공된다. 상기 방법은 현재 블록의 예측 모드를 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계, 상기 현재 블록의 주변 블록을 도출하는 단계, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관(correlation) 정보를 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출하는 단계, 및 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 복원 블록을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 영상 디코딩을 수행하는 디코딩 장치가 제공된다. 상기 장치는 현재 블록의 예측 모드를 도출하는 엔트로피 디코딩부, 및 상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하고, 상기 현재 블록의 주변 블록을 도출하고, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관(correlation) 정보를 도출하고, 상기 현재 블록의 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출하고, 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 복원 블록을 도출하는 예측부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 현재 블록의 예측 모드를 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계, 상기 현재 블록의 주변 블록을 결정하는 단계, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관 정보를 생성하는 단계, 상기 현재 블록의 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출하는 단계, 상기 현재 블록의 원본 블록 및 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 레지듀얼 정보를 생성하는 단계, 및 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보 및 상기 레지듀얼 정보를 인코딩하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 영상 인코딩을 수행하는 인코딩 장치를 제공한다. 상기 장치는 예측 모드를 도출하고, 상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하고, 상기 현재 블록의 주변 블록을 결정하고, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관 정보를 생성하고, 상기 현재 블록의 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출하고, 상기 현재 블록의 원본 블록 및 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 레지듀얼 정보를 생성하는 예측부, 및 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보 및 상기 레지듀얼 정보를 인코딩하여 출력하는 엔트로피 인코딩부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 현재 블록의 주변 블록의 예측에 대한 정보를 현재 블록의 예측을 위하여 사용할 수 있고, 이를 통하여 복잡한 영상의 복원을 보다 효율적으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면 주변 블록의 예측 샘플과 복원 샘플과의 상관성을 고려하여 현재 블록의 예측을 수행할 수 있고, 이를 통하여 복잡한 영상의 복원을 보다 효율적으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면 주변 블록의 예측 샘플과 복원 샘플과의 상관성을 고려하여 현재 블록의 예측을 수행하여 예측 성능을 향상시킬 수 있고, 이를 통하여 레지듀얼 정보에 대한 데이터량을 줄여 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 선형 모델링 기반의 인트라 예측 모드의 일 예를 예시적으로 나타낸다.
도 4는 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출하는 방법의 일 예를 예시적으로 나타낸다.
도 5는 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록과의 상관관계에 대한 선형 모델링을 통하여 현재 블록의 예측 블록을 개선하는 일 예를 예시적으로 나타낸다.
도 6은 샘플단위의 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 개선하는 방법의 일 예를 예시적으로 나타낸다.
도 7은 상기 주변 블록의 상기 복원 블록과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 반영하여 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 샘플을 도출하는 일 예를 예시적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 인코딩 장치에 의한 비디오 인코딩 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 디코딩 장치에 의한 비디오 디코딩 방법을 개략적으로 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 비디오 인코딩 장치/디코딩 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 인코딩 장치(100)는 픽처 분할부(105), 예측부(110), 변환부(115), 양자화부(120), 엔트로피 인코딩부(130), 역양자화부(135), 역변환부(140), 필터부(145) 및 메모리(150)를 구비한다. 상기 픽처 분할부(105)는 영상 분할부를 포함할 수 있거나, 영상 분할부라고 불릴 수 있다. 상기 메모리(150)는 DPB(decoded picture buffer, DPB)를 포함할 수 있거나, DPB라고 불릴 수 있다. 비록 도 1은 인터 예측부, 및 인트라 예측부가 별도로 구성되는 것으로 도시되었으나 이는 예시이고, 인코딩 장치(100)는 인터 예측부 및 인트라 예측부가 포함된 예측부(110)를 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나 인코딩 장치는 재정렬부를 더 포함할 수 있다.
픽처 분할부(105)는 입력된 픽처를 적어도 하나의 처리 단위 블록으로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위로서의 블록은 예측 유닛(Prediction Unit, PU)일 수도 있고, 변환 유닛(Transform Unit, TU)일 수도 있으며, 코딩 유닛(Coding Unit, CU)일 수도 있다. 픽처는 복수의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit, CTU)들로 구성될 수 있으며, 각각의 CTU는 쿼드 트리(quad-tree) 구조로 CU들로 분할(split)될 수 있다. CU는 보다 하위(deeper) 뎁스의 CU들로 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다. PU 및 TU는 CU로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, PU는 CU로부터 대칭 또는 비대칭 사각형 구조로 파티셔닝(partitioning)될 수 있다. 또한 TU는 CU로부터 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다.
예측부(110)는 후술하는 바와 같이, 인터 예측을 수행하는 인터 예측부와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부를 포함한다. 예측부(110)는, 픽처 분할부(105)에서 픽처의 처리 단위에 대하여 예측을 수행하여 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)을 포함하는 예측 블록을 생성한다. 예측부(110)에서 픽처의 처리 단위는 CU일 수도 있고, TU일 수도 있고, PU일 수도 있다. 또한, 예측부(110)는 해당 처리 단위에 대하여 실시되는 예측이 인터 예측인지 인트라 예측인지를 결정하고, 각 예측 방법의 구체적인 내용(예컨대, 예측 모드 등)을 정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 예측 방법의 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 PU 단위로 결정되고, 예측의 수행은 TU 단위로 수행될 수도 있다.
인터 예측을 통해서는 현재 픽처의 이전 픽처 및/또는 이후 픽처 중 적어도 하나의 픽처의 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 인트라 예측을 통해서는 현재 픽처 내의 픽셀 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 예측의 방법으로서, 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 등을 이용할 수 있다. 인터 예측에서는 PU에 대하여, 참조 픽처를 선택하고 PU에 대응하는 참조 블록을 선택할 수 있다. 참조 블록은 정수 픽셀(또는 샘플) 또는 분수 픽셀(또는 샘플) 단위로 선택될 수 있다. 이어서, PU와의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되는 예측 블록이 생성된다.
예측 블록은 정수 픽셀 단위로 생성될 수도 있고, 1/2 픽셀 단위 또는 1/4 픽셀 단위와 같이 정수 이하 픽셀 단위로 생성될 수도 있다. 이때, 움직임 벡터 역시 정수 픽셀 이하의 단위로 표현될 수 있다.
인터 예측을 통해 선택된 참조 픽처의 인덱스, 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MDV), 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP), 레지듀얼 신호 등의 정보는 엔트로피 인코딩되어 디코딩 장치에 전달될 수 있다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는 레지듀얼을 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있으므로, 레지듀얼을 생성, 변환, 양자화, 전송하지 않을 수 있다.
인트라 예측을 수행하는 경우에는, PU 단위로 예측 모드가 정해져서 PU 단위로 예측이 수행될 수 있다. 또한, PU 단위로 예측 모드가 정해지고 TU 단위로 인트라 예측이 수행될 수도 있다.
인트라 예측에서 예측 모드는 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드와 적어도 2개 이상의 비방향성 모드를 가질 수 있다. 비방향성 모드는 DC 예측 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)을 포함할 수 있다.
인트라 예측에서는 참조 샘플에 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 이때, 참조 샘플에 필터를 적용할 것인지는 현재 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 사이즈에 따라 결정될 수 있다.
생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 레지듀얼 값(레지듀얼 블록 또는 레지듀얼 신호)은 변환부(115)로 입력된다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등은 레지듀얼 값과 함께 엔트로피 인코딩부(130)에서 인코딩되어 디코딩 장치에 전달된다.
변환부(115)는 변환 블록 단위로 레지듀얼 블록에 대한 변환을 수행하고 변환 계수를 생성한다.
변환 블록은 샘플들의 직사각형 블록으로서 동일한 변환이 적용되는 블록이다. 변환 블록은 변환 유닛(TU)일 수 있으며, 쿼드 트리(quad tree) 구조를 가질 수 있다.
변환부(115)는 레지듀얼 블록에 적용된 예측 모드와 블록의 크기에 따라서 변환을 수행할 수 있다.
예컨대, 레지듀얼 블록에 인트라 예측이 적용되었고 블록이 4x4의 레지듀얼 배열(array)이라면, 레지듀얼 블록을 DST(Discrete Sine Transform)를 이용하여 변환하고, 그 외의 경우라면 레지듀얼 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform)를 이용하여 변환할 수 있다.
변환부(115)는 변환에 의해 변환 계수들의 변환 블록을 생성할 수 있다.
양자화부(120)는 변환부(115)에서 변환된 레지듀얼 값들, 즉 변환 계수들을 양자화하여 양자화된 변환 계수를 생성할 수 있다. 양자화부(120)에서 산출된 값은 역양자화부(135)와 재정렬부에 제공된다.
재정렬부는 양자화부(120)로부터 제공된 양자화된 변환 계수를 재정렬한다. 양자화된 변환 계수를 재정렬함으로써 엔트로피 인코딩부(130)에서의 인코딩 효율을 높일 수 있다.
재정렬부는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원의 벡터 형태로 재정렬할 수 있다.
엔트로피 인코딩부(130)는 재정렬부에 의해 재정렬된 양자화된 변환 값들 또는 코딩 과정에서 산출된 인코딩 파라미터 값 등을 기초로 심볼(symbol)을 확률 분포에 따라 엔트로피 코딩하여 비트스트림(bitstream)을 출력할 수 있다. 엔트로피 인코딩 방법은 다양한 값을 갖는 심볼을 입력 받아, 통계적 중복성을 제거하면서, 디코딩 가능한 2진수의 열로 표현하는 방법이다.
여기서, 심볼이란 인코딩/디코딩 대상 구문 요소(syntax element) 및 코딩 파라미터(coding parameter), 레지듀얼 신호(residual signal)의 값 등을 의미한다. 인코딩 파라미터는 인코딩 및 디코딩에 필요한 매개변수로서, 구문 요소와 같이 인코딩 장치에서 인코딩되어 디코딩 장치로 전달되는 정보뿐만 아니라, 인코딩 혹은 디코딩 과정에서 유추될 수 있는 정보를 포함할 수 있으며 영상을 인코딩하거나 디코딩할 때 필요한 정보를 의미한다. 인코딩 파라미터는 예를 들어 인트라/인터 예측모드, 이동/움직임 벡터, 참조 영상 색인, 코딩 블록 패턴, 잔여 신호 유무, 변환 계수, 양자화된 변환 계수, 양자화 파라미터, 블록 크기, 블록 분할 정보 등의 값 또는 통계를 포함할 수 있다. 또한 잔여 신호는 원신호와 예측 신호의 차이를 의미할 수 있고, 또한 원신호와 예측 신호의 차이가 변환(transform)된 형태의 신호 또는 원신호와 예측 신호의 차이가 변환되고 양자화된 형태의 신호를 의미할 수도 있다. 잔여 신호는 블록 단위에서는 잔여 블록이라 할 수 있고, 샘플 단위에서는 잔여 샘플이라고 할 수 있다.
엔트로피 인코딩이 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 인코딩 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 인코딩을 통해서 영상 인코딩의 압축 성능이 높아질 수 있다.
엔트로피 인코딩을 위해 지수 골룸(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 인코딩 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 인코딩부(130)에는 가변 길이 코딩(VLC: Variable Length Coding/Code) 테이블과 같은 엔트로피 인코딩을 수행하기 위한 테이블이 저장될 수 있고, 엔트로피 인코딩부(130)는 저장된 가변 길이 코딩(VLC) 테이블을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 인코딩부(130)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출(derive)한 후, 도출된 이진화 방법 또는 확률 모델을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수도 있다.
또한, 엔트로피 인코딩부(130)는 필요한 경우에, 전송하는 파라미터 셋(parameter set) 또는 신택스에 일정한 변경을 가할 수도 있다.
역양자화부(135)는 양자화부(120)에서 양자화된 값(양자화된 변환 계수)들을 역양자화하고, 역변환부(140)는 역양자화부(135)에서 역양자화된 값들을 역변환한다.
역양자화부(135) 및 역변환부(140)에서 생성된 레지듀얼 값(또는 레지듀얼 샘플 또는 레지듀얼 샘플 어레이)과 예측부(110)에서 예측된 예측 블록이 합쳐져 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하는 복원 블록(Reconstructed Block)이 생성될 수 있다.
도 1에서는 가산기를 통해서, 레지듀얼 블록과 예측 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수도 있다.
필터부(145)는 디블록킹 필터, ALF(Adaptive Loop Filter), SAO(Sample Adaptive Offset)를 복원된 픽처에 적용할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽처에서 블록 간의 경계에 생긴 왜곡을 제거할 수 있다. ALF(Adaptive Loop Filter)는 디블록킹 필터를 통해 블록이 필터링된 후 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. ALF는 고효율을 적용하는 경우에만 수행될 수도 있다. SAO는 디블록킹 필터가 적용된 레지듀얼 블록에 대하여, 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋 차이를 복원하며, 밴드 오프셋(Band Offset), 엣지 오프셋(Edge Offset) 등의 형태로 적용된다.
한편, 인터 예측에 사용되는 복원 블록에 대해서 필터부(145)는 필터링을 적용하지 않을 수도 있다.
메모리(150)는 필터부(145)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽처를 저장할 수 있다. 메모리(150)에 저장된 복원 블록 또는 픽처는 인터 예측을 수행하는 예측부(110)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 비디오 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 메모리(240)를 포함할 수 있다. 상기 메모리(240)는 DPB(decoded picture buffer, DPB)를 포함할 수 있거나, DPB라고 불릴 수 있다. 비록 도 2는 인터 예측부, 및 인트라 예측부가 별도로 구성되는 것으로 도시되었으나 이는 예시이고, 디코딩 장치(200)는 인터 예측부 및 인트라 예측부가 포함된 예측부(230)를 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나 인코딩 장치는 재정렬부를 더 포함할 수 있다.
비디오 인코딩 장치에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 비디오 인코딩 장치에서 영상 정보가 처리된 절차에 따라서 디코딩될 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)는, 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 디코딩하여, 양자화된 계수(quantized coefficient) 형태의 심볼을 포함한 심볼들을 생성할 수 있다. 엔트로피 디코딩 방법은 2진수의 열을 입력 받아 각 심볼들을 생성하는 방법이다. 엔트로피 디코딩 방법은 상술한 엔트로피 인코딩 방법과 유사하다.
예컨대, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CAVLC 등의 가변 길이 코딩(Variable Length Coding: VLC, 이하 'VLC' 라 함)가 사용된 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)도 인코딩 장치에서 사용한 VLC 테이블과 동일한 VLC 테이블로 구현하여 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CABAC을 이용한 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)는 이에 대응하여 CABAC을 이용한 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다.
보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측 블록을 생성하기 위한 정보는 예측부(230)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수는 재정렬부로 입력될 수 있다.
재정렬부는 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩된 비트스트림의 정보, 즉 양자화된 변환 계수를 인코딩 장치에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬할 수 있다.
재정렬부는 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부는 현재 블록(변환 블록)에 적용된 예측 모드와 변환 블록의 크기를 기반으로 계수에 대한 스캐닝을 수행하여 2 차원 블록 형태의 계수(양자화된 변환 계수) 배열(array)을 생성할 수 있다.
역양자화부(220)는 인코딩 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 비디오 인코딩 장치에서 수행된 양자화 결과에 대해, 인코딩 장치의 변환부가 수행한 DCT 및 DST에 대해 역DCT 및/또는 역DST를 수행할 수 있다.
역변환은 인코딩 장치에서 결정된 전송 단위 또는 영상의 분할 단위를 기초로 수행될 수 있다. 인코딩 장치의 변환부에서 DCT 및/또는 DST는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 선택적으로 수행될 수 있고, 디코딩 장치의 역변환부(225)는 인코딩 장치의 변환부에서 수행된 변환 정보를 기초로 역변환을 수행할 수 있다.
예측부(230)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(240)에서 제공된 이전에 디코딩된 블록 및/또는 픽처 정보를 기초로 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하는 예측 블록을 생성할 수 있다.
현재 PU에 대한 예측 모드가 인트라 예측(intra prediction) 모드인 경우에, 현재 픽처 내의 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성하는 인트라 예측을 수행할 수 있다.
현재 PU에 대한 예측 모드가 인터 예측(inter prediction) 모드인 경우에, 현재 픽처의 이전 픽처 또는 이후 픽처 중 적어도 하나의 픽처에 포함된 정보를 기초로 현재 PU에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 이때, 비디오 인코딩 장치에서 제공된 현재 PU의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 등에 관한 정보는 인코딩 장치로부터 수신한 스킵 플래그, 머지 플래그 등을 확인하고 이에 대응하여 유도될 수 있다.
현재 픽처에 대한 인터 예측 시, 현재 블록과의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되도록 예측 블록을 생성할 수 있다.
한편, 움직임 정보 도출 방식은 현재 블록의 예측 모드에 따라 달라질 수 있다. 인터 예측을 위해 적용되는 예측 모드에는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드, 머지(merge) 모드 등이 있을 수 있다.
일 예로, 머지 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 머지 모드에서는 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록의 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터로 사용된다. 인코딩 장치는 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보 블록들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 갖는 후보 블록을 지시하는 머지 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 머지 인덱스를 이용하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
다른 예로, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 후보로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 지시하는 예측 움직임 벡터 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 움직임 벡터 인덱스를 이용하여, 움직임 정보 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 선택할 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 벡터(MV)와 움직임 벡터 예측자(MVP) 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 MV에서 MVP를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 수신된 움직임 벡터 차분을 디코딩할 수 있고, 디코딩된 움직임 벡터 차분과 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 또한 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 디코딩 장치에 전송할 수 있다.
디코딩 장치는 주변 블록의 움직임 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하고, 인코딩 장치로부터 수신한 레지듀얼을 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 디코딩 장치는 유도한 움직임 벡터와 인코딩 장치로부터 수신한 참조 픽처 인덱스 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
다른 예로, 머지(merge) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 존재하는 경우, 이를 현재 블록에 대한 머지 후보로 사용할 수 있다.
인코딩 장치는 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 최적의 인코딩 효율을 제공할 수 있는 머지 후보를 현재 블록에 대한 움직임 정보로 선택할 수 있다. 이 때, 상기 선택된 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스가 비트스트림에 포함되어 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 디코딩 장치는 상기 전송된 머지 인덱스를 이용하여, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 하나를 선택할 수 있으며, 상기 선택된 머지 후보를 현재 블록의 움직임 정보로 결정할 수 있다. 따라서, 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록에 대응하는 움직임 정보가 현재 블록의 움직임 정보로 그대로 사용될 수 있다. 디코딩 장치는 예측 블록과 인코딩 장치로부터 전송되는 레지듀얼을 더하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
상술한 AMVP 및 머지 모드에서는, 현재 블록의 움직임 정보를 도출하기 위해, 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 사용될 수 있다.
화면 간 예측에 이용되는 다른 모드 중 하나인 스킵 모드의 경우에, 주변 블록의 정보를 그대로 현재 블록에 이용할 수 있다. 따라서 스킵 모드의 경우에, 인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 정보로서 어떤 블록의 움직임 정보를 이용할 것인지를 지시하는 정보 외에 레지듀얼 등과 같은 신택스 정보를 디코딩 장치에 전송하지 않는다.
인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 도출된 움직임 정보에 기반하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행함으로써, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 예측 블록은 현재 블록에 대한 움직임 보상 수행 결과 생성된, 움직임 보상된 블록을 의미할 수 있다. 또한, 복수의 움직임 보상된 블록은 하나의 움직임 보상된 영상을 구성할 수 있다.
복원 블록은 예측부(230)에서 생성된 예측 블록과 역변환부(225)에서 제공된 레지듀얼 블록을 이용해 생성될 수 있다. 도 2에서는 가산기에서 예측 블록과 레지듀얼 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수 있다. 여기서 상기 복원 블록은 상술한 바와 같이 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 예측 블록은 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 레지듀얼 샘플(또는 레지듀얼 샘플 어레이)를 포함할 수 있다. 따라서, 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)은 대응하는 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)과 레지듀얼 샘플(레지듀얼 샘플 어레이)이 합쳐서 생성된다고 표현될 수도 있다.
스킵 모드가 적용되는 블록에 대하여는 레지듀얼이 전송되지 않으며 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있다.
복원된 블록 및/또는 픽처는 필터부(235)로 제공될 수 있다. 필터부(235)는 복원된 블록 및/또는 픽처에 디블록킹 필터링, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 ALF 등을 적용할 수 있다.
메모리(240)는 복원된 픽처 또는 블록을 저장하여 참조 픽처 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽처를 출력부로 제공할 수 있다.
디코딩 장치(200)에 포함되어 있는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부, 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 및 메모리(240) 중 영상의 디코딩에 직접적으로 관련된 구성요소들, 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부, 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 등을 다른 구성요소와 구분하여 디코더 또는 디코딩부로 표현할 수 있다.
또한, 디코딩 장치(200)는 비트스트림에 포함되어 있는 인코딩된 영상에 관련된 정보를 파싱(parsing)하는 도시되지 않은 파싱부를 더 포함할 수 있다. 파싱부는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수도 있고, 엔트로피 디코딩부(210)에 포함될 수도 있다. 이러한 파싱부는 또한 디코딩부의 하나의 구성요소로 구현될 수도 있다.
상술한 내용과 같이 인코딩 장치는 현재 블록에 대하여 상기 인터 예측부를 통한 인터 예측, 또는 인트라 예측부를 통한 인트라 예측을 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있고, 상기 예측 블록을 기반으로 레지듀얼(residual) 신호를 생성한 후, 변환부, 양자화부, 엔트로피 인코딩부를 통하여 인코딩할 수 있다. 이 경우, 상기 인터 예측부 또는 상기 인트라 예측부에서 생성되는 예측 블록은 공간 도메인(spatial domain)의 예측 블록일 수 있다.
상술한 내용과 같이 현재 비디오 코딩 시스템에서 인트라 예측 모드에서는 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 경우, 상기 현재 블록의 이웃하는 블록, 즉, 상기 현재 블록의 주변 블록의 정보를 사용하지 않고 독립적으로 상기 예측 블록을 생성할 수 있다. 다시 말해, 상기 주변 블록의 정보를 고려하지 않고 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플만을 사용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다.
하지만, 인트라 예측 모드에서 MPM(most probable mode) 등의 방법과 같은 상기 주변 블록의 정보를 사용하여 예측 효율을 높이는 방법들이 사용될 수 있다. 본 발명에서도 상기 현재 블록의 주변 블록 중 상기 현재 블록과 유사도가 높은 블록을 선택한 후, 상기 선택된 주변 블록의 복원 샘플과 상기 주변 블록의 예측 샘플을 도출하고, 상기 복원 샘플과 상기 예측 샘플과의 상관관계(correlation)를 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는데 사용하는 방법을 제안한다. 상기 방법을 통하여 상기 현재 블록의 예측 정확도를 향상시킬 수 있다. 상기 방법은 선형 모델링 기반의 인트라 예측(linear modeling based intra prediction, LMIP)이라고 불릴 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 예측 효율을 높이기 위하여 현재 블록에 인트라 예측 모드가 적용되는 경우뿐 아니라 상기 현재 블록에 인터 예측 모드가 적용되는 경우에도 적용될 수 있다.
도 3은 선형 모델링 기반의 인트라 예측 모드의 일 예를 예시적으로 나타낸다. 도 3을 참조하면 인코딩 장치/디코딩 장치는 도출된 인트라 예측 모드를 기반으로 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 하나의 주변 블록을 선택할 수 있고, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관(correlation) 정보를 도출할 수 있다. 즉, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 개선을 위한 상관 정보를 도출할 수 있다. 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우, 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다.
상기 상관 정보는 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록과의 선형 모델링을 통하여 도출될 수 있다. 상기 상관 정보는 가중치(weight), 오프셋(offset)에 대한 정보, 및/또는 샘플에 대응하는 차분 값에 대한 정보를 포함할 수 있고, 상기 현재 블록의 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 개선된 수정된(modified) 예측 블록을 도출할 수 있다.
도 4는 상기 현재 블록의 상기 수정된 예측 블록을 도출하는 방법의 일 예를 예시적으로 나타낸다. 도 4를 참조하면 인코딩 장치/디코딩 장치는 예측 모드를 통하여 생성된 상기 현재 블록의 예측 블록을 개선하여 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 상기 예측 모드는 인트라 예측 모드 및 인터 예측 모드 중 하나일 수 있다.
인코딩 장치/디코딩 장치는 인코딩/디코딩하려는 현재 블록의 예측 모드를 도출할 수 있고, 상기 현재 블록에 상기 예측 모드를 기반으로 예측 블록을 생성할 수 있다(S400).
상기 예측 블록을 생성한 다음, 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 현재 블록과 유사도가 높은 주변 블록을 선택할 수 있다(S410). 상기 현재 블록과 유사도가 높은 주변 블록은 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 주변 블록과의 SAD(sum of absolute differences) 또는 SSD(sum of squared differences)를 사용하여 선택될 수 있다. 즉, 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 주변 블록의 샘플들과의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 기반으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값이 최소인 주변 블록을 선택할 수 있다.
또한, 상기 현재 블록과 유사도가 높은 주변 블록은 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록의 주변 블록 간의 관계에 따른 RDO(rate distortion optimization)를 통하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록과 유사도가 높은 주변 블록은 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 본 발명에 의한 방법에 따른 RD(rate distortion) 코스트가 최소가 되게 하는 주변 블록으로 도출될 수 있다. 즉, 인코딩 장치는 각각의 주변 블록을 통하여 각각의 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출하고, 상기 각각의 수정된 예측 블록과 상기 현재 블록의 원본 블록을 비교하여 가장 유사도가 높은 수정된 예측 블록의 주변 블록을 선택할 수 있다.
상기 현재 블록과 유사도가 높은 주변 블록의 선택 방법은 상술한 방법뿐만 아니라 다양한 방법을 사용할 수 있고, 상기 현재 블록과 주변 블록의 유사도를 비교할 수 있다.
상기 주변 블록을 선택한 이후, 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 주변 블록의 복원 블록 및 상기 주변 블록의 예측 블록을 도출할 수 있다(S420).
인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 복원 블록 및 상기 예측 블록을 기반으로 파라미터 α 및 β를 계산하거나 파라미터 Δ를 계산할 수 있다(S430). 즉, 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 주변 블록의 복원 블록 및 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관(correlation) 정보를 도출할 수 있다. 다시 말해 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 주변 블록의 복원 블록 및 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록에 대한 상관 정보를 도출할 수 있다.
일 예로, 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 복원 블록 및 상기 예측 블록에 대하여 최소자승법(least square method, LSM)을 통하여 상기 현재 블록의 개선을 위한 가중치(weight) 및 오프셋(offset)을 도출할 수 있다. 상기 가중치 및 오프셋에 대한 정보는 상기 상관 정보에 포함될 수 있다.
다른 예로, 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 복원 블록과 상기 예측 블록과의 샘플들 간의 차분 값들을 도출할 수 있다. 상기 차분 값에 대한 정보는 상기 상관 정보에 포함될 수 있다.
인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 가중치 및 상기 오프셋을 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 개선하거나, 상기 차분 값을 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 개선할 수 있다(S440). 즉, 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 현재 블록의 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출할 수 있다.
도 5는 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록과의 상관관계에 대한 선형 모델링을 통하여 현재 블록의 예측 블록을 개선하는 일 예를 예시적으로 나타낸다. 도 5를 참조하면 상기 현재 블록의 주변 블록의 복원 블록(또는 복원 샘플)과 상기 주변 블록의 예측 블록(또는 예측 샘플)과의 상관 정보를 선형 모델링을 통하여 도출할 수 있다. 상기 상관 정보는 가중치 및 오프셋에 대한 정보를 포함할 수 있고, 상기 가중치 및 오프셋을 기반으로 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 상기 가중치 및 오프셋은 블록단위로 적용될 수 있고, 상기 가중치는 블록단위 가중치, 상기 오프셋은 블록단위 오프셋이라고 불릴 수 있다.
도 5는 상기 주변 블록의 상관 정보로부터 상기 현재 블록의 수정된 예측 샘플을 도출하는 방법을 나타낼 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같이 상기 현재 블록에 대한 수정된 예측 블록 P'은 예측 모드를 통하여 생성된 예측 블록 P로부터 상기 선형 모델링을 통하여 도출된 상관 정보를 기반으로 도출될 수 있다. 상기 수정된 예측 블록 P'는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000001
여기서, P(x,y)는 상기 현재 블록의 예측 블록의 예측 샘플 값, P'(x,y)는 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록의 예측 샘플 값, α는 상기 블록단위 가중치, β는 상기 블록단위 오프셋을 나타낸다. 상기 블록단위 가중치와 상기 블록단위 오프셋은 최소자승법(least square method, LSM)을 기반으로 도출될 수 있다. 상기 최소자승법은 최소제곱법이라고 불릴 수 있다. 상기 블록단위 가중치는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000002
여기서, PredA는 상기 주변 블록의 예측 블록, RecA는 상기 주변 블록의 복원 블록을 나타낸다. R(A,B)는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000003
여기서, M(A)는 A의 평균, M(B)는 B의 평균을 나타낸다.
상기 블록단위 오프셋은 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000004
여기서, α는 상기 블록단위 가중치를 나타낸다.
상술한 수학식들을 적용하여 상기 주변 블록의 복원 샘플과 상기 주변 블록의 예측 샘플과의 최소자승법을 통하여 도출되는 상기 블록단위 가중치와 상기 블록단위 오프셋에 대한 구체적인 수학식을 도출할 수 있다. 상기 블록단위 가중치와 상기 블록단위 오프셋에 대한 구체적인 수학식은 후술하는 수학식과 같이 계산될 수 있다.
상기 현재 블록의 예측 블록에 포함된 샘플들의 수가 I개인 경우, 상기 블록단위 가중치는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000005
여기서, PredA(i)는 상기 주변 블록의 예측 블록의 제i 예측 샘플 값, RecA(i)는 상기 주변 블록의 복원 블록의 제i 복원 샘플 값을 나타낸다.
상기 현재 블록의 예측 블록에 포함된 샘플들의 수가 I개인 경우, 상기 블록단위 오프셋은 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000006
여기서, α는 상기 블록단위 가중치를 나타낸다.
상기 주변 블록의 복원 샘플과 상기 주변 블록의 예측 샘플과의 최소자승법을 통하여 계산된 블록단위 가중치 α와 블록단위 가중치 β를 상술한 수학식 1에 적용하여 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다.
상술한 내용과 같이 상기 주변 블록의 상기 복원 블록 및 상기 주변 블록의 상기 예측 블록을 기반으로 블록단위의 상관 정보를 도출할 수도 있지만, 상기 주변 블록의 상기 복원 블록과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록과의 상관 정보를 블록 내 각 샘플 단위의 선형 모델링을 통하여 도출할 수 있고, 상기 선형 모델링을 통하여 도출된 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 즉, 상기 현재 블록의 예측 블록의 각 예측 샘플에 대응하는 샘플단위 가중치 및 샘플단위 오프셋을 도출하고, 각 예측 샘플에 적용하여 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출할 수도 있다. 따라서, 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 각 예측 샘플에 대응하는(corresponding) 상기 주변 블록의 복원 샘플과 상기 주변 블록의 예측 샘플과의 선형 모델링을 통하여 상기 현재 블록의 예측 샘플에 대한 최적의 샘플단위 가중치 및 샘플단위 오프셋을 도출할 수 있고, 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 각 예측 샘플에 상기 샘플단위 가중치 및 상기 샘플단위 오프셋을 적용하여 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 실시예의 방법은 블록단위로 상기 현재 블록의 상기 예측 블록을 개선하는 전반적인 방법이라 할 수 있고, 후술하는 실시예의 방법은 샘플단위로 상기 현재 블록의 상기 예측 블록을 개선하는 지역적인 방법이라 할 수 있다.
도 6은 샘플단위의 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 개선하는 방법의 일 예를 예시적으로 나타낸다. 도 6을 참조하면 상기 현재 블록의 주변 블록의 정보로부터, 즉, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록과의 샘플단위의 선형 모델링을 통하여 상기 샘플단위의 상관 정보를 도출하고, 상기 샘플단위의 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 상기 현재 블록의 예측 샘플(610)은 상기 수정된 예측 블록의 샘플의 도출 대상이 되는 현재 블록의 예측 샘플을 나타낸다. 도 6에 도시된 것과 같이 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 도출하고, 상기 예측 샘플(610)에 대한 샘플단위 가중치 및 샘플단위 오프셋을 상기 예측 샘플(610)에 적용하여 상기 예측 샘플에 대응하는 수정된 예측 샘플(620)을 도출할 수 있다. 상기 샘플단위 가중치 및 상기 샘플단위 오프셋은 상기 예측 샘플(610)에 대응하는 상기 주변 블록의 복원 샘플(630)이 포함된 제1 영역과 상기 예측 샘플(610)에 대응하는 상기 주변 블록의 예측 샘플(640)이 포함된 제2 영역을 기반으로 도출될 수 있다. 상기 제1 영역은 제1 마스크라고 불릴 수 있고, 상기 제2 영역은 제2 마스크라고 불릴 수 있다. 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이즈는 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이즈는 도 6에 도시된 것과 같이 3x3 사이즈일 수 있고, 5x5 사이즈일 수도 있고, 상술한 사이즈를 제외한 다양한 사이즈들을 사용할 수도 있다. 도 6에서 도시된 것과 같이 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역이 3x3 사이즈인 경우, 상기 제1 영역에 포함된 복원 샘플들 및 상기 제2 영역에 포함된 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록의 상기 예측 샘플(610)의 상기 샘플단위 가중치 및 상기 샘플단위 오프셋을 도출할 수 있다. 상기 샘플단위 가중치는 상기 제1 영역에 포함된 복원 샘플들 및 상기 제2 영역에 포함된 예측 샘플들에 대한 상술한 수학식 5를 기반으로 도출할 수 있다. 또한, 상기 샘플단위 오프셋은 상기 제1 영역에 포함된 복원 샘플들 및 상기 제2 영역에 포함된 예측 샘플들에 대한 상술한 수학식 6을 기반으로 도출할 수 있다. 이 경우, 도 6에서 도시된 3x3 사이즈의 제1 영역 및 제2 영역은 9개의 샘플들을 포함하므로 상술한 수학식 5 및 수학식 6의 I는 9일 수 있다. 상술한 방법을 상기 현재 블록의 예측 블록 내 모든 샘플들에 적용하여 상기 예측 블록을 개선할 수 있고, 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다.
상기 현재 블록의 주변 블록의 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 개선하는 경우, 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록의 샘플 값의 차이를 반영하여 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 즉, 상기 복원 블록과 상기 예측 블록의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출하는데 사용할 수 있다.
도 7은 상기 주변 블록의 상기 복원 블록과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 반영하여 상기 현재 블록의 수정된 예측 샘플을 도출하는 일 예를 예시적으로 나타낸다.
상술한 내용과 같이 상기 주변 블록의 복원 블록 및 상기 주변 블록의 예측 블록에 대한 최소자승법을 통하여 상기 블록단위(또는 샘플단위) 가중치 및 상기 블록단위(또는 샘플단위) 오프셋을 도출하고 상기 블록단위 가중치 및 상기 샘플단위 오프셋를 기반으로 상기 현재 블록의 상기 예측 블록을 개선할 수도 있지만, 도 7에서 도시된 것과 같이 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 사용하여 상기 현재 블록의 상기 예측 블록을 개선할 수 있다. 도 7에서 도시된 것과 같이 샘플단위로 차분 값들을 도출할 수 있고, 상기 차분 값들을 사용하여 상기 현재 블록의 상기 예측 블록을 개선할 수 있다.
구체적인 실시 예는 다음과 같을 수 있다. 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록 P를 생성하고 상기 현재 블록과 가장 유사한 주변 블록을 선택할 수 있다. 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 주변 블록과의 SAD(sum of absolute differences) 또는 SSD(sum of squared differences)를 사용하여 선택될 수 있다. 즉, 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 주변 블록의 샘플들과의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 기반으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록의 원본 블록과 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값이 최소인 주변 블록을 선택할 수 있다.
또한, 상기 현재 블록과 유사도가 높은 주변 블록은 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록의 주변 블록 간의 관계에 따른 RDO(rate distortion optimization)를 통하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록과 유사도가 높은 주변 블록은 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 본 발명에 의한 방법에 따른 RD(rate distortion) 코스트가 최소가 되게 하는 주변 블록으로 도출될 수 있다. 즉, 인코딩 장치는 각각의 주변 블록을 통하여 각각의 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출하고, 상기 각각의 수정된 예측 블록과 상기 현재 블록의 원본 블록을 비교하여 가장 유사도가 높은 수정된 예측 블록의 주변 블록을 선택할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 상측 주변 블록으로 선택될 수 있다. 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 도출할 수 있고, 상기 복원 블록과 상기 주변 블록의 위상에 따른 샘플들 간의 차분 값을 도출할 수 있다. 상기 현재 블록의 예측 블록이 N개의 샘플들을 포함하는 경우, 상기 차분 값은 다음의 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000007
여기서, ΔN 은 제N 차분 값, RecA(x,y)는 선택된 상기 상측 주변 블록의 복원 블록의 (x, y) 좌표의 복원 샘플 값, PredA(x,y)는 선택된 상기 상측 주변 블록의 예측 블록의 (x, y) 좌표의 예측 샘플 값을 나타낸다.
상기 현재 블록의 예측 블록의 각 샘플에 상기 도출된 차분 값을 적용하여 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 상기 수정된 예측 블록은 다음의 수학식을 기반으로 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2016011948-appb-M000008
여기서, P(x, y)는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 (x, y) 좌표의 예측 샘플 값, P'(x, y)는 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록의 (x, y) 좌표의 (수정된) 예측 샘플 값, ΔN 은 제N 차분 값을 나타낸다. 인코딩 장치/디코딩 장치는 상기 수학식 8을 기반으로 상기 예측 블록을 개선할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 인코딩 장치에 의한 비디오 인코딩 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 8에서 개시된 방법은 도 1에서 개시된 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 8의 S800 내지 S850은 상기 인코딩 장치의 예측부에 의하여 수행될 수 있고, S860은 상기 인코딩 장치의 엔트로피 인코딩부에 의하여 수행될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록의 예측 모드를 도출한다(S800). 인코딩 장치는 다양한 예측 모드들을 수행하여 최적의 RD 코스트를 갖는 예측 모드를 상기 현재 블록에 대한 예측 모드로 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 현재 블록의 상기 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S810). 인코딩 장치는 상술한 바와 같이 상기 현재 블록의 예측 모드를 통하여 상기 현재 블록의 상기 예측 블록을 생성할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록을 결정한다(S820). 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 하나일 수 있다. 예를 들어 상기 주변 블록들은 상기 현재 블록의 좌측 주변 블록, 좌상측 주변 블록, 상측 주변 블록, 우상측 주변 블록, 좌하측 주변 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 주변 블록은 상기 현재 블록과 상기 주변 블록의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 상기 주변 블록으로 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값이 최소인 주변 블록을 선택할 수 있다. 구체적으로, 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 샘플 값의 절대 값과 상기 주변 블록의 샘플 값의 절대 값과의 차분 값이 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 최소인 주변 블록일 수 있고, 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 샘플 값의 제곱 값과 상기 주변 블록의 샘플 값의 제곱 값과의 차분 값이 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 최소인 주변 블록일 수 있다.
또한, 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록의 주변 블록 간의 관계에 따른 RDO(rate distortion optimization)를 통하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 본 발명에 의한 방법에 따른 RD(rate distortion) 코스트가 최소가 되게 하는 주변 블록으로 도출될 수 있다. 즉, 인코딩 장치는 각각의 주변 블록을 통하여 각각의 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출하고, 상기 각각의 수정된 예측 블록과 상기 현재 블록의 원본 블록을 비교하여 가장 유사도가 높은 수정된 예측 블록의 주변 블록을 선택할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관(correlation) 정보를 생성한다(S830). 인코딩 장치는 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 개선에 대한 정보를 생성할 수 있다. 상기 상관 정보는 상기 주변 블록의 상기 복원 블록과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록과의 선형 모델링(linear modeling)을 통하여 도출될 수 있다.
일 예로, 상기 상관 정보는 블록단위 가중치(weight) 및 블록단위 오프셋(offset)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 블록단위 가중치와 상기 블록단위 오프셋은 상기 주변 블록의 상기 복원 블록에 포함된 복원 샘플들의 값들과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록에 포함된 예측 샘플들의 값들에 대한 최소자승법(Least square method, LSM)을 통하여 도출될 수 있다. 상기 최소자승법은 최소제곱법이라고 불릴 수 있다. 이 경우, 상기 블록단위 가중치는 상술한 수학식 5를 기반으로 도출될 수 있고, 상기 블록단위 오프셋은 상술한 수학식 6을 기반으로 도출될 수 있다.
다른 예로, 상기 상관 정보는 샘플단위 가중치 및 샘플단위 오프셋에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 샘플단위 가중치와 상기 샘플단위 오프셋은 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플과 대응하는 위치의 상기 주변 블록의 상기 복원 블록의 제1 영역 내 복원 샘플들의 값들과 상기 제1 영역에 대응하는 상기 주변 블록의 상기 예측 블록의 제2 영역 내 예측 샘플들의 값들에 대한 최소자승법을 통하여 도출될 수 있다. 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이즈는 동일할 수 있고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이즈는 예를 들어 3x3 사이즈일 수 있고, 또는 5x5 사이즈일 수 있다. 상기 샘플단위 가중치는 상술한 수학식 5를 기반으로 도출될 수 있고, 상기 샘플단위 오프셋은 상술한 수학식 6을 기반으로 도출될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 상관 정보는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록에 포함된 각 예측 샘플에 대응하는 차분 값에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 현재 블록의 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 차분 값은 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 상기 주변 블록의 복원 블록의 복원 샘플 값과 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 상기 주변 블록의 예측 블록의 예측 샘플 값과의 차분 값으로 도출될 수 있다. 상기 차분 값은 상술한 수학식 7을 기반으로 도출될 수 있다.
인코딩 장치는 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출한다(S840). 인코딩 장치는 상기 상관 정보를 상기 예측 블록에 적용하여 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다.
일 예로, 상기 상관 정보가 상기 예측 블록에 대한 상기 블록단위 가중치 및 상기 블록단위 오프셋에 대한 정보를 포함하는 경우, 인코딩 장치는 상기 예측 블록의 예측 샘플값들에 대하여 상기 블록단위 가중치를 곱하고 상기 블록단위 오프셋을 더하여 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값들을 도출할 수 있다. 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값은 상술한 수학식 1을 기반으로 도출될 수 있다.
다른 예로, 상기 상관 정보가 상기 예측 블록에 포함된 각 샘플에 대한 상기 샘플단위 가중치 및 상기 샘플단위 오프셋에 대한 정보를 포함하는 경우, 인코딩 장치는 상기 예측 블록의 예측 샘플의 예측 샘플값에 대하여 상기 예측 샘플의 샘플단위 가중치를 곱하고 상기 예측 샘플의 샘플단위 오프셋을 더하여 상기 예측 블록의 예측 샘플의 예측 샘플값에 대응하는 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플의 수정된 예측 샘플값을 도출할 수 있다. 상술한 방법을 상기 예측 블록의 각 예측 샘플에 적용하여 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값은 상술한 수학식 1을 기반으로 도출될 수 있다.
다른 예로, 상기 상관 정보가 상기 예측 블록에 포함된 각 샘플에 대응하는 차분 값에 대한 정보를 포함하는 경우, 인코딩 장치는 상기 예측 블록에 포함된 각 예측 샘플의 예측 샘플값에 상기 예측 샘플에 대응하는 차분 값을 더하여 상기 예측 샘플에 대응하는 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플의 수정된 예측 샘플값을 도출할 수 있다. 상술한 방법을 상기 예측 블록의 각 예측 샘플에 적용하여 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값은 상술한 수학식 8을 기반으로 도출될 수 있다.
인코딩 장치는 상기 현재 블록의 원본 블록 및 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 레지듀얼 정보를 생성한다(S850). 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 원본 블록과 상기 수정된 예측 블록과의 위상(phase)에 따른 샘플들간의 차분 값, 즉 레지듀얼 정보를 생성할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보 및 상기 레지듀얼 정보를 인코딩하여 출력한다(S860). 인코딩 장치는 상기 예측 모드를 나타내는 예측 모드 정보를 생성하고, 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 또한, 인코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 생성하고, 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 레지듀얼 샘플에 관한 변환 계수들을 포함할 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크 또는 저장 매체를 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 디코딩 장치에 의한 비디오 디코딩 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 9에서 개시된 방법은 도 1에서 개시된 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 9의 S900은 상기 디코딩 장치의 엔트로피 디코딩부에 의하여 수행될 수 있고, S910 내지 S950은 상기 디코딩 장치의 예측부에 의하여 수행될 수 있다.
디코딩 장치는 현재 블록의 예측 모드를 도출한다(S900). 디코딩 장치는 비트스트림을 통하여 획득한 예측 모드에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 최적의 예측 모드를 도출할 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크 또는 저장매체를 통하여 인코딩 장치로부터 수신될 수 있다. 상기 예측 모드에 관한 정보는 인트라 예측 모드에 관한 정보일 수 있고, 또는 인터 예측 모드에 관한 정보일 수 있다.
한편, 디코딩 장치는 상기 비트스트림을 통하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 정보를 획득할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록 및 상기 현재 블록의 원본 블록을 기반으로 생성될 수 있다. 상기 수정된 예측 블록의 도출을 통하여 상기 레지듀얼 정보에 대한 데이터량을 줄일 수 있고, 이를 통하여 전반적인 코딩효율을 향상시킬 수 있다.
디코딩 장치는 상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S910). 디코딩 장치는 인트라 예측 모드에 따라 상기 예측 블록을 생성할 수 있고, 또는 인터 예측 모드에 따라 상기 예측 모드를 생성할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록을 도출한다(S920). 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 하나일 수 있다. 예를 들어 상기 주변 블록들은 상기 현재 블록의 좌측 주변 블록, 좌상측 주변 블록, 상측 주변 블록, 우상측 주변 블록, 좌하측 주변 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 주변 블록은 상기 현재 블록과 상기 주변 블록의 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값을 기반으로 도출될 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치는 상기 현재 블록의 상기 주변 블록으로 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값이 최소인 주변 블록을 선택할 수 있다. 구체적으로, 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 샘플 값의 절대 값과 상기 주변 블록의 샘플 값의 절대 값과의 차분 값이 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 최소인 주변 블록일 수 있고, 상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 샘플 값의 제곱 값과 상기 주변 블록의 샘플 값의 제곱 값과의 차분 값이 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 최소인 주변 블록일 수 있다.
또는, 상기 주변 블록은 인코딩 장치에 의하여 선택되고 디코딩 장치로 시그널링될 수 있다. 예를 들어 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록의 주변 블록 간의 관계에 따른 RDO(rate distortion optimization)를 통하여 상기 주변 블록을 선택하고, 상기 선택된 주변 블록을 가리키는 정보를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 상관 정보는 상기 현재 블록의 상기 주변 블록들 중 특정 블록을 가리키는 인덱스 정보를 포함할 수 있고, 디코딩 장치는 상기 인덱스 정보를 기반으로 상기 특정 주변 블록을 선택(결정 또는 도출)할 수 있다. 상기 인덱스 정보는 상관 인덱스 정보 또는 LM(linear model) 인덱스 정보라고 불릴 수 있다. 디코딩 장치는 상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관 정보를 도출한다(S930). 상기 상관 정보는 상기 주변 블록의 상기 복원 블록과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록과의 선형 모델링(linear modeling)을 통하여 도출될 수 있다.
일 예로, 상기 상관 정보는 블록단위 가중치(weight) 및 블록단위 오프셋(offset)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 블록단위 가중치와 상기 블록단위 오프셋은 상기 주변 블록의 상기 복원 블록에 포함된 복원 샘플들의 값들과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록에 포함된 예측 샘플들의 값들에 대한 최소자승법(Least square method, LSM)을 통하여 도출될 수 있다. 상기 최소자승법은 최소제곱법이라고 불릴 수 있다. 이 경우, 상기 블록단위 가중치는 상술한 수학식 5를 기반으로 도출될 수 있고, 상기 블록단위 오프셋은 상술한 수학식 6을 기반으로 도출될 수 있다.
다른 예로, 상기 상관 정보는 샘플단위 가중치 및 샘플단위 오프셋에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 샘플단위 가중치와 상기 샘플단위 오프셋은 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플과 대응하는 위치의 상기 주변 블록의 상기 복원 블록의 제1 영역 내 복원 샘플들의 값들과 상기 제1 영역에 대응하는 상기 주변 블록의 상기 예측 블록의 제2 영역 내 예측 샘플들의 값들에 대한 최소자승법을 통하여 도출될 수 있다. 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이즈는 동일할 수 있고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 사이즈는 예를 들어 3x3 사이즈일 수 있고, 또는 5x5 사이즈일 수 있다. 상기 샘플단위 가중치는 상술한 수학식 5를 기반으로 도출될 수 있고, 상기 샘플단위 오프셋은 상술한 수학식 6을 기반으로 도출될 수 있다.
다른 예로, 상기 상관 정보는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록에 포함된 각 예측 샘플에 대응하는 차분 값에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 현재 블록의 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 차분 값은 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 상기 주변 블록의 복원 블록의 복원 샘플 값과 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 상기 주변 블록의 예측 블록의 예측 샘플 값과의 차분 값으로 도출될 수 있다. 상기 차분 값은 상술한 수학식 7을 기반으로 도출될 수 있다.
디코딩 장치는 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출한다(S940). 디코딩 장치는 상기 상관 정보를 상기 예측 블록에 적용하여 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다.
일 예로, 상기 상관 정보가 상기 예측 블록에 대한 상기 블록단위 가중치 및 상기 블록단위 오프셋에 대한 정보를 포함하는 경우, 디코딩 장치는 상기 예측 블록의 예측 샘플값들에 대하여 상기 블록단위 가중치를 곱하고 상기 블록단위 오프셋을 더하여 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값들을 도출할 수 있다. 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값은 상술한 수학식 1을 기반으로 도출될 수 있다.
다른 예로, 상기 상관 정보가 상기 예측 블록에 포함된 각 샘플에 대한 상기 샘플단위 가중치 및 상기 샘플단위 오프셋에 대한 정보를 포함하는 경우, 디코딩 장치는 상기 예측 블록의 예측 샘플의 예측 샘플값에 대하여 상기 예측 샘플의 샘플단위 가중치를 곱하고 상기 예측 샘플의 샘플단위 오프셋을 더하여 상기 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플의 수정된 예측 샘플값을 도출할 수 있다. 상술한 방법을 상기 예측 블록의 각 예측 샘플에 적용하여 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값은 상술한 수학식 1을 기반으로 도출될 수 있다.
다른 예로, 상기 상관 정보가 상기 예측 블록에 포함된 각 예측 샘플에 대응하는 차분 값에 대한 정보를 포함하는 경우, 디코딩 장치는 상기 예측 블록에 포함된 각 예측 샘플의 예측 샘플값에 상기 예측 샘플에 대응하는 차분 값을 더하여 상기 예측 샘플에 대응하는 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플의 수정된 예측 샘플값을 도출할 수 있다. 상술한 방법을 상기 예측 블록의 각 예측 샘플에 적용하여 상기 수정된 예측 블록을 도출할 수 있다. 상기 수정된 예측 블록의 수정된 예측 샘플값은 상술한 수학식 8을 기반으로 도출될 수 있다.
디코딩 장치는 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 복원 블록을 도출한다(S950). 디코딩 장치는 상기 수정된 예측 블록을 바로 상기 복원 블록으로 이용할 수도 있다. 또한 디코딩 장치는 상기 비트스트림을 통하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 정보를 획득할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보를 획득한 경우, 상기 수정된 예측 블록 및 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 상기 복원 블록을 도출할 수도 있다. 디코딩 장치는 상기 복원 블록을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 생성된 상기 복원 블록은 메모리에 저장되고 추후 인트라 예측 및/또는 인터 예측을 위하여 사용될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면 현재 블록의 주변 블록의 예측에 대한 정보를 현재 블록의 예측을 위하여 사용할 수 있고, 이를 통하여 복잡한 영상의 복원을 보다 효율적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 주변 블록의 예측 샘플과 복원 샘플과의 상관성을 고려하여 현재 블록의 예측을 수행할 수 있고, 이를 통하여 복잡한 영상의 복원을 보다 효율적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 주변 블록의 예측 샘플과 복원 샘플과의 상관성을 고려하여 현재 블록의 예측을 수행하여 예측 성능을 향상시킬 수 있고, 이를 통하여 레지듀얼 정보에 대한 데이터량을 줄여 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타내어진 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 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명에 따른 인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 예를 들어 TV, 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱박스, 디스플레이 장치 등의 영상 처리를 수행하는 장치에 포함될 수 있다.
본 발명에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 영상 디코딩 장치에서 수행되는 영상 디코딩 방법에 있어서,
    현재 블록의 예측 모드를 도출하는 단계;
    상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록의 주변 블록을 도출하는 단계;
    상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관(correlation) 정보를 도출하는 단계;
    상기 현재 블록의 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된(modified) 예측 블록을 도출하는 단계; 및
    상기 수정된 예측 블록을 기반으로 상기 현재 블록의 복원 블록을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 영상 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값이 최소인 주변 블록인 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록의 상기 예측 모드가 인트라 예측 모드(intra prediction mode)인 경우, 상기 현재 블록의 상기 수정된 예측 블록이 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상관 정보는 블록단위 가중치(weight) 및 블록단위 오프셋(offset)에 대한 정보를 포함하되,
    상기 블록단위 가중치와 상기 블록단위 오프셋은 상기 주변 블록의 상기 복원 블록에 포함된 복원 샘플들의 값들과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록에 포함된 예측 샘플들의 값들에 대한 최소자승법(Least square method, LSM)을 통하여 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 샘플들의 수가 I개인 경우, 상기 블록단위 가중치는 다음의 수학식을 기반으로 도출되고,
    Figure PCTKR2016011948-appb-I000001
    여기서, I는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 샘플들의 수를 나타내고, α는 상기 블록단위 가중치를 나타내고, RecA(i)는 상기 주변 블록의 복원 블록의 제i 복원 샘플 값을 나타내고, PredA(i)는 상기 주변 블록의 예측 블록의 제i 예측 샘플 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 샘플들의 수가 I개인 경우, 상기 블록단위 오프셋은 다음의 수학식을 기반으로 도출되고,
    Figure PCTKR2016011948-appb-I000002
    여기서, I는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 샘플들의 수를 나타내고, α는 상기 블록단위 가중치를 나타내고, β는 상기 블록단위 오프셋을 나타내고, RecA(i)는 상기 주변 블록의 복원 블록의 제i 복원 샘플 값을 나타내고, PredA(i)는 상기 주변 블록의 예측 블록의 제i 예측 샘플 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 수정된 예측 블록은 다음의 수학식을 기반으로 도출되고,
    Figure PCTKR2016011948-appb-I000003
    여기서, P'(x,y)는 상기 수정된 예측 블록에 포함된 (x,y)좌표의 수정된 예측 샘플값을 나타내고, P(x,y)는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록에 포함된 (x,y)좌표의 예측 샘플값을 나타내고, α는 상기 블록단위 가중치를 나타내고, β는 상기 블록단위 오프셋을 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상관 정보는 샘플단위 가중치(weight) 및 샘플단위 오프셋(offset)에 대한 정보를 포함하되,
    상기 샘플단위 가중치와 상기 샘플단위 오프셋은 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플과 대응하는 위치의 상기 주변 블록의 상기 복원 블록의 제1 영역 내 복원 샘플들의 값들과 상기 제1 영역에 대응하는 상기 주변 블록의 상기 예측 블록의 제2 영역 내 예측 샘플들의 값들에 대한 최소자승법(Least square method, LSM)을 통하여 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주변 블록의 상기 복원 블록의 상기 제1 영역 및 상기 주변 블록의 상기 예측 블록의 상기 제2 영역의 사이즈는 동일한 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상관 정보는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록에 포함된 각 예측 샘플에 대응하는(corresponding) 차분 값에 대한 정보를 포함하되,
    상기 차분 값은 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 상기 주변 블록의 복원 블록의 복원 샘플 값과 상기 현재 블록의 상기 예측 블록의 예측 샘플에 대응하는 상기 주변 블록의 예측 블록의 예측 샘플 값과의 차분 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상기 현재 블록의 상기 예측 블록에 포함된 각 예측 샘플에 대응하는 차분 값은 다음의 수학식을 기반으로 도출되고,
    Figure PCTKR2016011948-appb-I000004
    여기서, RecA(x,y)는 상기 주변 블록의 복원 블록의 (x,y)좌표의 복원 샘플 값을 나타내고, PredA(x,y)는 상기 주변 블록의 예측 블록의 (x,y)좌표의 예측 샘플 값을 나타내고, ΔN는 상기 제N 차분 값을 나타내고, 상기 최종 예측 블록은 N개의 샘플들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  12. 영상 인코딩 장치에서 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서,
    현재 블록의 예측 모드를 도출하는 단계;
    상기 현재 블록의 예측 모드를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록의 주변 블록을 결정하는 단계;
    상기 주변 블록의 복원 블록과 상기 주변 블록의 예측 블록을 기반으로 상관 정보를 생성하는 단계;
    상기 현재 블록의 상기 예측 블록 및 상기 상관 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 수정된 예측 블록을 도출하는 단계;
    상기 현재 블록의 원본 블록 및 상기 수정된 예측 블록을 기반으로 레지듀얼 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보 및 상기 레지듀얼 정보를 인코딩하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 영상 인코딩 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주변 블록은 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 위상(phase)에 따른 샘플들 간의 차분 값이 최소인 주변 블록으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 상관 정보는 블록단위 가중치(weight) 및 블록단위 오프셋(offset)에 대한 정보를 포함하되,
    상기 블록단위 가중치와 상기 블록단위 오프셋은 상기 주변 블록의 상기 복원 블록에 포함된 복원 샘플들의 값들과 상기 주변 블록의 상기 예측 블록에 포함된 예측 샘플들의 값들에 대한 최소자승법(Least square method, LSM)을 통하여 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수정된 예측 블록은 다음의 수학식을 기반으로 도출되고,
    Figure PCTKR2016011948-appb-I000005
    여기서, P'(x,y)는 상기 수정된 예측 블록에 포함된 (x,y)좌표의 수정된 예측 샘플값을 나타내고, P(x,y)는 상기 현재 블록의 상기 예측 블록에 포함된 (x,y)좌표의 예측 샘플값을 나타내고, α는 상기 블록단위 가중치를 나타내고, β는 상기 블록단위 오프셋을 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
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