WO2017159901A1 - 비디오 코딩 시스템에서 블록 구조 도출 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 코딩 시스템에서 블록 구조 도출 방법 및 장치 Download PDF

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WO2017159901A1
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임재현
박내리
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to video coding technology, and more particularly, to a coding method and apparatus based on efficient block structure derivation in a video 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 video coding efficiency.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for efficiently deriving a block structure in a picture.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for deriving a block structure of a current picture based on neighboring pictures.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for dividing a current picture using split information of neighboring pictures.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for performing division of a current picture with little data.
  • a video decoding method performed by a decoding apparatus may include deriving at least one reference block for a target block, deriving a partition structure of the target block based on a partition structure of the at least one reference block, and based on the derived partition structure. Dividing the target block into a plurality of detail blocks, and decoding the plurality of detail blocks to generate reconstructed samples.
  • a video encoding method performed by an encoding apparatus may include: deriving at least one reference block for a target block, deriving a partition structure of the target block based on a partition structure of the at least one reference block, and based on the derived partition structure. Dividing the target block into a plurality of detail blocks, and encoding the plurality of detail blocks to output an encoding parameter.
  • a partition structure of a current picture can be derived based on a reference block of a neighboring picture, thereby reducing the amount of data used for additional information signaled for partitioning the current picture and improving overall coding efficiency. 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 shows an example of a fixed block partition structure and a variable block partition structure.
  • 5 shows an example of coding unit splitting.
  • FIG. 6 shows examples of forward and non-forward partitioning of a unit block.
  • FIG. 8 exemplarily illustrates a reference block of a neighboring picture and a target block of the current picture corresponding thereto.
  • FIG 9 illustrates an example of deriving a partition structure of a target block based on a plurality of reference blocks.
  • FIG. 10 shows an example of an order and an output order for coding a picture in a random access form.
  • FIG. 11 illustrates various examples of block division structure integration.
  • FIG. 13 exemplarily shows a comparison of the data amount of the existing partition information with the data amount of the partition information according to the present invention.
  • FIG. 14 schematically shows an example of a video encoding method 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 divider 105, a predictor 110, a transformer 115, a quantizer 120, a reordering unit 125, an entropy encoding unit 130, An inverse quantization unit 135, an inverse transform unit 140, a filter unit 145, and a memory 150 are provided.
  • 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 CTU may correspond to a coding tree block (CTB), the CU may correspond to a coding block (CB), the PU may correspond to a prediction block (PB), and the TU may correspond to a transform block (TB).
  • CTB coding tree block
  • 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.
  • a pixel, a pel, and a sample may be mixed with each other.
  • 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 (MVD), a motion vector predictor (MVD), and a residual signal may be entropy encoded and transmitted to a decoding apparatus.
  • the prediction block may be a reconstruction block, 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 reordering unit 125.
  • the reordering unit 125 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 125 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 entropy-codes a symbol according to a probability distribution based on the quantized transform values rearranged by the reordering unit 125 or the encoding parameter value calculated in the coding process, thereby performing a bitstream. You can output 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 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, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230, and a filter unit 235.
  • Memory 240 may be included.
  • 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 It may be input to the reordering unit 215.
  • the reordering unit 215 may reorder the information of the bitstream entropy decoded by the entropy decoding unit 210, that is, the quantized transform coefficients, based on the reordering method in the encoding apparatus.
  • the reordering unit 215 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 215 scans the coefficients based on the prediction mode applied to the current block (transform block) and the size of the transform block to generate an array of coefficients (quantized transform coefficients) in the form of a two-dimensional block. Can be.
  • 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 from the motion vector candidates included in the motion vector 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 prediction unit 230 of 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 sample (or a prediction sample array) for the current block based on the derived motion vector and the reference picture index information received from the encoding apparatus.
  • the decoding apparatus may generate a reconstructed sample (or reconstructed sample array) by adding a predictive sample (or a predictive sample array) and a residual sample (residual sample array) obtained from transform coefficients transmitted from the encoding apparatus. Based on this, a reconstruction block and a reconstruction picture may be generated.
  • 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 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.
  • Components directly related to the decoding of an image for example, an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a prediction unit 230, and a filter unit ( 235) and the like may be distinguished from other components by a decoder or a decoder.
  • 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.
  • a block-based partition structure In order to compress the image efficiently, a block-based partition structure is used.
  • the picture may be divided into a plurality of unit blocks having the same size, and the unit blocks may be recursively divided into blocks of a type most suitable for coding and compression for each unit block.
  • the unit block may correspond to a coding tree unit (CTU), and a block additionally divided in the unit block may correspond to a coding unit.
  • the coding unit is configured to process an image in a process of processing the above-described image, for example, intra / inter prediction, transform, quantization, and / or entropy coding. It can mean a basic unit.
  • FIG 3 shows an example of a fixed block partition structure and a variable block partition structure.
  • one picture may be divided into a fixed block division structure as shown in (a), or may be divided into a variable block division structure as shown in (b).
  • side information for block partitioning can be minimized.
  • the side information is relatively increased, but a coding unit having an optimal size in consideration of image characteristics There is an advantage that can be determined.
  • the coding unit may have a rectangular shape, and one coding unit may be further divided into several coding units. For example, one coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may be divided into four coding units having a size of N ⁇ N.
  • the splitting process of such a coding unit may be recursive, and not all coding units need to be split in the same form.
  • the maximum coding unit may be called a coding tree unit (CTU)
  • the coding tree unit may be called a coding tree block (CTB)
  • CB coding block
  • information indicating whether the corresponding coding unit is split may be specified. For example, if a split flag indicating splitting is 1, the corresponding coding unit is further divided into four coding units. If the value of the division flag is 0, the corresponding coding unit may no longer be divided, and a processing process may be performed on the coding unit, and prediction and transformation may be performed based on the coding unit.
  • the partition structure of the coding unit described above may be represented using a tree structure. For example, splitting can be done with the largest coding unit as the root.
  • the coding unit in which the current division is made becomes a parent node, and the coding unit divided from the parent node becomes a child node.
  • the coding unit (parent node) in which the current division is performed has as many child nodes as the number of divided coding units. Coding units that are no longer split become leaf nodes.
  • Leaf nodes are nodes that have no child nodes.
  • the splitting structure of the coding unit will be a quad tree structure.
  • the maximum and minimum coding unit sizes may be determined according to characteristics of the video image (for example, resolution, etc.) or in consideration of encoding efficiency, and information about or derived from the bit unit may be included in the bitstream. have.
  • a coding unit having a tree structure may be hierarchically divided with depth information. Each split lower coding unit may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the coding unit, the depth information may include information about the size of the lower coding unit.
  • the coding unit size is half of the parent node coding unit size, so using the maximum coding unit size and the maximum depth information, the minimum coding unit size Can be obtained. Or conversely, if the minimum coding unit size and the maximum depth of the tree are predefined, the maximum coding unit size can be derived and used. Since the size of the unit in the square division can be obtained in the form of a multiple of 2, the actual coding unit size is represented by a logarithm value of 2 below, and thus the transmission efficiency can be improved.
  • the decoding apparatus may obtain split information indicating whether the current coding unit is split. Encoding / decoding efficiency can be increased by allowing such fragmentation information to be acquired under specific conditions or transmitted by the encoding apparatus under specific conditions. For example, if the current coding unit is the smallest coding unit (SCU), it is no longer split into small coding units, so in this case it is not necessary to obtain the splitting information.
  • SCU smallest coding unit
  • the highest coding unit 410 may be called a root node and does not have a parent node.
  • the highest coding unit 410 is a unit that is not split from a higher coding unit than itself and may be a maximum coding unit (LCU).
  • LCU maximum coding unit
  • the highest coding unit 410 may have the smallest depth value.
  • the highest coding unit 410 may be divided into a quad tree structure, and as a result, four lower coding units 420 having a depth of level 1 may be generated.
  • at least one of the lower coding units 420 having a depth of level 1 may be split into a quad tree structure or may not be split anymore. That is, the coding unit may be recursively divided into quad tree structures until the maximum depth (or maximum level) of the coding unit is reached based on the highest coding unit 410.
  • the highest coding unit 410 is recursively divided into quad tree structures up to the depth of level 3 to form lower coding units ( 420, 430, and 440 may be generated.
  • the lower coding units 420, 430, and 3440 may be divided in the highest coding unit (ie, one LCU) to have a split form as shown in FIG. 4.
  • 5 shows an example of coding unit splitting.
  • the coding unit CU of the depth 0 is not divided into lower coding units when the split flag is 0, and is divided into four lower coding units of the depth 1 when the split flag is 1. It is divided into quad tree structures.
  • four lower coding units may be indexed from 0 to 3 in a raster scan order.
  • the depth 2 is recursively.
  • the four sub-coding units of are divided into quad tree structures.
  • the coding unit can be recursively split into quad tree structures until the maximum depth (or last depth) is reached.
  • a large coding unit is used in a region with small movements and simple textures to minimize overlapping side information, and a small size in a region with many various movements and complex textures. It is advantageous to minimize the residual signal through more accurate prediction based on the coding unit of.
  • the block division according to the present invention may include not only the block division of the square structure as described above, but also include various rectangular divisions in addition to the square division, or a combination of square and rectangular divisions.
  • FIG. 6 shows examples of forward and non-forward partitioning of a unit block.
  • the unit block according to the present invention may include square division as shown in (a), and may include various types of non-square division as shown in (b) to (e).
  • the split information (ex. Split flag) for the unit block is transmitted until the block (ex. CU) derived for splitting is no longer divided.
  • the partition structure of a target block may be modified by reusing a block partition structure or information of a temporal neighboring picture temporally adjacent to or adjacent to a current picture, or by further extending the block partition structure or information of a temporal neighboring picture.
  • the peripheral picture may include a temporal peripheral picture.
  • the following target block may include the above-described unit block (or CTU) or may include a block of any size.
  • FIG. 8 exemplarily illustrates a reference block of a neighboring picture and a target block of the current picture corresponding thereto.
  • some or all of the partition structure of the target block may be derived from the reference block of the neighboring picture.
  • the partition information of the target block may be obtained based on the partition information used for the reference block of the neighboring picture instead of being obtained through the transmitted information.
  • the reference block may be a unit block of a same position or a specific position or a block of a specific size with respect to the target block.
  • the reference block may be referred to as a reference unit block in some cases.
  • the split information used in the reference block may be applied to the target block as it is, or the split information refined based on the split information according to a predetermined criterion may be applied to the target block.
  • split information up to depth level n may be used as it is, and split information up to depth level n + 1 may be separately signaled or defined according to a specific criterion.
  • N may be any integer greater than 0 and smaller than a value of the maximum depth level.
  • n may be any one of 1, 2, and 3.
  • an application unit for deriving the block structure of the current picture based on the block structure of the neighboring picture may be as follows.
  • whether to apply the block division information of the neighboring picture to the current picture is determined through separate information transmission, or determined by deriving according to a specific criterion, or the two Different methods can be mixed and determined.
  • a description will be given based on a target block, and the target block according to the present invention may include an entire picture, a unit block, or a block having a specific size.
  • the transmitted information may be flag information (eg, a block structure prediction flag) indicating whether a division structure of a target block is derived based on the division structure of a reference block of a neighboring picture, or a specific picture or It may be index information indicating a specific reference block.
  • flag information eg, a block structure prediction flag
  • the specific criterion may include the following.
  • the partition structure change amount between the reference blocks existing in each of two or more neighboring pictures coded before the current picture is coded is less than a predetermined reference, based on the split information for at least one of the reference blocks.
  • Partition information of the target block can be derived.
  • the reference block is a block of the same position or a specific position in the peripheral picture with respect to the target block.
  • reference blocks corresponding to a target block may include the first neighboring picture and the second neighboring picture. There may be one each in a picture.
  • a reference block existing in the first neighboring picture is a first reference block and a reference block existing in the second neighboring picture is a second reference block
  • the reference block is based on the first reference block and the second reference block.
  • the division structure change amount can be detected.
  • the partition structure of the first reference block and the second reference block is the same or almost the same, this means that the area in which the target block is located is small in change, for example, the area in which the moving object exists in the image. This may mean that it is the same area as the background. Accordingly, it may be determined that the target block also has similar image characteristics as those of the reference blocks, and a block structure that is the same as or similar to the partition structure of at least one of the reference blocks may be applied to the target block.
  • the change amount of the partition structure may be determined based on the following criteria.
  • the division structure change amount may be determined based on an area of an area having a partition structure that is not the same among all reference blocks. For example, when an area having a partition structure different from that of the second reference block within the entire area of the first reference block is within a predefined criterion (for example, 10%), the partition information of at least one of the reference blocks is determined. Based on the partition information of the target block can be derived.
  • the split structure change amount may be determined based on the amount of information (for example, the number of split flags or split indexes) used to indicate areas that are not identical among all reference blocks. For example, k (ex.
  • splitting flags are used in the representation of the entire splitting structure in the first reference block, of which splitting flags are used to indicate an area having a splitting structure different from the second reference block.
  • partition information of the target block may be derived based on partition information of at least one of the reference blocks.
  • the split information of the target block may be derived based on the split information about at least one of the reference blocks.
  • one reference block when one reference block includes a plurality of blocks and there are a plurality of motion vectors for the plurality of blocks, a representative motion vector or a representative motion vector size for the one reference block may be derived and used.
  • the representative motion vector and the representative motion vector magnitude may indicate a motion vector and a magnitude of a specific position in the reference block, or the representative motion vector magnitude may be an average or median value of absolute values of the plurality of motion vectors ( median value).
  • DPB decoded picture buffer
  • one motion vector stored with respect to the reference block may be the representative motion vector.
  • a motion vector corresponding to a specific region (for example, an upper left region) among the four motion vectors stored with respect to the reference block may be the representative motion vector, or 4
  • the mean or median of the absolute values of the two motion vectors may be the representative motion vector magnitude.
  • a motion vector change amount may be detected based on the first reference block and the second reference block. . In this case, as described above, the representative motion vector for each reference block may be detected and compared.
  • the motion vector size of the reference block is smaller than a predefined criterion or the amount of change of the motion vector of the first reference block and the second reference block is less than a predefined criterion
  • this is an area where the target block is located. Even if this picture is changed, it may mean that the area is hardly moved or changed, that is, a region such as a background. Accordingly, it may be determined that the target block also has similar image characteristics as those of the reference blocks, and a block structure that is the same as or similar to the partition structure of at least one of the reference blocks may be applied to the target block.
  • the partition structure change between the reference blocks is little or small, the motion vector difference can be large.
  • the block structure may be similar. Therefore, in this case, by combining the methods of a and b as described above, the change in the partition structure between the reference blocks is equal to or less than the first threshold, and the motion vector size of at least one of the reference blocks is equal to zero.
  • a block structure that is the same as or similar to the partition structure for at least one of the reference blocks may be applied to the target block only when the motion vector variation between the reference blocks is smaller than 2 thresholds or less than the second threshold. have.
  • the size of the motion vector in at least one reference block is less than 4 in the quarter pel unit, or the difference in motion vector size (or the magnitude of the motion vector difference) between the reference blocks is less than 4 in the quarter pel unit.
  • the specific gravity of an area where the partition structures between the reference blocks are not the same is less than 10%
  • a block structure that is the same as or similar to the partition structure for at least one of the reference blocks may be applied to the target block.
  • FIG 9 illustrates an example of deriving a partition structure of a target block based on a plurality of reference blocks.
  • (b) represents a target block
  • (a) and (c) represent reference blocks of neighboring pictures corresponding to the target block.
  • the shaded portions in (a) and (c) represent regions having different divisional structures. That is, in (a) and (c), the remaining portions except the shaded portion have the same block division structure. Therefore, the parts having the same divided structure in (a) and (c) can be used as the divided structure of the target block.
  • the following method may be applied to the region of the target block corresponding to the region where the partition structure does not match between the reference blocks.
  • the encoding apparatus decodes one or more pieces of partition information (a partition flag or a partition index, etc.) for indicating a partition structure for an area of the target block corresponding to a region where the partition structures do not match between the reference blocks. Can be sent to the device.
  • the decoding apparatus may perform division based on the partition information on the area of the target block corresponding to the mismatched area.
  • the encoding device and the decoding device determine the partition structure according to a predetermined criterion for the area of the target block corresponding to the area where the partition structure does not match between the reference blocks.
  • the predetermined reference may be, for example, a direction of a neighboring picture with respect to a current picture, a quality of a neighboring picture, a degree of division of a corresponding region, a division structure common to a relatively large number of neighboring pictures, and between a neighboring picture and a current picture. It can be determined using or combining one of the criteria of distance, etc.
  • 10 shows an example of an order and an output order for coding a picture in a random access form. 10 shows an example in which a group of pictures (GOP) is eight.
  • GOP group of pictures
  • the coding order and output order of pictures may be different from each other.
  • the output order may be based on a picture order count (POC).
  • POC picture 3 When considering POC picture 3 as the current picture, by combining at least one or multiple of the following criteria with respect to the region of the target block corresponding to the region where the division structure does not match between the reference blocks, Based on this, the partition structure can be determined.
  • a picture having a POC value lower than the POC of the current picture has priority.
  • POCs 1, 2, 4, and 8 are used as neighboring pictures of the current picture (POC 3)
  • POC 1, 2 neighboring pictures have priority over POC 4, 8 pictures. .
  • the neighboring pictures having the same or closest quality reference as the current picture have priority.
  • the picture quality may be determined based on a temporal layer and / or a quantization parameter (QP).
  • QP quantization parameter
  • the corresponding region indicates a region of inconsistent division between neighboring pictures. For example, if a corresponding area is not divided in the neighboring picture of POC 2 and the corresponding area is divided in the remaining picture, the neighboring picture of the POC 2 has priority.
  • the corresponding region indicates a region of inconsistency in division between neighboring pictures. For example, if the neighboring pictures of POC 1, 2, 4 have the same partition structure, and only the neighboring pictures of POC 8 have the same partition structure, the POC 1, 2, 4 neighboring pictures are used in the neighboring pictures of POC 1, 2, 4;
  • the partitioning structure takes precedence.
  • the neighboring picture which is located nearest to the current picture in time among the neighboring pictures has priority. In this case, whether the nearest time is determined based on the POC. That is, neighboring pictures of POC 2 and 4 that are relatively close to the current picture of POC 3 have priority over neighboring pictures of POC 1 and 8. Also, for example, when combining the criteria (1) and (4), the neighboring pictures of POC No. 2 have the highest priority in this example.
  • indication information for indicating a specific reference picture or a reference block may be transmitted from the encoding apparatus to the decoding apparatus for the region of the target block corresponding to the region where the division structures do not match between the reference blocks. have.
  • the decoding apparatus may further determine an additional partition structure of the area of the target block corresponding to the mismatched area based on the received indication information based on the partition structure of the corresponding area of a certain reference block (in any reference picture). You can decide whether to derive.
  • the indication information indicates the reference block (a) in FIG. 9, the partition structure of the reference block (a) may be used for the portion of the target block corresponding to the shaded portion. That is, in this case, the partition structure of the target block is the same as the partition structure of the reference block (a).
  • the indication information may be a reference picture index or a reference block index.
  • Encoding / decoding a specific picture at a higher quality may mean that a larger amount of information is allowed in terms of additional information and a residual signal.
  • the cost function for finding a combination of the optimal side information and the residual signal can be expressed as follows.
  • D denotes a distortion, which is a difference between an original signal and a predicted signal
  • R denotes a data rate of additional information
  • ⁇ denotes a parameter for trade-off between D and R.
  • ⁇ has a characteristic proportional to QP, which is a quantization parameter.
  • the block partitioning structure obtained based on the reference block can be further extended. That is, according to the present invention, the partition structure for the target block may be derived by refinement of the block partition structure obtained based on the reference block.
  • the partition structure of the reference block may be integrated and applied in a less granular unit.
  • a second partitioning structure (integrated block partitioning structure) is derived by integrating the data into smaller granular units based on the first partitioning structure of the reference block, and the target block is derived based on the second partitioning structure.
  • the final partition structure can be derived.
  • the second division structure may have a division structure up to depth n or less (ex. N-1 or n-2).
  • the final partition structure for the target block may be the same as the second partition structure, or may be a partition structure derived by subdividing according to additional information and / or a specific criterion based on the second partition structure.
  • FIG. 11 illustrates various examples of block division structure integration.
  • (a) to (e) show a partitioning structure for a part of a reference block and its integration relationship.
  • the divisional structures of (a) to (e) can be integrated into equivalent or less subdivided units as shown by the arrows.
  • the depth level 2 is integrated.
  • only depth level 1 is an integrated example.
  • the depth level 1 is integrated, but the rectangular detailed block structure divided in the vertical direction is integrated.
  • the depth level 1 is integrated, but the rectangular detailed block structure divided in the horizontal direction is integrated.
  • (e) is an example of using an existing block partition structure as it is.
  • the integrated block splitting structure in deriving the integrated block splitting structure, three factors, namely, whether the integrated block splitting structure is applied, the unit for applying the integrated block splitting structure, and the level of the integrated block splitting structure should be determined.
  • the three factors can be determined in the following manner.
  • the unit and whether to apply the integrated block partition structure may be determined based on the following.
  • a parameter transmitting end such as a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), an adaptation parameter set (APS), or a slice header. And transmit information indicating whether it is applicable.
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • APS adaptation parameter set
  • slice header a slice header
  • a comparison with a threshold value may be performed based on at least one of the change amount of the partition structure, the motion vector size, and the motion vector change between the reference blocks as described above. Determine whether to apply
  • the integrated block partition structure level may be determined based on the following.
  • the integrated block division structure level indicates how much depth level is to be integrated in the division structure.
  • the additional information is transmitted but only the additional partition information is transmitted based on the reference block structure to determine the level of the integrated block partition structure.
  • a predefined fixed level may be applied for each unit applied by the integrated block division structure, or an integrated block partition structure level defined in a parameter transmission terminal such as an SPS, PPS, APS, or slice header may be applied, or integrated block division may be applied.
  • Send information indicating structure level may be applied for each unit applied by the integrated block division structure, or an integrated block partition structure level defined in a parameter transmission terminal such as an SPS, PPS, APS, or slice header may be applied, or integrated block division may be applied.
  • the integrated block partitioning structure may be applied to the unit block, but without transmitting information indicating a separate level of the integrated block partitioning structure, as described above, at least one of the change amount of the partition structure, the size of the motion vector, and the amount of motion vector change between the reference blocks may be used.
  • an integrated block partition structure level corresponding to the reference range is applied.
  • an integrated block partitioning structure that is less granular than a partitioning structure of a reference block may be derived, and the partitioning information of the reference block is compared with the partitioning structure of the integrated block, and partitioning information is obtained based on the partitioning structure.
  • (a) shows a reference block partition structure
  • (b) shows an integrated block partition structure derived with reference to the reference block partition structure.
  • the integrated block partitioning structure may be derived based on the above-described criteria and / or explicit indication information.
  • a third candidate among the integrated block partition structure candidates of (c) is derived as an integrated block partition structure for the target block.
  • the partition structure of the target block may be derived based on the derived integrated block partition structure.
  • the reference block partitioning structure is compared with the integrated block partitioning structure, and the partitioning is attempted only for a region having a difference (that is, a less subdivided region), whereby the partitioning structure having the lowest cost function is recalled. It can be selected as the partition structure for the target block.
  • the encoding apparatus may derive additional segmentation information for the difference region, and may encode and transmit the additional segmentation information to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may derive a partition structure for the target block based on the integrated block partition structure and the additional partition information.
  • FIG. 13 exemplarily shows a comparison of the data amount of the existing partition information with the data amount of the partition information according to the present invention.
  • FIG. 13 shows an example in which the integrated block partitioning structure derived from FIG. 12 is used.
  • (a) shows the data amount of the partition information according to the existing method
  • (b) shows the data amount of the partition information according to the present invention.
  • (a) in order to indicate the division structure of the target block, transmission of a total of nine division flags is required.
  • (b) it is possible to additionally determine whether to split only for less granular (or identical) based on the integrated block splitting structure. Therefore, when reaching the same level as the depth level of each sub-block of the reference block, the split information may not be transmitted for the sub-block.
  • a total of four pieces of split information split flags
  • the detailed block may correspond to a CU.
  • FIG. 14 schematically shows an example of a video encoding method according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 14 may be performed by an encoding device.
  • the encoding apparatus derives at least one reference block for the target block of the current picture (S1400).
  • Each of the at least one reference block may be located in a temporal neighboring picture of the current picture. That is, when there are a plurality of reference blocks, each reference block may be located in different neighboring pictures.
  • the encoding apparatus derives the partition structure of the target block based on the partition structure of the at least one reference block (S1410).
  • the encoding apparatus may derive an optimal partitioning structure for the target block based on the RD cost. In case of using the partition structure of the at least one reference block, additional information can be reduced. If the encoding apparatus determines that the RD cost is lower when using the partition structure of the at least one reference block, the encoding apparatus may perform partitioning for the target block using the partition structure of the at least one reference block.
  • the encoding apparatus may derive the partition structure of the target block based on the partition structure of the at least one reference block only in a specific case.
  • the at least one reference block may include a first reference block and a second reference block
  • the encoding apparatus may include a first threshold amount of change in the block partition structure between the first reference block and the second reference block. If less than the value, the partition structure of the target block may be derived based on the partition structure of the at least one reference block.
  • the encoding apparatus derives a representative motion vector size for the at least one reference block, and when the representative motion vector size is smaller than a second threshold, based on a partition structure of the at least one reference block.
  • the partition structure of the target block may be derived.
  • the encoding apparatus may divide the target block based on the partition structure of the at least one reference block when the amount of change of the motion vector between the first reference block and the second reference block is less than a third threshold value. You can also derive the structure.
  • the encoding apparatus may detect regions having the same partition structure based on the partition structure of the first reference block and the partition structure of the second reference block, and based on the partition structure of the detected region.
  • the division structure of the target block can be derived.
  • the encoding apparatus may select a specific reference block among a plurality of reference blocks, and use the partition structure of the selected specific reference block as the partition structure of the target block.
  • the specific reference block may be located in a specific reference picture selected from among the plurality of reference pictures based on at least one of a picture order count (POC) value and a temporal layer value of each of the plurality of reference pictures.
  • the specific reference block may be located in a reference picture having a POC value having the smallest difference from the POC value of the current picture among the plurality of reference pictures.
  • the specific reference block may be a reference block having the lowest degree of division among the plurality of reference blocks.
  • the encoding apparatus may encode the indication information for indicating the specific reference picture or the specific reference block and output it through a bitstream.
  • the encoding apparatus may derive an integrated block partition structure based on the partition structure of the at least one reference block, and may derive the partition structure of the target block based on the integrated block partition structure.
  • the final depth level of the integrated block division structure may be set lower than the final depth level of the division structure of the at least one reference block.
  • the encoding apparatus may generate an integrated block partition structure application flag and output it through the bitstream.
  • the encoding apparatus may also further include a corresponding corresponding region of the target block when the depth level of the corresponding portion of the depth level of the corresponding region according to the integrated block division structure is lower than a final depth level of the region according to the division structure of the at least one reference block.
  • a segmentation flag indicating whether to further segment a may be generated and transmitted to the decoding apparatus through the bitstream.
  • the encoding apparatus divides the target block into a plurality of detailed blocks based on the derived partitioning structure (S1420).
  • the target block may include a unit block (or CTU, CTB) as described above, or may include a block of any size.
  • the detail block may also include a CU (or CB).
  • the detail block may include a PU or a TU.
  • the encoding apparatus encodes the plurality of detailed blocks to output an encoding parameter (S1430).
  • the encoding device may output the encoding parameter in the form of a bitstream.
  • the bitstream may be transmitted to a decoding apparatus via a network or a storage medium.
  • the encoding apparatus may transmit separate information for indicating a prediction mode for each of the plurality of detailed blocks. For example, prediction mode information for a first detail block and prediction mode information for the second detail block may be separately generated and transmitted through the bitstream.
  • the encoding apparatus may generate and output flag information (eg, a block structure prediction flag) indicating whether or not the information is derived from the partition structure of the target block based on the partition structure of the reference block of the neighboring picture.
  • flag information eg, a block structure prediction flag
  • the encoding apparatus may generate index information indicating which peripheral picture / reference block to use and output the index information through the bitstream.
  • FIG. 15 schematically illustrates an example of a video decoding method according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 15 may be performed by a decoding apparatus.
  • the decoding apparatus derives at least one reference block for the target block of the current picture (S1500).
  • Each of the at least one reference block may be located in a temporal neighboring picture of the current picture. That is, when there are a plurality of reference blocks, each reference block may be located in different neighboring pictures.
  • the decoding apparatus derives the partition structure of the target block based on the partition structure of the target block based on the partition structure of the at least one reference block (S1510).
  • the decoding apparatus may derive the partition structure of the target block based on the partition structure of the at least one reference block only in a specific case.
  • the decoding apparatus may obtain, via the received bitstream, flag information (eg, a block structure prediction flag) indicating whether to derive the partition structure of the target block based on the partition structure of the reference block of the neighboring picture.
  • flag information eg, a block structure prediction flag
  • the decoding apparatus may derive the partition structure of the target block based on the partition structure of the at least one reference block.
  • the at least one reference block may include a first reference block and a second reference block
  • the decoding apparatus may change the amount of change in the block division structure between the first reference block and the second reference block. If less than one threshold value, the partition structure of the target block may be derived based on the partition structure of the at least one reference block.
  • the decoding apparatus derives a representative motion vector size for the at least one reference block, and if the representative motion vector size is smaller than a second threshold, based on the partition structure of the at least one reference block.
  • the partition structure of the target block may be derived.
  • the decoding apparatus divides the target block based on the partition structure of the at least one reference block. You can also derive the structure.
  • the decoding apparatus may detect regions having the same partition structure based on the partition structure of the first reference block and the partition structure of the second reference block, and based on the partition structure of the detected region.
  • the division structure of the target block can be derived.
  • the decoding apparatus may select a specific reference block among a plurality of reference blocks, and use the partition structure of the selected specific reference block as the partition structure of the target block.
  • the specific reference block may be located in a specific reference picture selected from among the plurality of reference pictures based on at least one of a picture order count (POC) value and a temporal layer value of each of the plurality of reference pictures.
  • the specific reference block may be located in a reference picture having a POC value having the smallest difference from the POC value of the current picture among the plurality of reference pictures.
  • the specific reference block may be a reference block having the lowest degree of division among the plurality of reference blocks.
  • the decoding apparatus may receive indication information for indicating a specific reference picture or a specific reference block through the bitstream.
  • the decoding apparatus may derive an integrated block partition structure based on the partition structure of the at least one reference block, and may derive the partition structure of the target block based on the integrated block partition structure.
  • the final depth level of the integrated block division structure may be set lower than the final depth level of the division structure of the at least one reference block.
  • the decoding apparatus may obtain an integrated block partition structure application flag from the bitstream, and when the value of the obtained integrated block partition structure application flag indicates 1, the integrated block based on the partition structure of the at least one reference block.
  • a division structure may be derived and a division structure of the target block may be derived based on the integrated block division structure.
  • the decoding apparatus may further include a corresponding corresponding region of the target block when the depth level of the corresponding portion of the depth level of the corresponding region according to the integrated block division structure is lower than a final depth level of the region according to the division structure of the at least one reference block.
  • a splitting flag indicating whether to split additionally may be obtained from the bitstream.
  • the decoding apparatus divides the target block into a plurality of detailed blocks based on the derived partitioning structure (S1520).
  • the target block may include a unit block (or CTU, CTB) as described above, or may include a block of any size.
  • the detail block may also include a CU (or CB).
  • the detail block may include a PU or a TU.
  • the decoding apparatus decodes the plurality of detailed blocks to generate reconstructed samples (S1530).
  • the decoding apparatus may generate prediction samples by applying various prediction methods to the plurality of detailed blocks, and generate reconstructed samples based on the prediction samples.
  • the inter prediction mode may be used as the prediction mode for the first sub-block among the detailed blocks
  • the intra prediction mode may be used as the prediction mode for the second sub-block.
  • a skip mode may be applied to the plurality of detail blocks so that prediction samples for the corresponding detail blocks may be directly derived as reconstructed samples.
  • the partition structure of the target block of the current picture can be derived based on the split information of the reference block of the neighboring picture, and the data amount for the additional information signaled for the partitioning of the target block of the current picture. Can reduce the overall coding efficiency.
  • 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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Abstract

본 발명에 따른 디코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 디코딩 방법은 대상 블록에 대한 적어도 하나의 참조 블록을 도출하는 단계, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 단계, 상기 도출된 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록을 다수의 세부 블록들로 분할하는 단계, 및 상기 다수의 세부 블록들을 디코딩하여 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 주변 픽처의 참조 블록을 기반으로 현재 픽처의 분할 구조를 도출할 수 있으며, 이를 통하여 현재 픽처의 분할을 위하여 시그널링되는 부가 정보에 사용되는 데이터량을 줄이고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

비디오 코딩 시스템에서 블록 구조 도출 방법 및 장치
본 발명은 비디오 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 비디오 코딩 시스템에서 효율적인 블록 구조 도출에 기반한 코딩 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 비디오 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 픽처 내 블록 구조를 효율적으로 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 주변 픽처들을 기반으로 현재 픽처의 블록 구조를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 주변 픽처의 분할 정보를 이용하여 현재 픽처를 분할하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 적은 데이터를 가지고 현재 픽처의 분할을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 디코딩 방법을 제공한다. 상기 디코딩 방법은 대상 블록에 대한 적어도 하나의 참조 블록을 도출하는 단계, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 단계, 상기 도출된 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록을 다수의 세부 블록들로 분할하는 단계, 및 상기 다수의 세부 블록들을 디코딩하여 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 인코딩 방법을 제공한다. 상기 인코딩 방법은 대상 블록에 대한 적어도 하나의 참조 블록을 도출하는 단계, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 단계, 상기 도출된 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록을 다수의 세부 블록들로 분할하는 단계, 및 상기 다수의 세부 블록들을 인코딩하여 인코딩 파라미터를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주변 픽처의 참조 블록을 기반으로 현재 픽처의 분할 구조를 도출할 수 있으며, 이를 통하여 현재 픽처의 분할을 위하여 시그널링되는 부가 정보에 사용되는 데이터량을 줄이고, 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 도시한 블록도이다.
도 3은 고정 블록 분할 구조와 가변 블록 분할 구조의 예를 나타낸다.
도 4는 코딩 유닛 분할의 개념을 나타낸다.
도 5는 코딩 유닛 분할의 예를 나타낸다.
도 6은 단위블록의 정방향 분할 및 비정방향 분할의 예를 나타낸다.
도 7은 단위 블록 분할에 필요한 정보의 예를 나타낸다.
도 8은 주변 픽처의 참조 블록과 그에 대응하는 현재 픽처의 대상 블록을 예시적으로 나타낸다.
도 9는 복수의 참조 블록을 기반으로 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 예를 나타낸다.
도 10은 랜덤 억세스 형태로 픽처를 코딩하기 위한 순서 및 출력 순서의 일 예를 나타낸다.
도 11은 블록 분할 구조 통합의 다양한 예를 나타낸다.
도 12는 통합 블록 분할 구조 도출의 예를 나타낸다.
도 13은 기존의 분할 정보의 데이터량과 본 발명에 따른 분할 정보의 데이터량 비교를 예시적으로 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 비디오 인코딩 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
도 15는 본 발명에 따른 비디오 디코딩 방법의 일 예를 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), 재정렬부(125), 엔트로피 인코딩부(130), 역양자화부(135), 역변환부(140), 필터부(145) 및 메모리(150)를 구비한다.
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. CTU는 CTB(coding tree block)에 대응될 수 있고, CU는 CB(coding block)에 대응될 수 있고, PU는 PB(prediction block)에 대응될 수 있고, TU는 TB(transform block)에 대응될 수 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. 본 명세서에서 픽셀(pixel), 펠(pel) 및 샘플(sample)은 서로 혼용될 수 있다.
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, MVD), 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP), 레지듀얼 신호 등의 정보는 엔트로피 인코딩되어 디코딩 장치에 전달될 수 있다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는 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 재정렬부(125)에 제공된다.
재정렬부(125)는 양자화부(120)로부터 제공된 양자화된 변환 계수를 재정렬한다. 양자화된 변환 계수를 재정렬함으로써 엔트로피 인코딩부(130)에서의 인코딩 효율을 높일 수 있다.
재정렬부(125)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원의 벡터 형태로 재정렬할 수 있다.
엔트로피 인코딩부(130)는 재정렬부(125)에 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.
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 2를 참조하면, 비디오 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 메모리(240)를 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 재정렬부(215)로 입력될 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩된 비트스트림의 정보, 즉 양자화된 변환 계수를 인코딩 장치에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬할 수 있다.
재정렬부(215)는 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)는 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 벡터 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 장치의 예측부(230)는 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 샘플(또는 예측 샘플 어레이)을 생성할 수 있다.
디코딩 장치는 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)과 인코딩 장치로부터 전송되는 변환 계수들로부터 획득한 레지듀얼 샘플(레지듀얼 샘플 어레이)을 더하여 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 이를 기반으로 복원 블록 및 복원 픽처가 생성될 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.
인터 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.
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(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 및 메모리(240) 중 영상의 디코딩에 직접적으로 관련된 구성요소들, 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 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.
영상을 효율적으로 압축하기 위하여 블록 단위의 분할 구조가 사용된다. 픽처는 동일 크기를 갖는 복수의 단위 블록으로 구분될 수 있으며, 상기 단위 블록은 재귀적으로 분할되어, 각 단위블록마다 코딩 및 압축에 가장 적합한 형태의 블록으로 분할될 수 있다. 여기서 상기 단위블록은 코딩 트리 유닛(CTU)에 대응될 수 있고, 상기 단위블록에서 추가적으로 분할된 블록은 코딩 유닛에 대응될 수 있다. 여기서 코딩 유닛은 상술한 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측, 변환(transform), 양자화(quantization) 및/또는 엔트로피 코딩(entropy coding) 등의 과정에서 영상을 처리하기 위한 기본 단위를 의미할 수 있다.
도 3은 고정 블록 분할 구조와 가변 블록 분할 구조의 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 하나의 픽처는 (a)와 같이 고정 블록 분할 구조로 분할되거나, (b)와 같이 가변 블록 분할 구조로 분할될 수 있다. 고정 블록 분할 구조의 경우, 블록 분할을 위한 부가 정보(side information)을 최소화할 수 있다는 장점이 있으며, 가변 블록 분할 구조의 경우 부가 정보는 상대적으로 늘어나지만, 영상 특성을 고려하여 최적 사이즈의 코딩 유닛이 결정될 수 있는 장점이 있다.
도 4는 코딩 유닛 분할의 개념을 나타낸다.
코딩 유닛은 사각형 형태를 가질 수 있고, 하나의 코딩 유닛은 다시 여러 개의 코딩 유닛으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 2Nx2N 크기를 가지는 하나의 코딩 유닛은 다시 네 개의 NxN 크기를 가지는 코딩 유닛으로 분할될 수 있다. 이러한 코딩 유닛의 분할 과정은 재귀적(recursive)으로 이루어질 수 있으며, 모든 코딩 유닛들이 동일한 형태로 분할될 필요는 없다. 다만, 부호화 및 처리 과정에서의 편의를 위하여 코딩 유닛의 최대 크기 또는 최소 크기에 대한 제한이 있을 수 있다. 코딩 유닛의 최대(largest) 크기가 정해진 경우 그것을 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)의 크기라고 하며, 코딩 유닛의 최소(smallest) 크기가 정해진 경우 그것을 최소 코딩 유닛(smallest coding unit, SCU)의 크기라고 한다. 여기서 최대 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU)으로 불릴 수 있으며, 코딩 트리 유닛은 코딩 트리 블록(CTB)으로, 코딩 유닛은 코딩 블록(CB)으로 불릴 수 있다.
하나의 코딩 유닛에 대하여, 해당 코딩 유닛이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보를 지정할 수 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 분할 플래그(split flag)의 값이 1이면 해당 코딩 유닛은 다시 4개의 코딩 유닛으로 나누어진다. 분할 플래그의 값이 0이면 해당 코딩 유닛은 더 이상 나누어지지 않고 해당 코딩 유닛에 대한 처리 과정이 수행될 수 있으며, 예측 및 변환 등이 해당 코딩 유닛을 기반으로 수행될 수 있다.
상술한 코딩 유닛의 분할 구조는 트리 구조를 이용하여 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 코딩 유닛을 루트(root)로 하여 분할이 이루어질 수 있다. 현재 분할이 이루어지는 코딩 유닛은 부모 노드(parent node)가 되며, 부모 노드로부터 분할된 코딩 유닛은 자식 노드(child node)가 된다. 이때, 현재 분할이 이루어지는 코딩 유닛(부모 노드)은 분할된 코딩 유닛의 개수만큼 자식 노드를 가지게 된다. 그리고 더 이상 분할되지 않는 코딩 유닛은 리프 노드(leaf node)가 된다. 리프 노드는 자식 노드가 없는 노드를 말한다.
하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할이 이루어진다고 가정할 때, 하나의 코딩 유닛은 최대 4개의 하위 코딩 유닛으로 분할될 수 있으므로, 코딩 유닛의 분할 구조는 쿼드 트리(Quard tree) 구조가 될 것이다.
인코딩 장치에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도 등)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 최대 및 최소 코딩 유닛 크기를 결정하고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 또한, 트리 구조를 갖는 코딩 유닛은 뎁스 정보를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 각각의 분할된 하위 코딩 유닛은 뎁스 정보를 가질 수 있다. 뎁스 정보는 코딩 유닛이 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, 하위 코딩 유닛의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
예컨대, 최대 코딩 유닛 크기 및 트리의 최대 깊이가 정의되었으며 정방형 분할을 한다고 가정하면, 코딩 유닛 크기는 부모 노드 코딩 유닛 크기의 반이 되므로, 최대 코딩 유닛 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 최소 코딩 유닛 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, 최소 코딩 유닛 크기 및 트리의 최대 깊이를 미리 정의하면 최대 코딩 유닛 크기를 유도하여 이용할 수 있다. 정방형 분할에서 유닛의 크기는 2의 배수 형태로 구할 수 있기 때문에, 실제 코딩 유닛의 크기는 2를 밑으로 하는 로그 값으로 나타내어 전송됨으로써 전송 효율을 높일 수 있다.
디코딩 장치에서는 현재 코딩 유닛이 분할 되었는지를 나타내는 분할 정보를 획득할 수 있다. 이러한 분할 정보가 특정 조건하에서 획득하게 하거나, 또는 인코딩 장치에서 특정 조건하에서 전송하게 하면, 부호화/복호화 효율을 높일 수 있다. 예컨대, 현재 코딩 유닛이 최소 코딩 유닛(SCU)이라면 더 이상 작은 코딩 유닛으로 분할되지 않으므로, 이러한 경우에는 분할 정보를 획득할 필요가 없다.
도 4를 참조하면, 가장 상위 코딩 유닛(410)은 루트 노드로 불릴 수 있으며, 부모 노드를 가지지 않는다. 따라서, 가장 상위 코딩 유닛(410)은 자신보다 상위 코딩 유닛으로부터 분할되지 않은 유닛이며, 최대 코딩 유닛(LCU)일 수 있다. 예컨대, 가장 상위 코딩 유닛(410)은 가장 작은 뎁스 값을 가질 수 있다.
가장 상위 코딩 유닛(410)은 쿼드 트리 구조로 분할될 수 있으며, 그 결과 레벨1의 뎁스를 가지는 4개의 하위 코딩 유닛들(420)이 생성될 수 있다. 여기서, 레벨1의 뎁스를 가지는 하위 코딩 유닛들(420) 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있고, 또는 더 이상 분할되지 않을 수도 있다. 즉, 가장 상위 코딩 유닛(410)을 기준으로 코딩 유닛의 최대 뎁스(또는, 최대 레벨)에 도달할 때까지 코딩 유닛은 재귀적으로 쿼드 트리 구조로 분할될 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 코딩 유닛의 최대 허용 가능한 깊이가 레벨3이라고 하면, 가장 상위 코딩 유닛(410)은 레벨3의 깊이까지 재귀적으로 쿼드 트리 구조로 분할되어 하위 코딩 유닛들(420, 430, 440)이 생성될 수 있다. 여기서, 하위 코딩 유닛들(420, 430, 3440)은 가장 상위 코딩 유닛(즉, 하나의 LCU) 내에서 분할되어 도 4의 450과 같은 분할 형태를 가질 수 있다.
도 5는 코딩 유닛 분할의 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 뎁스 0의 코딩 유닛(CU)는 분할 플래그(split flag)가 0인 경우 하위 코딩 유닛들로 분할되지 않고, 분할 플래그가 1인 경우 뎁스 1의 4개의 하위 코딩 유닛들로 쿼드 트리 구조로 분할된다. 여기서 4개의 하위 코딩 유닛들은 래스터 스캔 순서(raster scan order)로 0부터 3까지 인덱싱될 수 있다.
예를 들어, 뎁스 1의 2번 코딩 유닛을 기준으로 볼 때, 해당 코딩 유닛(410)의 분할 플래그가 0인 경우 하위 코딩 유닛들로 분할되지 않고, 분할 플래그가 1인 경우 재귀적으로 뎁스 2의 4개의 하위 코딩 유닛들로 쿼드 트리 구조로 분할된다. 최대 뎁스(또는 마지막 뎁스)에 도달할 때까지 코딩 유닛은 재귀적으로 쿼드 트리 구조로 분할될 수 있다.
이와 같은 CU 쿼드 트리 분할 방법에 따르면, 움직임이 적고 텍스처가 단순한 영역에서는 큰 사이즈의 코딩 유닛을 사용하여 중복되는 부가 정보(side information)를 최소화 하는 한편, 다양한 움직임이 많고 텍스처가 복잡한 영역에서는 작은 사이즈의 코딩 유닛을 기반으로 보다 정확한 예측을 통해 레지듀얼(residual) 신호를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 블록 분할은 상술한 바와 같은 정방형 구조의 블록 분할을 포함할 뿐 아니라, 정방형 분할 외에 다양한 직사각형 분할을 포함하거나, 정방형 및 직사각형 형태의 분할을 조합하여 포함할 수도 있다.
도 6은 단위블록의 정방향 분할 및 비정방향 분할의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 단위블록은 (a)와 같이 정방형 분할을 포함할 수도 있고, (b) 내지 (e)와 같이 다양한 형태의 비정방형 분할을 포함할 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 단위 블록에 대한 분할 정보(ex. split flag)는 분할에 위하여 도출된 블록(ex. CU)이 더 이상 분할되지 않는 상태가 될 때까지 전송된다.
도 7은 단위 블록 분할에 필요한 정보의 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, (a)와 같은 분할 구조를 갖는 단위 블록의 경우, (b) 내지 (e)와 같이 매 단계에서 추가적인 분할이 일어날 지 여부가 판단되어야 한다. 즉, 상기 단위 블록의 경우 (b) 내지 (e)의 1 내지 15까지의 15개의 분할 정보가 필요하게 된다. 여기서 1 내지 15는 각 숫자가 나타내는 영역이 추가적으로 분할되는지 여부를 나타내는 정보가 존재함을 의미한다. 상기 분할 정보는 분할이 가능한 매 블록마다 플래그 또는 인덱스 형태로 전송될 수 있으며, 영상 또는 픽처의 크기가 커지면 상기 분할 정보의 양 또한 증가하게 된다.
본 발명에서는 현재 픽처에 시간적으로(temporally) 인접하거나 근접한 시간적 주변 픽처의 블록 분할 구조 또는 정보를 재사용하거나, 시간적 주변 픽처의 블록 분할 구조 또는 정보를 기반으로 추가적인 확장을 하여, 대상 블록의 분할 구조를 표현하기 위해 사용되는 데이터량을 감소시키는 방법을 제안한다. 이를 통하여 결과적으로 동영상 압축성능을 높이고 인코딩/디코딩 복잡도를 감소시킬 수 있다. 이하 주변 픽처라 함은 시간적 주변 픽처를 포함할 수 있다. 또한 이하 대상 블록이라 함은 상술한 단위 블록(또는 CTU)를 포함할 수도 있고, 임의의 크기의 블록을 포함할 수도 있다.
도 8은 주변 픽처의 참조 블록과 그에 대응하는 현재 픽처의 대상 블록을 예시적으로 나타낸다.
도 8을 참조하면, 대상 블록의 분할 구조의 일부 또는 전부는 주변 픽처의 참조 블록으로부터 유도될 수 있다. 이 경우 대상 블록의 분할정보는 전송된 정보를 통하여 획득하는 대신 주변 픽처의 참조 블록에 대하여 사용된 분할 정보를 기반하여 얻을 수 있다. 이 경우 상기 참조 블록은 상기 대상 블록에 대한 상기 주변 픽처의 동일 위치 또는 특정 위치의 단위 블록 또는 특정 크기의 블록일 수 있다. 참조 블록은 경우에 따라 참조 단위 블록이라고 불릴 수도 있다. 참조 블록에 사용된 분할 정보가 그대로 상기 대상 블록에 적용될 수도 있고, 또는 일정 기준에 따라 상기 분할 정보를 기반으로 리파인된 분할 정보가 상기 대상 블록에 적용될 수도 있다. 이 경우 예를 들어, 뎁스 레벨 n까지의 분할 정보는 그대로 사용하고, 뎁스 레벨 n+1부터의 분할 정보는 별도로 시그널링되거나 특정 기준에 따라 정의될 수도 있다. 여기서 n은 0보다 크고 최대 뎁스 레벨의 값보다 작은 임의의 정수일 수 있다. 예를 들어, n은 1, 2, 3 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 주변 픽처의 블록 구조를 기반으로 현재 픽처의 블록 구조를 유도하기 위한 적용 단위는 다음과 같을 수 있다.
a. 픽처 전체
b. 하나 이상의 단위 블록
c. 특정 크기의 블록
상기 각 단위에 대해, 주변 픽처의 블록 분할 정보를 현재 픽처(또는 현재 단위 블록 등)에 적용할지 여부는, 별도의 정보 전송을 통하여 결정되거나, 또는 특정 기준에 따라 유도하여 결정되거나, 혹은 상기 두 가지 방법이 혼합되어 결정될 수 있다. 이하 대상 블록을 기준으로 설명하며, 본 발명에 따른 상기 대상 블록은 픽처 전체, 단위 블록 또는 특정 크기의 블록을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전송되는 정보는 주변 픽처의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 대상 블록의 분할 구조를 도출하는지 여부를 나타내는 플래그 정보(ex. 블록 구조 예측 플래그)가 될 수 있고, 또는 특정 픽처 또는 특정 참조 블록을 가리키는 인덱스 정보가 될 수도 있다.
또한 예를 들어, 주변 픽처의 참조 블록의 분할 정보를 대상 블록에 적용할지 여부를, 상기 특정 기준에 따라 유도하여 결졍하는 경우, 상기 특정 기준은 다음을 포함할 수 있다.
a. 주변 픽처들 내 참조 블록들 간 분할 구조 변화량
b. 하나 이상의 주변 픽처 내 참조 블록의 움직임 벡터 크기 및/또는 변화량
c. a와 b의 조합
상기 a의 경우, 현재 픽처가 코딩되기 전에 코딩된 둘 이상의 주변 픽처에 각각 존재하는 참조 블록들 간의 분할 구조 변화량이 미리 정의된 기준보다 적은 경우, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나에 대한 분할 정보를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 유도할 수 있다. 상기 참조 블록은 상기 대상 블록에 대한 상기 주변 픽처 내의 동일 위치 또는 특정 위치의 블록임은 상술한 바와 같다.
예를 들어, 현재 픽처가 코딩되기 전에 코딩된 주변 픽처가 2개(제1 주변 픽처 및 제2 주변 픽처) 있다고 가정하면, 대상 블록에 대응되는 참조 블록들은 상기 제1 주변 픽처 및 상기 제2 주변 픽처에 각각 하나씩 존재할 수 있다. 이 경우 상기 제1 주변 픽처에 존재하는 참조 블록을 제1 참조 블록, 상기 제2 주변 픽처에 존재하는 참조 블록을 제2 참조 블록이라 하면, 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록을 기반으로 분할 구조 변화량을 검출할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록의 분할 구조가 같거나 거의 동일한 경우, 이는 상기 대상 블록이 위치한 영역이 변화가 적은 영역, 예를 들어 영상에서 움직이는 물체(object)가 있는 영역이 아니라 배경과 같은 영역임을 의미할 수 있다. 따라서 대상 블록 또한 상기 참조 블록들과 유사한 영상 특성을 가질 것으로 판단하고, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나에 대한 분할 구조와 동일/유사한 블록 구조를 상기 대상 블록에 적용할 수 있다.
여기서, 상기 분할 구조 변화량은 다음과 같은 기준을 기반으로 결정될 수 있다. 일 예로, 상기 분할 구조 변화량은 전체 참조 블록들 간 동일하지 않은 분할 구조를 가진 영역의 면적을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 참조 블록 전체 영역 내에서 제2 참조 블록과 상이한 분할 구조를 갖는 영역이 미리 정의된 기준(예를 들어 10%) 이내일 때, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나의 분할 정보를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 도출할 수 있다. 다른 예로, 상기 분할 구조 변화량은 상기 전체 참조 블록들 간에 동일하지 않은 영역을 표시하는 데 사용되는 정보량(예를 들어, split flag 또는 split index의 개수)을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 참조 블록 내 전체 분할 구조의 표현에 k(ex. 20)개의 분할 플래그가 사용되는데, 이 중에서 상기 제2 참조 블록과 상이한 분할 구조를 갖는 영역을 표시하기 위하여 사용된 분할 플래그의 개수가 미리 정의된 기준(ex. k/l; 20/10) 이내일 때, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나의 분할 정보를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 도출할 수 있다.
상기 b의 경우, 현재 픽처가 코딩되기 전에 코딩된 주변 픽처에 존재하는 참조 블록의 움직임 벡터 크기가 미리 정의된 기준보다 작은 경우, 또는 상기 현재 픽처가 코딩되기 전에 코딩된 주변 픽처들에 각각 존재하는 참조 블록들 간의 움직임 벡터 변화량이 미리 정의된 기준보다 적은 경우, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나에 대한 분할 정보를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 유도할 수 있다.
여기서 하나의 참조 블록이 다수의 블록들을 포함하고, 상기 다수의 블록에 대한 다수의 움직임 벡터가 존재하는 경우, 상기 하나의 참조 블록에 대한 대표 움직임 벡터 또는 대표 움직임 벡터 크기가 도출되어 사용될 수 있다. 여기서 상기 대표 움직임 벡터 및 상기 대표 움직임 벡터 크기는 상기 참조 블록 내 특정 위치의 움직임 벡터 및 그 크기를 나타낼 수도 있고, 또는 상기 대표 움직임 벡터 크기는 상기 다수의 움직임 벡터들의 절대값들의 평균 또는 중간값(median value)에 기반할 수도 있다. 예를 들어, DPB(decoded picture buffer) 내에 저장된 코딩된 픽처들에 대하여 m×m 영역(여기서 m은 2의 거듭제곱수, 예를 들어 m은 24=16) 단위로 하나의 움직임 벡터가 저장될 수 있다고 가정하면, 만약 참조 블록의 사이즈가 m×m인 경우 상기 참조 블록에 대하여 저장된 하나의 움직임 벡터가 상기 대표 움직임 벡터가 될 수 있다. 또는 참조 블록의 사이즈가 4m×4m인 경우 상기 참조 블록에 대하여 저장된 4개의 움직임 벡터들 중 특정 영역(예를 들어 좌상단 영역)에 대응하는 움직임 벡터가 상기 대표 움직임 벡터가 될 수도 있고, 또는 상기 4개의 움직임 벡터들의 절대값들의 평균 또는 중간값이 상기 대표 움직임 벡터 크기가 될 수도 있다. 또한, 제1 주변 픽처에 존재하는 제1 참조 블록, 제2 주변 픽처에 존재하는 제2 참조 블록이라 하면, 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록을 기반으로 움직임 벡터 변화량을 검출할 수 있다. 이 경우 상술한 바와 같이 각 참조 블록별 대표 움직임 벡터를 검출하여 비교할 수도 있다.
여기서, 상기 참조 블록의 움직임 벡터 크기가 미리 정의된 기준보다 작거나, 또는 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록의 움직임 벡터 변화량이 미리 정의된 기준보다 적은 경우, 이는 상기 대상 블록이 위치한 영역이 픽처가 바뀌더라도 거의 움직이거나 변경되지 않는 영역, 즉, 배경과 같은 영역일 가능성이 높음을 의미할 수 있다. 따라서 대상 블록 또한 상기 참조 블록들과 유사한 영상 특성을 가질 것으로 판단하고, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나에 대한 분할 구조와 동일/유사한 블록 구조를 상기 대상 블록에 적용할 수 있다.
한편, 상기 참조 블록들 간 분할 구조 변화가 거의 없거나 작더라도, 움직임 벡터 차이는 클 수 있다. 예를 들어, 두 참조 블록들 간에 움직임 벡터의 방향 및 절대값이 서로 다른 경우에도, 블록 구조는 유사한 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 이런 경우를 대비하여, 상술한 c와 같이 a, b의 방법을 조합하여, 참조 블록들 간 분할 구조 변화가 제1 임계값 이하이고, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나의 움직임 벡터 크기가 제2 임계값보다 작거나 상기 참조 블록들 간의 움직임 벡터 변화량이 상기 제2 임계값보다 작은 경우에 한하여 상기 참조 블록들 중 적어도 하나에 대한 분할 구조와 동일/유사한 블록 구조를 상기 대상 블록에 적용할 수 있다. 일 예로, 적어도 하나의 참조 블록 내에서 움직임 벡터의 크기가 쿼터 펠(pel) 단위에서 4 미만이거나 참조 블록들 간 움직임 벡터 크기의 차이(또는 움직임 벡터 차이의 크기)가 쿼터 펠 단위에서 4 미만이고, 상기 참조 블록들 간 분할 구조가 동일하지 않은 영역의 비중이 10% 미만인 경우에, 상기 참조 블록들 중 적어도 하나에 대한 분할 구조와 동일/유사한 블록 구조를 상기 대상 블록에 적용할 수 있다.
상기 예시들에서 사용된 수치는 하나의 예일 뿐이며, 이러한 수치는 전체 영상에 대해 고정값으로 사용되거나, 또는 픽처나 슬라이스 또는 단위 블록별로 시그널링될 수 있다.
도 9는 복수의 참조 블록을 기반으로 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, (b)는 대상 블록을 나타내고, (a), (c)는 대상 블록에 대응되는 주변 픽처들의 참조 블록들을 나타낸다. (a) 및 (c)에서 음영 부분은 분할 구조가 상이한 영역을 나타낸다. 즉, (a) 및 (c)에서 음영 부분을 제외한 나머지 부분들은 동일한 블록 분할 구조를 가진다. 따라서, (a) 및 (c)에서 동일한 분할 구조를 갖는 부분은 상기 대상 블록의 분할 구조로 이용할 수 있다.
한편, 상기 참조 블록들간에 분할 구조가 일치하지 않는 영역에 대응되는 상기 대상 블록의 영역에 대하여는 다음과 같은 방법을 적용할 수 있다.
a. 분할 구조를 표현하기 위한 정보 전송
b. 어떤 참조 블록의 분할 구조를 가져올 지에 대해 미리 정해진 기준에 따라 판단
c. 어떤 참조 블록의 분할 구조를 가져올 지에 대해 별도의 정보 전송
상기 a의 경우, 상기 참조 블록들간에 분할 구조가 일치하지 않는 영역에 대응되는 상기 대상 블록의 영역에 대하여 분할 구조를 나타내기 위한 하나 이상의 분할 정보(분할 플래그 또는 분할 인덱스 등)를 인코딩 장치에서 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 경우 디코딩 장치는 상기 불일치 영역에 대응되는 상기 대상 블록의 영역에 대하여 상기 분할 정보를 기반으로 분할을 수행할 수 있다.
상기 b의 경우, 상기 참조 블록들간에 분할 구조가 일치하지 않는 영역에 대응되는 상기 대상 블록의 영역에 대하여 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 미리 정해진 기준에 따라 분할 구조를 판단한다. 상기 미리 정해지 기준은 예를 들어, 현재 픽처에 대한 주변 픽처의 방향, 주변 픽처의 퀄리티, 해당 영역의 분할 정도, 상대적으로 다수의 주변 픽처에서 공통적으로 나타나는 분할 구조, 주변 픽처와 현재 픽처 사이의 거리, 등의 기준들 중 하나를 사용하거나 조합하여 결정될 수 있다.
도 10은 랜덤 억세스 형태로 픽처를 코딩하기 위한 순서 및 출력 순서의 일 예를 나타낸다. 도 10은 GOP(group of pictures)가 8인 경우의 예이다.
도 10을 참조하면, 픽처들의 코딩 순서와 출력 순서는 서로 상이할 수 있다. 상기 출력 순서는 POC(picture order count)에 기반할 수 있다. POC 3번 픽처를 현재 픽처로 고려하는 경우, 상기 참조 블록들간에 분할 구조가 일치하지 않는 영역에 대응되는 상기 대상 블록의 영역에 대하여 다음과 같은 기준들 중 적어도 하나 또는 다수의 기준들을 조합하여, 이를 기반으로 분할 구조를 판단할 수 있다.
(1) 복수의 주변 픽처가 존재할 때, 현재 픽처의 POC보다 낮은 POC 값을 갖는 픽처가 우선순위를 갖는다. 예를 들어, POC 1, 2, 4, 8의 픽처들이 현재 픽처(POC 3)의 주변 픽처들로 사용되는 경우, POC 1, 2번의 주변 픽처들이 POC 4, 8번 픽처들보다 우선순위를 갖는다.
(2) 복수의 주변 픽처가 존재할 때, 현재 픽처와 동일하거나 가장 근접한 퀄리티 기준을 가진 주변 픽처가 우선순위를 갖는다. 예를 들어, 픽처 퀄리티는 시간적 레이어(temporal layer) 및/또는 QP(quantization parameter)를 기반으로 결정될 수 있다. 높은 QP가 사용되는 경우 픽처 퀄리티는 낮아지며, 시간적 레이어가 증가함에 따라 QP가 증가한다. 따라서 도 10의 예시에서, POC 1번의 주변 픽처가 우선순위를 갖는다.
(3) 해당 영역의 분할 정도가 낮은 주변 픽처가 우선순위를 갖는다. 여기서 해당 영역이라 하면 주변 픽처들 간 분할 구조 불일치 영역을 나타낸다. 예를 들어, POC 2번 주변 픽처는 해당 영역이 분할되지 않았고, 나머지 주변 픽처들은 해당 영역이 분할되어 있다면, 상기 POC 2번 주변 픽처가 우선순위를 갖는다.
(3) 셋 이상의 주변 픽처가 존재할 때, 해당 영역에 대해 다수(majority)의 주변 픽처는 동일한 분할 구조를 갖고, 소수의 주변 픽처는 다른 분할 구조를 나타낸다면, 상기 다수의 주변 픽처에서 사용된 분할 구조가 우선순위를 갖는다. 여기서 해당 영역이라 하면 주변 픽처들 간 분할 구조 불일치 영역을 나타냄은 상술한 바와 같다. 예를 들어, 해당 영역에 대하여 상기 POC 1, 2, 4번 주변 픽처들은 동일한 분할 구조를 갖고, POC 8번 주변 픽처만 다른 분할 구조를 같는다면, POC 1, 2, 4번 주변 픽처에서 사용된 분할 구조가 우선하여 적용된다.
(4) 주변 픽처들 중 현재 픽처와 시간적으로 가장 가깝게 위치한 주변 픽처가 우선순위를 갖는다. 여기서 시간적으로 가장 가까운지 여부 판단은 POC 기반으로 한다. 즉, POC 3번의 현재 픽처에 상대적으로 가까운 POC 2, 4번 주변 픽처들이 POC 1, 8번 주변 픽처들보다 우선순위를 갖는다. 또한, 예를 들어 상기 (1)번 기준과 (4)번 기준을 조합하는 경우, 본 예에서 POC 2번 주변 픽처가 가장 우선순위가 높게 된다.
한편, 상기 c의 경우, 상기 참조 블록들간에 분할 구조가 일치하지 않는 영역에 대응되는 상기 대상 블록의 영역을 위하여 특정 참조 픽처 또는 참조 블록을 가리키기 위한 지시 정보를 인코딩 장치에서 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 경우 디코딩 장치는 상기 수신된 지시 정보를 기반으로 상기 불일치 영역에 대응되는 상기 대상 블록의 상기 영역의 추가적인 분할 구조를 (어떤 참조 픽처 내의) 어떤 참조 블록의 대응되는 영역에 대한 분할 구조를 기반으로 도출할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어 상기 도 9에서 상기 지시 정보가 상기 참조 블록 (a)를 가리키는 경우, 상기 음영 부분에 대응하는 대상 블록의 부분에 대하여는 상기 참조 블록 (a)의 분할 구조를 사용할 수 있다. 즉, 이 경우 대상 블록의 분할 구조는 상기 참조 블록 (a)의 분할 구조와 동일하게 된다. 예를 들어 상기 지시 정보는 참조 픽처 인덱스 또는 참조 블록 인덱스가 될 수 있다.
한편, 상기 도 10에서 나타낸 것과 같이 인코딩/디코딩 과정에서 픽처 단위로 다양한 퀄리티를 가지도록 할 수 있다. 특정 픽처가 보다 높은 퀄리티로 인코딩/디코딩 된다는 것은 크게 부가 정보와 잔차 신호의 측면에서 보다 많은 정보량을 허용한다는 의미가 될 수 있다.
인코딩의 대상이 되는 특정 블록에 대하여, 최적의 부가 정보 및 잔차 신호의 조합을 찾기 위한 코스트 함수는 다음과 같은 식으로 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2016002742-appb-M000001
여기서 D는 원본 신호와 예측 신호의 차이인 디스토션(distortion)을 나타내고, R은 부가 정보의 데이터율 나타내며, λ는 D와 R의 트레이드 오프(trade-off)를 위한 파라미터이다. λ는 양자화 파라미터인 QP에 비례하는 특성을 갖는다.
픽처의 퀄리티를 높이기 위해 QP 값을 낮추게 되면, 그에 따라 λ 역시 감소하게 되고, 결과적으로 비용함수는 R의 변화에 보다 덜 민감하게 된다. 즉, 부가 정보량의 증가가 전체 비용함수에 미치는 영향이 낮아지게 되어 보다 자세한 블록 구조로 분할하고, 분할된 영역별도 보다 세분화된 부가 정보를 사용하여 디스토션을 줄임으로써 전체 코스트를 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 주변 픽처와 현재 픽처의 퀄리티 수준이 다른 경우에, 참조 블록을 기반으로 획득한 블록 분할 구조를 추가적으로 확장할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 참조 블록을 기반으로 획득한 블록 분할 구조를 리파인하여 대상 블록을 위한 분할 구조를 도출할 수 있다.
상기 도 10의 예에서 코딩 순서와 시간적 레이어의 관계를 살펴 보면, 대부분의 경우에 나중에 코딩되는 픽처가 그 이전에 코딩된 픽처보다 일반적으로 QP가 같거나 높기 때문에 낮은 퀄리티를 갖게 된다. 이는 상기 비용함수 식의 관계로부터 알 수 있듯이, 코딩 순서대로 코딩이 진행되면서 이후 픽처는 종전 픽처들보다 상대적으로 낮은 퀄리티를 가진 픽처이고, 상대적으로 덜 세분화된 분할 구조를 가질 가능성이 높다. 따라서 이러한 특성을 고려하여 주변 픽처의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 대상 블록의 분할 구조를 도출할 때, 참조 블록의 분할 구조를 보다 덜 세분화된 단위로 통합하여 적용할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 참조 블록의 제1 분할 구조를 기반으로 보다 덜 세분화된 단위로 통합하여 제2 분할 구조(통합 블록 분할 구조)를 도출하고, 상기 제2 분할 구조를 기반으로 대상 블록을 위한 최종 분할 구조를 도출할 수 있다. 이 때, 예를 들어 제1 분할 구조에 따른 최종 뎁스가 n이라고 할 때, 상기 제2 분할 구조에 대하여는 뎁스 n 이하(ex. n-1 or n-2)까지의 분할 구조를 가질 수 있다. 상기 대상 블록을 위한 최종 분할 구조는 상기 제2 분할 구조와 동일할 수도 있고, 상기 제2 분할 구조를 기반으로 부가 정보 및/또는 특정 기준에 따라 세분화하여 도출된 분할 구조일 수 있다.
도 11은 블록 분할 구조 통합의 다양한 예를 나타낸다.
도 11을 참조하면, (a) 내지 (e)는 참조 블록의 일 부분에 대한 분할 구조와 그 통합 관계를 나타낸다. (a) 내지 (e)의 분할 구조는 화살표로 도시된 바와 같이 동등한 또는 보다 덜 세분화된 단위로 통합될 수 있다.
(a)의 경우 뎁스 레벨 2만큼이 통합된 예이다. (b)의 경우 뎁스 레벨 1만큼이 통합된 예이다. (c)의 경우 뎁스 레벨 1만큼 통합하되, 수직 방향으로 분할된 직사각형 세부 블록 구조를 통합한 예이다. (d)의 경우 뎁스 레벨 1만큼 통합하되, 수평 방향으로 분할된 직사각형 세부 블록 구조를 통합한 예이다. (e)는 기존 블록 분할 구조를 그대로 사용하는 예이다.
이와 같이 통합 블록 분할 구조를 도출함에 있어서, 크게 3가지 요소, 즉, 통합 블록 분할 구조 적용 여부, 통합 블록 분할 구조 적용 단위, 통합 블록 분할 구조 레벨이 결정되어야 한다. 상기 3가지 요소는 다음과 같은 방법으로 결정될 수 있다.
먼저, 통합 블록 분할 구조 적용 단위 및 적용 여부는 다음을 기반으로 결정될 수 있다.
a. 픽처 전체에 적용, 픽처 단위로 적용 여부를 나타내는 정보 전송
b. 혹은, 단위 블록별로 적용, 적용 여부를 나타내는 정보 전송
c. 혹은, 사전에 고정적으로 정의되거나, SPS(sequence parameter set), PPS(picture parameter set), APS(adaptation parameter set) 또는 슬라이스 헤더(slice header)와 같은 파라미터 전송단에서 적용 단위 및/또는 크기를 정의하고, 적용 여부를 나타내는 정보 전송
d. 혹은, 단위 블록별로 적용하되, 별도의 적용 여부 지시 정보를 전송하지 않고, 상술한 바와 같이 참조 블록들 간의 분할 구조 변화량, 움직임 벡터 크기, 움직임 벡터 변화량 중 적어도 하나를 기반으로 임계값과의 비교를 통하여 적용 여부 결정
또한, 통합 블록 분할 구조 레벨은 다음을 기반으로 결정될 수 있다. 여기서 상기 통합 블록 분할 구조 레벨은 분할 구조에서 얼마만큼의 뎁스 레벨을 통합할지 여부를 나타낸다.
a. 부가 정보를 전송하되, 참조 블록 구조를 기준으로 추가적인 분할 정보만을 전송하여 상기 통합 블록 분할 구조 레벨을 결정
b. 혹은, 통합 블록 분할 구조 적용 단위별로 사전에 미리 정의된 고정된 레벨을 적용하거나, SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 헤더와 같은 파라미터 전송단에서 정의된 통합 블록 분할 구조 레벨을 적용하거나, 또는 통합 블록 분할 구조 레벨을 지시하는 정보를 전송
c. 혹은, 단위 블록에 대하여 통합 블록 분할 구조를 적용하되 별도의 통합 블록 분할 구조 레벨을 지시하는 정보를 전송하지 않고, 상술한 바와 같이 참조 블록들 간의 분할 구조 변화량, 움직임 벡터 크기, 움직임 벡터 변화량 중 적어도 하나를 기반으로 하되, 상기 분할 구조 변화량, 움직임 벡터 크기, 움직임 벡터 변화량 중 적어도 하나가 사전에 정의된 하나 이상의 기준 범위에 포함될 때, 해당 기준 범위에 대응되는 통합 블록 분할 구조 레벨을 적용
상기 a 방법에 따르면, 예를 들어 참조 블록의 분할 구조보다 덜 세분화된 통합 블록 분할 구조를 도출할 수 있고, 상기 참조 블록의 분할 구조와 상기 통합 블록 분할 구조를 비교하여, 이를 기반으로 분할 정보를 전송할 수 있다.
도 12는 통합 블록 분할 구조 도출의 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, (a)는 참조 블록 분할 구조를 나타내고, (b)는 상기 참조 블록 분할 구조를 참조하여 도출된 통합 블록 분할 구조를 나타낸다. 상기 (a)를 기반으로 이론적으로는 (c)와 같은 다양한 통합 블록 분할 구조 후보들이 존재할 수 있다. 이 경우 상술한 기준들 및/또는 명시적인 지시 정보를 기반으로 상기 통합 블록 분할 구조가 도출될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 (c)의 통합 블록 분할 구조 후보들 중 세번째 후보가 상기 대상 블록을 위한 통합 블록 분할 구조로 도출된 경우를 나타낸다.
이 경우, 대상 블록의 분할 구조는 상기 도출된 통합 블록 분할 구조를 기반으로 도출될 수 있다. 이 경우 상기 참조 블록 분할 구조와 상기 통합 블록 분할 구조를 비교하여, 차이가 있는 영역(즉, 덜 세분화된 영역)에 대하여만 분할을 시도해 보고, 이를 통하여 가장 최소의 비용함수를 갖는 분할 구조를 상기 대상 블록을 위한 분할 구조로 선택할 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 차이가 있는 영역에 대한 추가적인 분할 정보를 도출할 수 있고, 상기 추가적인 분할 정보를 인코딩하여 상기 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 통합 블록 분할 구조 및 상기 추가적인 분할 정보를 기반으로 상기 대상 블록을 위한 분할 구조를 도출할 수 있다.
도 13은 기존의 분할 정보의 데이터량과 본 발명에 따른 분할 정보의 데이터량 비교를 예시적으로 나타낸다. 도 13은 상기 도 12에서 도출한 통합 블록 분할 구조가 사용되는 경우의 예이다.
도 13을 참조하면, (a)는 기존 방법에 따른 분할 정보의 데이터량을 나타내고, (b)는 본 발명에 따른 분할 정보의 데이터량을 나타낸다. (a)에 따르면 대상 블록의 분할 구조를 나타내기 위하여, 총 9개의 분할 플래그의 전송이 필요하다. 반면, (b)에 따르면 통합 블록 분할 구조를 기반으로 덜 세분화된 경우 (또는 동일한 경우)에 대하여만 분할 여부를 추가적으로 판단할 수 있다. 따라서, 참조 블록의 각 세부 블록별 뎁스 레벨과 동일 레벨에 도달하였을 경우에는 해당 세부 블록에 대하여는 분할 정보를 전송하지 않을 수 있다. 이 경우 (b)에 도시된 바와 같이 총 4개의 분할 정보(분할 플래그)를 전송하여 대상 블록의 분할 구조를 나타낼 수 있다. 상기 세부 블록은 CU에 대응될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 14는 본 발명에 따른 비디오 인코딩 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 14에서 개시된 방법은 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 14를 참조하면, 인코딩 장치는 현재 픽처의 대상 블록에 대한 적어도 하나의 참조 블록을 도출한다(S1400). 상기 적어도 하나의 참조 블록은 각각 상기 현재 픽처의 시간적 주변 픽처에 위치할 수 있다. 즉, 참조 블록이 다수가 존재하는 경우, 각각의 참조 블록은 서로 다른 주변 픽처에 위치할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출한다(S1410). 인코딩 장치는 RD 코스트를 기반으로 대상 블록을 위한 최적의 분할 구조를 도출할 수 있다. 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 이용하는 경우에 부가 정보를 줄일 수 있다. 인코딩 장치는 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 이용하는 경우에 RD 코스트가 더 낮다고 판단되는 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 이용하여 상기 대상 블록을 위한 분할을 수행할 수 있다.
이 경우, 인코딩 장치는 특정 경우에 한하여 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 참조 블록은 제1 참조 블록 및 제2 참조 블록을 포함할 수 있으며, 인코딩 장치는 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 간 블록 분할 구조의 변화량이 제1 임계값보다 적은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
또한, 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 적어도 하나의 참조 블록에 대한 대표 움직임 벡터 크기를 도출하고, 상기 대표 움직임 벡터 크기가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수도 있다.
또한, 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 간 움직임 벡터 변화량이 제3 임계값보다 적은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수도 있다.
일 예로, 인코딩 장치는 상기 제1 참조 블록의 분할 구조 및 상기 제2 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 서로 동일한 분할 구조를 가지는 영역을 검출할 수 있고, 상기 검출된 영역에 대한 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
또한, 인코딩 장치는 다수의 참조 블록들 중에서 특정 참조 블록을 선택하여, 상기 선택된 특정 참조 블록의 분할 구조를 상기 대상 블록의 분할 구조로 사용할 수도 있다. 이 경우 상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 픽처들 각각의 POC(picture order count) 값, 시간적 레이어 값 중 적어도 하나를 기반으로 상기 다수의 참조 픽처들 중에서 선택된 특정 참조 픽처에 위치할 수 있다. 또는 상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 픽처들 중 현재 픽처의 POC 값과의 차가 가장 적은 POC 값을 가지는 참조 픽처에 위치할 수도 있다. 또는 상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 블록들 중 분할 정도가 가장 낮은 참조 블록일 수도 있다. 인코딩 장치는 상기 특정 참조 픽처 또는 상기 특정 참조 블록을 가리키기 위한 지시 정보를 인코딩하여 비트스트림을 통하여 출력할 수도 있다.
다른 예로, 인코딩 장치는 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 통합 블록 분할 구조를 도출하고, 상기 통합 블록 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수도 있다. 이 경우 상기 통합 블록 분할 구조의 최종 뎁스 레벨은 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조의 최종 뎁스 레벨보다 더 낮게 설정될 수 있다. 이 경우 인코딩 장치는 통합 블록 분할 구조 적용 플래그를 생성하여 비트스트림을 통하여 출력할 수 있다. 인코딩 장치는 또한 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조에 따른 영역의 최종 뎁스 레벨보다 상기 통합 블록 분할 구조에 따른 대응 영역의 뎁스 레벨 대응 부분의 뎁스 레벨이 더 낮은 경우, 상기 대상 블록의 해당 대응 영역의 추가적인 분할 여부를 지시하는 분할 플래그를 생성하여 상기 비트스트림을 통하여 디코딩 장치로 전송할 수도 있다.
인코딩 장치는 상기 도출된 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록을 다수의 세부 블록들로 분할한다(S1420). 여기서 대상 블록은 상술한 바와 같이 단위 블록(또는 CTU, CTB)를 포함할 수도 있고, 임의의 크기의 블록을 포함할 수도 있다. 또한 세부 블록은 CU(또는 CB)를 포함할 수 있다. 또는 세부 블록은 PU 또는 TU를 포함할 수도 있다.
인코딩 장치는 상기 다수의 세부 블록들을 인코딩하여 인코딩 파라미터를 출력한다(S1430). 인코딩 장치는 상기 인코딩 파라미터를 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크 또는 저장매체를 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 인코딩 장치는 이 경우 상기 다수의 세부 블록들 각각에 대하여 예측 모드를 지시하기 위한 별개의 정보들을 전송할 수도 있다. 예를 들어 상기 세부 블록들 중 제1 세부 블록을 위한 예측 모드 정보와 상기 제2 세부 블록을 위한 예측 모드 정보가 개별적으로 생성되어 상기 비트스트림을 통하여 전송될 수 있다.
한편, 인코딩 장치는 정보는 주변 픽처의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 대상 블록의 분할 구조를 도출하는지 여부를 나타내는 플래그 정보(ex. 블록 구조 예측 플래그)를 생성하여 상기 비트스트림을 통하여 출력할 수 있다. 또는 인코딩 장치는 어떤 주변 픽처/참조 블록을 이용할지 여부를 나타내는 인덱스 정보를 생성하여 상기 비트스트림을 통하여 출력할 수도 있다.
도 15는 본 발명에 따른 비디오 디코딩 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 15에서 개시된 방법은 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 15를 참조하면, 디코딩 장치는 현재 픽처의 대상 블록에 대한 적어도 하나의 참조 블록을 도출한다(S1500). 상기 적어도 하나의 참조 블록은 각각 상기 현재 픽처의 시간적 주변 픽처에 위치할 수 있다. 즉, 참조 블록이 다수가 존재하는 경우, 각각의 참조 블록은 서로 다른 주변 픽처에 위치할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출한다(S1510).
이 경우, 디코딩 장치는 특정 경우에 한하여 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
예를 들어, 디코딩 장치는 주변 픽처의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 대상 블록의 분할 구조를 도출하는지 여부를 나타내는 플래그 정보(ex. 블록 구조 예측 플래그)를 수신된 비트스트림을 통하여 획득할 수 있다. 이 경우 디코딩 장치는 상기 획득된 블록 구조 예측 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 적어도 하나의 참조 블록은 제1 참조 블록 및 제2 참조 블록을 포함할 수 있으며, 디코딩 장치는 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 간 블록 분할 구조의 변화량이 제1 임계값보다 적은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
또한, 예를 들어, 디코딩 장치는 상기 적어도 하나의 참조 블록에 대한 대표 움직임 벡터 크기를 도출하고, 상기 대표 움직임 벡터 크기가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수도 있다.
또한, 예를 들어, 디코딩 장치는 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 간 움직임 벡터 변화량이 제3 임계값보다 적은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수도 있다.
일 예로, 디코딩 장치는 상기 제1 참조 블록의 분할 구조 및 상기 제2 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 서로 동일한 분할 구조를 가지는 영역을 검출할 수 있고, 상기 검출된 영역에 대한 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있다.
또한, 디코딩 장치는 다수의 참조 블록들 중에서 특정 참조 블록을 선택하여, 상기 선택된 특정 참조 블록의 분할 구조를 상기 대상 블록의 분할 구조로 사용할 수도 있다. 이 경우 상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 픽처들 각각의 POC(picture order count) 값, 시간적 레이어 값 중 적어도 하나를 기반으로 상기 다수의 참조 픽처들 중에서 선택된 특정 참조 픽처에 위치할 수 있다. 또는 상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 픽처들 중 현재 픽처의 POC 값과의 차가 가장 적은 POC 값을 가지는 참조 픽처에 위치할 수도 있다. 또는 상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 블록들 중 분할 정도가 가장 낮은 참조 블록일 수도 있다. 또는 디코딩 장치는 특정 참조 픽처 또는 특정 참조 블록을 가리키기 위한 지시 정보를 비트스트림을 통하여 수신할 수도 있다.
다른 예로, 디코딩 장치는 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 통합 블록 분할 구조를 도출하고, 상기 통합 블록 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수도 있다. 이 경우 상기 통합 블록 분할 구조의 최종 뎁스 레벨은 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조의 최종 뎁스 레벨보다 더 낮게 설정될 수 있다. 디코딩 장치는 통합 블록 분할 구조 적용 플래그를 비트스트림으로부터 획득할 수 있으며, 상기 획득된 통합 블록 분할 구조 적용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 통합 블록 분할 구조를 도출하고 상기 통합 블록 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수도 있다. 디코딩 장치는 또한 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조에 따른 영역의 최종 뎁스 레벨보다 상기 통합 블록 분할 구조에 따른 대응 영역의 뎁스 레벨 대응 부분의 뎁스 레벨이 더 낮은 경우, 상기 대상 블록의 해당 대응 영역의 추가적인 분할 여부를 지시하는 분할 플래그를 상기 비트스트림으로부터 획득할 수도 있다.
디코딩 장치는 상기 도출된 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록을 다수의 세부 블록들로 분할한다(S1520). 여기서 대상 블록은 상술한 바와 같이 단위 블록(또는 CTU, CTB)를 포함할 수도 있고, 임의의 크기의 블록을 포함할 수도 있다. 또한 세부 블록은 CU(또는 CB)를 포함할 수 있다. 또는 세부 블록은 PU 또는 TU를 포함할 수도 있다.
디코딩 장치는 상기 다수의 세부 블록들을 디코딩하여 복원 샘플들을 생성한다(S1530). 디코딩 장치는 이 경우 상기 다수의 세부 블록들에 대하여 다양한 예측 방법을 적용하여 예측 샘플들을 생성할 수 있고, 상기 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성할 수 있다. 예를 들어 상기 세부 블록들 중 제1 세부 블록에 대한 예측 모드로 인터 예측 모드가 사용되고, 제2 세부 블록에 대한 예측 모드로 인트라 예측 모드가 사용될 수도 있다. 또는 상기 다수의 세부 블록들에 대하여는 스킵 모드가 적용되어 해당 세부 블록들에 대한 예측 샘플들이 바로 복원 샘플들로 도출될 수도 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 주변 픽처의 참조 블록의 분할 정보를 기반으로 현재 픽처의 대상 블록의 분할 구조를 도출할 수 있는바, 현재 픽처의 대상 블록의 분할을 위하여 시그널링되는 부가 정보에 대한 데이터량을 줄일 수 있으며, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.
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. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 디코딩 방법에 있어서,
    대상 블록에 대한 적어도 하나의 참조 블록을 도출하는 단계;
    상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 단계;
    상기 도출된 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록을 다수의 세부 블록들로 분할하는 단계; 및
    상기 다수의 세부 블록들을 디코딩하여 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 참조 블록은 각각 상기 대상 블록이 위치하는 현재 픽처의 시간적(temporal) 주변 픽처에 위치함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    블록 구조 예측 플래그를 비트스트림으로부터 획득하는 단계;
    상기 획득된 블록 구조 예측 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 참조 블록은 제1 참조 블록 및 제2 참조 블록을 포함하고,
    상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 간 블록 분할 구조의 변화량이 제1 임계값보다 적은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 참조 블록에 대한 대표 움직임 벡터 크기를 도출하는 단계;
    상기 대표 움직임 벡터 크기가 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 참조 블록은 제1 참조 블록 및 제2 참조 블록을 포함하고,
    상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록 간 움직임 벡터 변화량이 제3 임계값보다 적은 경우, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 참조 블록의 분할 구조 및 제2 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 서로 동일한 분할 구조를 가지는 영역을 검출하는 단계를 더 포함하되,
    상기 적어도 하나의 참조 블록은 상기 제1 참조 블록 및 상기 제2 참조 블록을 포함하고,
    상기 대상 블록의 분할 구조는 상기 검출된 영역에 대한 분할 구조를 기반으로 도출됨을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    다수의 참조 블록들 중에서 특정 참조 블록을 선택하는 단계를 더 포함하되,
    상기 적어도 하나의 참조 블록은 상기 다수의 참조 블록들을 포함하고,
    상기 다수의 참조 블록들은 다수의 참조 픽처들에 각각 위치하고,
    상기 선택된 특정 참조 블록의 분할 구조가 상기 대상 블록의 분할 구조로 사용됨을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 픽처들 각각의 POC(picture order count) 값, 시간적 레이어 값 중 적어도 하나를 기반으로 상기 다수의 참조 픽처들 중에서 선택된 특정 참조 픽처에 위치함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 특정 참조 블록은 상기 다수의 참조 픽처들 중 현재 픽처의 POC 값과의 차가 가장 적은 POC 값을 가지는 참조 픽처에 위치함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 통합 블록 분할 구조를 도출하는 단계; 및
    상기 통합 블록 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 통합 블록 분할 구조의 최종 뎁스 레벨은 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조의 최종 뎁스 레벨보다 더 낮은 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    통합 블록 분할 구조 적용 플래그를 비트스트림으로부터 획득하는 단계;
    상기 획득된 통합 블록 분할 구조 적용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에, 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 통합 블록 분할 구조를 도출하고 상기 통합 블록 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    분할 플래그를 상기 비트스트림으로부터 획득하는 단계;
    상기 분할 플래그는 상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조에 따른 영역의 최종 뎁스 레벨보다 상기 통합 블록 분할 구조에 따른 대응 영역의 뎁스 레벨 대응 부분의 뎁스 레벨이 더 낮은 경우, 상기 대상 블록의 해당 대응 영역의 추가적인 분할 여부를 지시함을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  15. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 인코딩 방법에 있어서,
    대상 블록에 대한 적어도 하나의 참조 블록을 도출하는 단계;
    상기 적어도 하나의 참조 블록의 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록의 분할 구조를 도출하는 단계;
    상기 도출된 분할 구조를 기반으로 상기 대상 블록을 다수의 세부 블록들로 분할하는 단계; 및
    상기 다수의 세부 블록들을 인코딩하여 인코딩 파라미터를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 인코딩 방법.
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