WO2019027145A1 - 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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

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prediction
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이재호
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method of encoding / decoding a still image or moving image based on an inter prediction mode and a device supporting the same.
  • Compressive encoding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information over a communication line or for storing it in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as video, image, and audio can be subject to compression coding.
  • a technique for performing compression coding on an image is referred to as video image compression.
  • Next-generation video content will feature high spatial resolution, high frame rate, and high dimensionality of scene representation. Processing such content will result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • motion prediction in the inter-picture prediction is performed in units of prediction blocks.
  • a prediction block of various sizes is supported in order to find an optimal prediction block for a current block, only a parallel-shifted block-based prediction method is applied, thereby causing a problem of poor prediction accuracy.
  • the present invention proposes an inter prediction-based image processing method that reflects not only a parallel-shifted block-based prediction method but also various motion of an image to enhance the performance of inter-picture prediction (i.e., inter prediction).
  • an object of the present invention is to propose a method of performing affine motion prediction using a motion model (or motion information) which is an affine of a neighboring block encoded in an affine mode.
  • a method of processing an image based on inter prediction comprising: determining whether an affine coding block encoded in an affine mode among neighboring blocks of a current block exists , Wherein the affine mode indicates a mode of deriving a motion vector on a pixel-by-pixel or a sub-block-by-block basis using a motion vector of a control point; And deriving a first motion vector predictor of the control point of the current block based on the motion information of the affine coded block when there is an affine coded block among the neighboring blocks as a result of the checking . ≪ / RTI >
  • the step of verifying whether the affine encoding block is present comprises: determining whether the affine encoding block is present or not based on at least one of a left lower block, an upper right block, a block adjacent to the right side of the upper right block, It can be confirmed that the upper left block block is an affine coding block.
  • the step of deriving the first motion vector prediction value may derive the first motion vector prediction value using motion information of an encoding block that is a first in the sequence.
  • the first motion vector prediction value may be calculated using a width, a height, a motion vector of a control point of the affine coding block, and a position of a control point of the current block in the affine coding block have.
  • the method may further include generating a combined motion vector prediction value by combining motion vectors of neighboring blocks adjacent to the control points of the current block if there are no affine coded blocks among the neighboring blocks. And adding a predetermined number of combined motion vector prediction values to the candidate list in order of decreasing degrees of motion vectors among the combined motion vector prediction values.
  • the method may further include adding the first motion vector prediction value to the candidate list.
  • the step of replacing the third motion vector prediction value of the candidate list with the first motion vector prediction value and assigning a higher priority to the first motion vector prediction value in the candidate list than the second motion vector prediction value is preferably, the step of replacing the third motion vector prediction value of the candidate list with the first motion vector prediction value and assigning a higher priority to the first motion vector prediction value in the candidate list than the second motion vector prediction value .
  • the step of deriving the first motion vector prediction value comprises: deriving the first motion vector prediction value using motion information of a coding block, which is a first affirmative order in a predetermined order among neighboring blocks; And deriving a fourth motion vector prediction value using the motion information of the encoding block in the order of the second order.
  • the step of deriving the first motion vector prediction value may further include removing motion information overlapping among affine encoding blocks among the neighboring blocks.
  • prediction of an inter prediction-based image is performed using affine transformation, thereby improving the accuracy of prediction by reflecting image distortion.
  • a prediction block is generated for each sub-block, thereby increasing the accuracy of prediction and reducing an additional amount of calculation and memory access.
  • index signaling bits for indicating a specific candidate among motion vector prediction value candidates can be saved by using a motion model that is an affinity of a neighboring block, and coding efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a division structure of a coding unit applicable to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit that can be applied to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the direction of inter prediction, which is an embodiment to which the present invention can be applied.
  • Figure 6 illustrates integer and fractional sample locations for 1/4 sample interpolation as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • Figure 7 illustrates the location of spatial candidates as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an affine motion model as an embodiment to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an affine motion prediction method using a motion vector of a control point according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams for explaining an affine motion prediction method using a motion vector of a control point according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 is a flow chart illustrating a method of encoding an image based on an inter prediction mode, to which the present invention is applied.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of decoding an image based on an inter prediction mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 16 and 17 are diagrams for explaining a method of determining a control point motion vector predicted value candidate as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a method for performing affine motion prediction using a motion model, which is an affine motion of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a method for determining a motion vector predicted value using an affine motion model of a neighboring block, to which the present invention can be applied.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a method of performing affine motion prediction using an affine motion model of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating a method of performing affine motion prediction using an affine motion model of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating a method of performing affine motion prediction using a motion model, which is an affinity of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an inter prediction based image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a diagram illustrating an inter prediction unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 shows a structure of a contents streaming system as an embodiment to which the present invention is applied.
  • 'processing unit' means a unit in which processing of encoding / decoding such as prediction, conversion and / or quantization is performed.
  • the processing unit may be referred to as a " processing block " or a " block "
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for the luma component and a unit for the chroma component.
  • the processing unit may correspond to a coding tree unit (CTU), a coding unit (CU), a prediction unit (PU), or a transform unit (TU).
  • CTU coding tree unit
  • CU coding unit
  • PU prediction unit
  • TU transform unit
  • the processing unit can be interpreted as a unit for a luminance (luma) component or as a unit for a chroma component.
  • the processing unit may include a Coding Tree Block (CTB), a Coding Block (CB), a Prediction Block (PU), or a Transform Block (TB) ).
  • CTB Coding Tree Block
  • CB Coding Block
  • PU Prediction Block
  • TB Transform Block
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for the luma component and a unit for the chroma component.
  • processing unit is not necessarily limited to a square block, but may be configured as a polygonal shape having three or more vertexes.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • an encoder 100 includes an image divider 110, a subtractor 115, a transformer 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transformer 150, A decoding unit 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a predicting unit 180, and an entropy encoding unit 190.
  • the prediction unit 180 may include an inter prediction unit 181 and an intra prediction unit 182.
  • the image divider 110 divides an input video signal (or a picture, a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the subtractor 115 subtracts a prediction signal (or a prediction block) output from the prediction unit 180 (i.e., the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182) from the input video signal, And generates a residual signal (or difference block).
  • the generated difference signal (or difference block) is transmitted to the conversion unit 120.
  • the transforming unit 120 transforms a difference signal (or a difference block) by a transform technique (for example, DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), GBT (Graph-Based Transform), KLT (Karhunen- Etc.) to generate a transform coefficient.
  • a transform technique for example, DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), GBT (Graph-Based Transform), KLT (Karhunen- Etc.
  • the transform unit 120 may generate transform coefficients by performing transform using a transform technique determined according to a prediction mode applied to a difference block and a size of a difference block.
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 190.
  • the entropy encoding unit 190 entropy-codes the quantized signals and outputs them as a bitstream.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal can be reconstructed by applying inverse quantization and inverse transformation through the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150 in the loop.
  • a reconstructed signal can be generated by adding the reconstructed difference signal to a prediction signal output from the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the restored signal and outputs the restored signal to the playback apparatus or the decoded picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoding picture buffer 170 may be used as a reference picture in the inter-prediction unit 181. [ As described above, not only the picture quality but also the coding efficiency can be improved by using the filtered picture as a reference picture in the inter picture prediction mode.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter-prediction unit 181.
  • the inter-prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the reference picture used for prediction is a transformed signal obtained through quantization and inverse quantization in units of blocks at the time of encoding / decoding in the previous time, blocking artifacts or ringing artifacts may exist have.
  • the inter-prediction unit 181 can interpolate the signals between the pixels on a sub-pixel basis by applying a low-pass filter in order to solve the performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the sub-pixel means a virtual pixel generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixel means an actual pixel existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter and the like can be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the accuracy of the prediction.
  • the inter-prediction unit 181 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to an integer pixel, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block Prediction can be performed.
  • the intra predictor 182 predicts a current block by referring to samples in the vicinity of a block to be currently encoded.
  • the intraprediction unit 182 may perform the following procedure to perform intra prediction. First, a reference sample necessary for generating a prediction signal can be prepared. Then, a prediction signal can be generated using the prepared reference sample. Thereafter, the prediction mode is encoded. At this time, reference samples can be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference samples have undergone prediction and reconstruction processes, quantization errors may exist. Therefore, a reference sample filtering process can be performed for each prediction mode used for intraprediction to reduce such errors.
  • a prediction signal (or a prediction block) generated through the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a difference signal (or a difference block) / RTI >
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which still image or moving picture signal encoding is performed according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, a decoded picture buffer (DPB) A buffer unit 250, and a prediction unit 260.
  • the prediction unit 260 may include an inter prediction unit 261 and an intra prediction unit 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through a reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (i.e., a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy-decoded through the entropy decoding unit 210.
  • a signal i.e., a bit stream
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy-decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 obtains a residual signal (or a difference block) by inverse transforming the transform coefficient by applying an inverse transform technique.
  • the adder 235 adds the obtained difference signal (or difference block) to the prediction signal output from the prediction unit 260 (i.e., the inter prediction unit 261 or the intra prediction unit 262) ) To generate a reconstructed signal (or reconstruction block).
  • the filtering unit 240 applies filtering to a reconstructed signal (or a reconstructed block) and outputs it to a reproducing apparatus or transmits the reconstructed signal to a decoding picture buffer unit 250.
  • the filtered signal transmitted to the decoding picture buffer unit 250 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 261.
  • the embodiments described in the filtering unit 160, the inter-prediction unit 181 and the intra-prediction unit 182 of the encoder 100 respectively include the filtering unit 240 of the decoder, the inter-prediction unit 261, The same can be applied to the intra prediction unit 262.
  • a block-based image compression method is used in a still image or moving image compression technique (for example, HEVC).
  • HEVC still image or moving image compression technique
  • a block-based image compression method is a method of dividing an image into a specific block unit, and can reduce memory usage and computation amount.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a division structure of a coding unit applicable to the present invention.
  • the encoder divides one image (or picture) into units of a rectangular shaped coding tree unit (CTU: Coding Tree Unit). Then, one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
  • CTU Coding Tree Unit
  • the size of CTU can be set to 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, or 16 ⁇ 16.
  • the encoder can select the size of the CTU according to the resolution of the input image or characteristics of the input image.
  • the CTU includes a coding tree block (CTB) for a luma component and a CTB for two chroma components corresponding thereto.
  • CTB coding tree block
  • One CTU can be partitioned into a quad-tree structure. That is, one CTU is divided into four units having a square shape and having a half horizontal size and a half vertical size to generate a coding unit (CU) have. This division of the quad-tree structure can be performed recursively. That is, the CU is hierarchically partitioned from one CTU to a quad-tree structure.
  • CU coding unit
  • the CU means a basic unit of coding in which processing of an input image, for example, intra / inter prediction is performed.
  • the CU includes a coding block (CB) for the luma component and CB for the corresponding two chroma components.
  • CB coding block
  • the size of CU can be set to 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, or 8 ⁇ 8.
  • the root node of the quad-tree is associated with the CTU.
  • the quad-tree is divided until it reaches the leaf node, and the leaf node corresponds to the CU.
  • the CTU may not be divided.
  • the CTU corresponds to the CU.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 1 corresponds to a CU.
  • CU (a), CU (b), and CU (j) corresponding to nodes a, b, and j in FIG. 3B are divided once in the CTU and have a depth of one.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 2 corresponds to a CU.
  • CU (c), CU (h) and CU (i) corresponding to nodes c, h and i in FIG. 3B are divided twice in the CTU and have a depth of 2.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • the maximum size or the minimum size of the CU can be determined according to the characteristics of the video image (for example, resolution) or considering the efficiency of encoding. Information on this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream.
  • a CU having a maximum size is called a Largest Coding Unit (LCU), and a CU having a minimum size can be referred to as a Smallest Coding Unit (SCU).
  • LCU Largest Coding Unit
  • SCU Smallest Coding Unit
  • a CU having a tree structure can be hierarchically divided with a predetermined maximum depth information (or maximum level information).
  • Each divided CU can have depth information.
  • the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, and therefore may include information on the size of the CU.
  • the size of the SCU can be obtained by using the LCU size and the maximum depth information. Conversely, by using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
  • split_cu_flag information indicating whether the corresponding CU is divided
  • This split mode is included in all CUs except SCU. For example, if the value of the flag indicating division is '1', the corresponding CU is again divided into four CUs. If the flag indicating the division is '0', the corresponding CU is not further divided, Can be performed.
  • the CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed.
  • the HEVC divides the CU into units of Prediction Unit (PU) in order to more effectively code the input image.
  • PU Prediction Unit
  • PU is a basic unit for generating prediction blocks, and it is possible to generate prediction blocks in units of PU different from each other in a single CU.
  • PUs belonging to one CU are not mixed with intra prediction and inter prediction, and PUs belonging to one CU are coded by the same prediction method (i.e., intra prediction or inter prediction).
  • the PU is not divided into a quad-tree structure, and is divided into a predetermined form in one CU. This will be described with reference to the following drawings.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit that can be applied to the present invention.
  • the PU is divided according to whether the intra prediction mode is used or the inter prediction mode is used in the coding mode of the CU to which the PU belongs.
  • FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used
  • FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
  • one CU has two types (ie, 2N ⁇ 2N or N X N).
  • one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit.
  • the division of the PU can be performed only when the size of the CB with respect to the luminance component of the CU is the minimum size (i.e., when the CU is the SCU).
  • one CU has eight PU types (ie, 2N ⁇ 2N , NN, 2NN, NNN, NLNN, NRNN, 2NNU, 2NND).
  • N ⁇ N type PU segmentation can be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (ie, when the CU is SCU).
  • AMP Asymmetric Motion Partition
  • 'n' means a 1/4 value of 2N.
  • the AMP can not be used when the CU to which the PU belongs is the minimum size CU.
  • the optimal division structure of the coding unit (CU), the prediction unit (PU), and the conversion unit (TU) for efficiently encoding an input image in one CTU is a rate-distortion- Value. ≪ / RTI > For example, if we look at the optimal CU partitioning process within a 64 ⁇ 64 CTU, the rate-distortion cost can be calculated by dividing from a 64 ⁇ 64 CU to an 8 ⁇ 8 CU.
  • the concrete procedure is as follows.
  • 32 ⁇ 32 CUs are subdivided into 4 16 ⁇ 16 CUs to determine the optimal PU and TU partition structure that yields the minimum rate-distortion value for each 16 ⁇ 16 CU.
  • a prediction mode is selected in units of PU, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
  • the TU means the basic unit on which the actual prediction and reconstruction are performed.
  • the TU includes a transform block (TB) for the luma component and a TB for the two chroma components corresponding thereto.
  • the TU is hierarchically divided into a quad-tree structure from one CU to be coded, as one CTU is divided into a quad-tree structure to generate a CU.
  • the TUs segmented from the CUs can be further divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU can be set to any one of 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4.
  • TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j in FIG. 3B are once partitioned in the CU and have a depth of one.
  • the node that is not further divided in the lower node having the depth of 2 corresponds to TU.
  • TU (c), TU (h) and TU (i) corresponding to nodes c, h and i in FIG. 3B are divided twice in CU and have a depth of 2.
  • a node that is not further divided in the lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f and g in FIG. Depth.
  • a TU having a tree structure can be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Then, each divided TU can have depth information.
  • the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, and therefore may include information on the size of the TU.
  • information indicating whether the corresponding TU is divided may be communicated to the decoder.
  • This partitioning information is included in all TUs except the minimum size TU. For example, if the value of the flag indicating whether or not to divide is '1', the corresponding TU is again divided into four TUs, and if the flag indicating the division is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • And may use the decoded portion of the current picture or other pictures that contain the current processing unit to recover the current processing unit in which decoding is performed.
  • a picture (slice) that uses only the current picture, that is, a picture (slice) that uses only the current picture, that is, a picture (slice) that performs only intra-picture prediction is referred to as an intra picture or an I picture
  • a picture (slice) using a predictive picture or a P picture (slice), a maximum of two motion vectors and a reference index may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Intra prediction refers to a prediction method that derives the current processing block from a data element (e.g., a sample value, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, it means a method of predicting the pixel value of the current processing block by referring to the reconstructed areas in the current picture.
  • a data element e.g., a sample value, etc.
  • Inter Inter prediction (or inter prediction)
  • Inter prediction (or inter picture prediction) is a technique for eliminating the redundancy existing between pictures, and is mostly performed through motion estimation and motion compensation.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the direction of inter prediction, which is an embodiment to which the present invention can be applied.
  • the inter prediction includes uni-directional prediction using a past picture or a future picture as a reference picture on a time axis for one block, and bidirectional prediction Bi-directional prediction).
  • uni-directional prediction includes forward direction prediction using one reference picture temporally displayed (or outputting) before the current picture and forward prediction using temporally one And a backward direction prediction using a plurality of reference pictures.
  • the motion parameter (or information) used to specify which reference region (or reference block) is used to predict the current block in the inter prediction process i. E., Unidirectional or bidirectional prediction
  • the inter prediction mode may indicate a reference direction (i.e., unidirectional or bidirectional) and a reference list (i.e. L0, L1 or bidirectional), a reference index (or reference picture index or reference list index) And includes motion vector information.
  • the motion vector information may include a motion vector, a motion vector prediction (MVP), or a motion vector difference (MVD).
  • the motion vector difference value means a difference value between the motion vector and the motion vector prediction value.
  • a motion parameter for one direction is used. That is, one motion parameter may be needed to specify the reference region (or reference block).
  • bidirectional prediction motion parameters for both directions are used.
  • a maximum of two reference areas can be used. These two reference areas may exist in the same reference picture or in different pictures. That is, in the bi-directional prediction method, a maximum of two motion parameters can be used, and two motion vectors may have the same reference picture index or different reference picture indexes.
  • the reference pictures may be all displayed (or output) temporally before the current picture, or all displayed (or output) thereafter.
  • the encoder performs motion estimation (Motion Estimation) for finding a reference region most similar to the current processing block from the reference pictures.
  • the encoder may then provide motion parameters for the reference region to the decoder.
  • the encoder / decoder can use the motion parameter to obtain the reference area of the current processing block.
  • the reference area exists in the reference picture having the reference index.
  • a pixel value or an interpolated value of a reference region specified by the motion vector may be used as a predictor of the current processing block. That is, motion compensation for predicting an image of a current processing block from a previously decoded picture is performed using motion information.
  • the decoder obtains the motion vector prediction value of the current processing block using the motion information of the decoded other blocks, and obtains the motion vector value for the current processing block using the difference value transmitted from the encoder.
  • the decoder may acquire various motion vector candidate values using the motion information of other blocks that have already been decoded and acquire one of the candidate motion vector values as a motion vector prediction value.
  • DPB decoding picture buffer
  • a reference picture refers to a picture including samples that can be used for inter prediction in the decoding process of the next picture in the decoding order.
  • a reference picture set refers to a set of reference pictures associated with a picture, and is composed of all the pictures previously associated in the decoding order.
  • the reference picture set may be used for inter prediction of a picture following an associated picture or a picture associated with the decoding order. That is, the reference pictures held in the decoded picture buffer DPB may be referred to as a reference picture set.
  • the encoder can provide the decoder with reference picture set information in a sequence parameter set (SPS) (i.e., a syntax structure composed of syntax elements) or in each slice header.
  • SPS sequence parameter set
  • a reference picture list refers to a list of reference pictures used for inter prediction of a P picture (or a slice) or a B picture (or a slice).
  • the reference picture list can be divided into two reference picture lists and can be referred to as a reference picture list 0 (or L0) and a reference picture list 1 (or L1), respectively.
  • the reference picture belonging to the reference picture list 0 can be referred to as a reference picture 0 (or L0 reference picture)
  • the reference picture belonging to the reference picture list 1 can be referred to as a reference picture 1 (or L1 reference picture).
  • one reference picture list i.e., reference picture list 0
  • two reference picture lists Picture list 0 and reference picture list 1 can be used.
  • Information for identifying the reference picture list for each reference picture may be provided to the decoder through the reference picture set information.
  • the decoder adds the reference picture to the reference picture list 0 or the reference picture list 1 based on the reference picture set information.
  • a reference picture index (or a reference index) is used to identify any one specific reference picture in the reference picture list.
  • a sample of a prediction block for an inter-predicted current processing block is obtained from a sample value of a corresponding reference area in a reference picture identified by a reference picture index.
  • the corresponding reference area in the reference picture indicates a region of a position indicated by a horizontal component and a vertical component of a motion vector.
  • Fractional sample interpolation is used to generate a prediction sample for noninteger sample coordinates, except when the motion vector has an integer value. For example, a motion vector of a quarter of the distance between samples may be supported.
  • fractional sample interpolation of the luminance component applies the 8-tap filter in the horizontal and vertical directions, respectively.
  • the fractional sample interpolation of the chrominance components applies the 4-tap filter in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
  • Figure 6 illustrates integer and fractional sample locations for 1/4 sample interpolation as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • a shaded block in which an upper-case letter (A_i, j) is written represents an integer sample position and a shaded block in which a lower-case letter (x_i, j) .
  • a merge mode or AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the merge mode refers to a method of deriving a motion parameter (or information) from a neighboring block spatially or temporally.
  • the set of candidates available in the merge mode consists of spatial neighbor candidates, temporal candidates, and generated candidates.
  • Figure 7 illustrates the location of spatial candidates as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • each spatial candidate block is available according to the order of ⁇ A1, B1, B0, A0, B2 ⁇ . At this time, if the candidate block is encoded in the intra-prediction mode and motion information does not exist, or if the candidate block is located outside the current picture (or slice), the candidate block can not be used.
  • the spatial merge candidate can be constructed by excluding unnecessary candidate blocks from the candidate blocks of the current processing block. For example, if the candidate block of the current prediction block is the first prediction block in the same coding block, the candidate blocks excluding the candidate block and the same motion information may be excluded.
  • the temporal merge candidate configuration process proceeds according to the order of ⁇ T0, T1 ⁇ .
  • a right bottom block T0 of a collocated block of a reference picture is available, the block is configured as a temporal merge candidate.
  • a collocated block refers to a block existing at a position corresponding to a current processing block in a selected reference picture. Otherwise, the block (T1) located at the center of the collocated block is constructed as a temporal merge candidate.
  • the maximum number of merge candidates can be specified in the slice header. If the number of merge candidates is greater than the maximum number, the spatial candidates and temporal candidates smaller than the maximum number are retained. Otherwise, additional merge candidates (i.e., combined bi-predictive merging candidates) are generated by combining the candidates added so far until the number of merge candidates reaches the maximum number of candidates .
  • the encoder constructs a merge candidate list by performing the above-described method and performs motion estimation (Motion Estimation) to obtain a merge index (for example, merge_idx [x0] [y0] ) To signal the decoder.
  • FIG. 7B illustrates a case where the B1 block is selected in the merge candidate list. In this case, "Index 1" can be signaled to the decoder as a merge index.
  • the decoder constructs a merge candidate list in the same way as the encoder and derives the motion information for the current block from the motion information of the candidate block corresponding to the merge index received from the encoder in the merge candidate list. Then, the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (i.e., motion compensation).
  • the AMVP mode refers to a method of deriving motion vector prediction values from neighboring blocks.
  • the horizontal and vertical motion vector difference (MVD), reference index, and inter prediction mode are signaled to the decoder.
  • the horizontal and vertical motion vector values are calculated using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference (MVD) provided from the encoder.
  • the encoder constructs a motion vector prediction value candidate list and performs motion estimation (motion estimation) to generate a motion reference flag (i.e., candidate block information) (e.g., mvp_lX_flag [x0] [y0 ] ') To the decoder.
  • the decoder constructs a motion vector prediction value candidate list in the same manner as the encoder and derives the motion vector prediction value of the current processing block using the motion information of the candidate block indicated by the motion reference flag received from the encoder in the motion vector prediction value candidate list.
  • the decoder obtains a motion vector value for the current processing block using the derived motion vector prediction value and the motion vector difference value transmitted from the encoder.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the derived motion information (i.e., motion compensation).
  • the motion vector is scaled.
  • the candidate composition is terminated. If the number of selected candidates is less than two, temporal motion candidates are added.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an inter prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder (specifically, the inter-prediction unit 261 of the decoder in Fig. 2) decodes motion parameters for a processing block (e.g., prediction unit) (S801).
  • a processing block e.g., prediction unit
  • the decoder can decode the signaled merge index from the encoder.
  • the motion parameter of the current processing block can be derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the merge index.
  • the decoder can decode the horizontal and vertical motion vector difference (MVD) signaled from the encoder, the reference index and the inter prediction mode.
  • the motion vector prediction value is derived from the motion parameter of the candidate block indicated by the motion reference flag, and the motion vector value of the current processing block can be derived using the motion vector prediction value and the received motion vector difference value.
  • the decoder performs motion compensation for the prediction unit using the decoded motion parameter (or information) (S802).
  • the encoder / decoder performs motion compensation for predicting an image of the current unit from a previously decoded picture by using the decoded motion parameters.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a motion compensation process according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • the motion parameters for the current block to be coded in the current picture are unidirectional prediction, the second picture in LIST0, the second picture in LIST0, and the motion vector (-a, b) do.
  • the current block is predicted using the value of the position (-a, b) of the current block in the second picture of LIST0 (i.e., the sample value of the reference block).
  • another reference list for example, LIST1
  • a reference index for example, a reference index
  • a motion vector difference value for example, a motion vector difference value
  • General image coding techniques use a translation motion model to represent the motion of the encoding block.
  • the translation motion model represents a parallel-shifted block-based prediction method. That is, motion information of a coded block is expressed using one motion vector.
  • the optimal motion vectors for each pixel in the actual encoding block may be different from each other. If the optimal motion vector for each pixel or sub-block unit can be determined with only little information, the coding efficiency can be increased.
  • the present invention proposes an inter prediction-based image processing method that reflects not only a parallel-shifted block-based prediction method but also various motion of an image to enhance the performance of inter-picture prediction (i.e., inter prediction).
  • the present invention proposes a method of enhancing the accuracy of prediction and enhancing the compression performance by reflecting the motion information of each sub-block or pixel unit.
  • the present invention proposes an affine motion estimation method for performing encoding / decoding using an affine motion model.
  • the affine motion model represents a prediction method of deriving a motion vector on a pixel-by-pixel or sub-block-by-block basis using a motion vector of a control point. Will be described with reference to the following drawings.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an affine motion model as an embodiment to which the present invention can be applied.
  • an affine motion model can represent the four motions shown in FIG.
  • the affine motion model is a method of modeling arbitrary image distortion caused by enlargement / reduction of an image, rotation of an image, and shear of an image.
  • the affine motion model can be expressed in various ways, but in the present invention, distortion is displayed (or identified) by utilizing motion information at a specific reference point (or reference pixel / sample) of the block, Prediction (i.e., inter prediction) is performed.
  • the reference point may be referred to as a control point (CP) (or a control pixel / sample), and a motion vector at this reference point may be referred to as a control point motion vector (CPMV).
  • CP control point
  • CPMV control point motion vector
  • the degree of distortion that can be expressed can vary depending on the number of control points.
  • the affine motion model can be expressed using six parameters (a, b, c, d, e, f) as shown in Equation (1).
  • Equation (1) (x, y) represents the position of the pixel with reference to the upper left position of the encoding block. And v x and v y represent motion vectors at (x, y).
  • AF6 an affine motion model using six parameters as in Equation (1) above.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an affine motion prediction method using a motion vector of a control point according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
  • an upper left control point 1102 (hereinafter, referred to as a first control point), an upper right control point 1103 (hereinafter, referred to as a second control point) and a lower left control point 1102
  • the control point 1104 (which may hereinafter be referred to as a third control point) may have independent motion information.
  • the upper left control point 1102 corresponds to a pixel included in the current block
  • the upper left control point 1102, the upper right control point 1103, and the lower left control point 1104 are not included in the current block, . ≪ / RTI >
  • Motion information for each pixel or sub-block of the current block 1101 may be derived using motion information of one or more control points of the control points.
  • the affine motion model using the motion vectors of the upper left control point 1102, the upper right control point 1103, and the lower left control point 1104 of the current block 1101 can be defined as Equation (2).
  • V 0 ⁇ v 0x, v 0y ⁇
  • V 1 ⁇ v 1x , v 1y ⁇
  • V 2 ⁇ v 2x , v 2y ⁇ .
  • w denotes the width of the current block 1101
  • h denotes the height of the current block 1101.
  • V ⁇ v x , v y ⁇ represents a motion vector at ⁇ x, y ⁇ position.
  • a similar (or simplified) affine motion model can be defined to reduce computational complexity and optimize signaling bits.
  • the motion model which is a similar word, can represent three motions of translation, scale, and rotation among the motions described above with reference to FIG.
  • the motion model which is a similar word, can be expressed using four parameters (a, b, c, d) as shown in Equation (3).
  • AF4 The affine motion model using the four parameters as shown in Equation (3) can be referred to as AF4.
  • AF4 The affine motion model using the four parameters as shown in Equation (3) can be referred to as AF4.
  • AF4 The affine motion model using the four parameters as shown in Equation (3).
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams for explaining an affine motion prediction method using a motion vector of a control point according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • a motion model which is an AF4 affine model can be defined as the following Equation (4).
  • the encoder / decoder can determine (or derive) the motion vector of each pixel location using the CPMV (i.e., the upper left hand control point 1202 and the motion vector of the upper right hand control point 1203).
  • CPMV i.e., the upper left hand control point 1202 and the motion vector of the upper right hand control point 1203.
  • an affine motion vector field is defined as a set of motion vectors determined through affine motion prediction. These affine motion vector fields may be determined using Equations 1 to 4 described above.
  • a motion vector through affine motion prediction in the encoding / decoding process can be determined in pixel units or in units of predefined (or preset) blocks (or subblocks).
  • a motion vector is derived on the basis of each pixel in the processing block, and when it is determined in units of subblocks, a motion vector may be derived based on each subblock unit in the current processing block.
  • the motion vector of the corresponding subblock may be derived with reference to the upper left pixel or the center pixel.
  • the encoder / decoder can determine a motion vector in units of 4x4 sub-blocks using the motion vectors of the upper left control point 1302 and the upper right control point 1303 of the current block 1301.
  • the motion vector of the corresponding sub-block may be determined based on the center pixel value of each sub-block.
  • the affine motion prediction can be divided into an merge mode (hereinafter, referred to as AF merge) and an affine inter mode (hereinafter referred to as AF interfacing).
  • the merge mode is generally a method of encoding / decoding two motion vector motion vectors without encoding a motion vector difference value similar to the skip mode or the merge mode used in the conventional image encoding technology.
  • the affine inter mode is a coding / decoding method for determining a control point motion vector prediction value and a control point motion vector, and then signaling a control point motion vector difference value corresponding to the difference value from an encoder to a decoder. In this case, transfer of motion vector difference values of two control points is required for AF4, and transfer of motion vector difference values of three control points is required for AF6.
  • FIG. 14 is a flow chart illustrating a method of encoding an image based on an inter prediction mode, to which the present invention is applied.
  • the encoder performs (or applies) a skip mode, merge mode, and inter mode to the current processing block (S1401). Then, the encoder performs the AF merge mode for the current processing block (S1402), and performs the AF inter-mode (S1403). At this time, the order of execution of steps S1401 to S1403 may be changed.
  • the encoder selects an optimal mode to be applied to the current processing block among the modes performed in steps S1401 to S1403 (S1404).
  • the encoder can determine the optimal mode based on the Rate-Distortion value.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of decoding an image based on an inter prediction mode according to an embodiment of the present invention.
  • the decoder determines whether the AF merge mode is applied to the current processing block (S1501). As a result of the determination in step S1501, if the AF merge mode is applied to the current processing block, decoding is performed based on the AF merge mode (S1502). When the AF merge mode is applied, the decoder may generate a control point motion vector prediction value candidate and determine a candidate determined as a control point motion vector based on the index (or flag) value received from the encoder.
  • step S1501 if the AF merge mode is not applied to the current processing block, the decoder determines whether the AF inter mode is applied (S1503). As a result of the determination in step S1503, if the AF inter mode is applied to the current processing block, the decoder performs decoding based on the AF inter mode (S1504). When the AF inter mode is applied, the decoder generates a control point motion vector prediction value candidate, determines a candidate using the index (or flag) value received from the encoder, and then adds the difference value of the motion vector prediction value received from the encoder A control point motion vector can be determined.
  • step S1503 If it is determined in step S1503 that the AF inter mode is not applied to the current processing block, the decoder performs decoding based on a mode other than the AF merge / AF inter mode (S1505).
  • a method for deriving a predicted value of a control point motion vector in the AF inter mode is proposed.
  • the control point motion vector prediction value may be composed of two motion vector pairs, i.e., a first control point and a second control point, and two control point motion vector prediction value candidates may be configured. Then, the encoder can signal the optimum control point motion vector prediction index index among the two candidates to the decoder.
  • FIGS. 16 and 17 are diagrams for explaining a method of determining a control point motion vector predicted value candidate as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder generates a combined motion vector predictive value by combining the motion vector predictive values of the first control point, the second control point, and the third control point (S1601).
  • the encoder / decoder may combine the motion vectors of neighboring blocks, each adjacent to the control points, to produce a maximum of twelve combined motion vector predictions.
  • the encoder / decoder can use the motion vectors of the left upper neighbor block A, the upper neighbor block B, and the left neighbor block C of the first control point 1701 as motion vector combination candidates of the first control point 1701 have.
  • the encoder / decoder can use the upper neighboring block D and the upper right neighboring block E of the second control point 1702 as motion vector combination candidates of the second control point 1702.
  • the encoder / decoder can use the left neighboring block F and the lower left neighboring block G of the third control point 1703 as motion vector combination candidates of the third control point 1703.
  • neighboring blocks of each control point may be 4x4 blocks.
  • the motion vector combination of the neighboring blocks adjacent to the control points can be expressed by Equation (5) below.
  • the encoder / decoder arranges (or arranges) the combined motion vector prediction values generated in step S1601 in descending order of degrees of motion vectors of the control points (S1602).
  • the motion vectors of the control points may indicate the same or similar direction as the degree of divergence of the motion vectors has a smaller value.
  • the degree of divergence of the motion vectors may be determined using Equation (6).
  • the encoder / decoder determines (or adds) the upper two of the combined motion vector prediction values listed in step S1602 as a motion vector prediction value candidate list (hereinafter referred to as a 'candidate list') (S1603).
  • the encoder / decoder adds the candidate of the AMVP candidate list to the candidate list (S1604). Specifically, when the candidate added in step S1603 is 0, the encoder / decoder can add the upper two candidates of the AMVP candidate list to the candidate list. If there is one candidate added in step S1603, the encoder / decoder may add the first candidate of the AMVP candidate list to the candidate list.
  • the AMVP candidate list can be generated by applying the method described above with reference to FIGS. 7 to 9.
  • Table 1 illustrates the syntax according to the method proposed in this embodiment.
  • merge_flag indicates whether merge mode is applied to the current processing block.
  • affine_flag indicates whether affine mode is applied to the current processing block. If the merge mode is applied to the current processing block, the encoder / decoder parses the affine_flag to determine whether the AF merge mode is applied to the current processing block.
  • the encoder / decoder parses the affine_flag to check whether the AF inter mode is applied to the current processing block.
  • aamvp_idx indicating whether to use a candidate among the two candidates as a control point motion vector prediction value is parsed.
  • the encoder / decoder can perform affine motion prediction using a motion model (or motion information) that is an affirmative factor of a neighboring block encoded in the attribution mode. That is, the encoder / decoder determines whether there is a coded block in the affine mode among the neighboring blocks, and outputs the motion vector (or motion vector) of the control point using the motion model (or motion information) A predicted value can be derived.
  • a motion model or motion information
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a method for performing affine motion prediction using a motion model, which is an affine motion of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder includes a left lower block A, an upper right block b, a block C adjacent to the right side of the upper right block, a block D adjacent to a lower side of the lower left block, It is possible to confirm whether or not a block encoded in the upper-left mode block E exists.
  • the encoder / decoder can apply the method described in the first embodiment.
  • the encoder / decoder selects the left lower block A, the upper right block B, the block C adjacent to the right side of the upper right block, It is possible to determine a predicted value of a control point motion vector of a current block according to a motion model which is an affirmative factor of an encoding block adjacent to the first neighboring block in the order of a block D and an upper left block E on the lower side.
  • the encoder / decoder can construct two control point motion vector prediction value candidates. In this case, an index transmission indicating a specific candidate among the two control point motion vector prediction value candidates is required.
  • index transmission may not be required since only one control point motion vector prediction value candidate is determined by a motion model which is an affirmative factor of a neighboring affine encoding block.
  • index signaling bits for indicating a specific candidate among motion vector prediction value candidates can be saved by using a motion model that is an affinity of a neighboring block, and coding efficiency can be improved.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a method for determining a motion vector predicted value using an affine motion model of a neighboring block, to which the present invention can be applied.
  • the motion vectors of the first control point 1901, the second control point 1902, and the third control point 1903 are determined in the neighboring encoding block, and the motion vectors of Equation 2 or Equation 4 May have been determined.
  • the motion vector prediction values of the first control point 1904 and the second control point 1905 of the current processing block can be derived (or acquired) by applying the second control point 1905 coordinate values.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a method of performing affine motion prediction using an affine motion model of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder determines whether there is an affine coded block encoded in the affine mode among the neighboring blocks of the current block (S2001).
  • the affine mode represents a mode for deriving a motion vector on a pixel-by-pixel or sub-block-by-block basis using a motion vector of a control point.
  • the encoder / decoder derives the predicted value of the control point motion vector using a motion model that is an affirmative factor of the first affine coded block in the predetermined scan order (S2002 ).
  • the predetermined order is the left lower block A, the upper right block B, the block C adjacent to the right of the upper right block, the block D adjacent to the lower left block, the upper left block E ≪ / RTI >
  • the motion vector prediction value of the control point of the current processing block can be derived using Equation 2 or 4 described above.
  • Table 2 illustrates the syntax according to the method proposed in this embodiment.
  • merge_flag indicates whether merge mode is applied to the current processing block.
  • affine_flag indicates whether affine mode is applied to the current processing block.
  • the aamvp_flag indicates which candidates are used from the two control point motion vector prediction value candidate lists.
  • the encoder / decoder parses the affine_flag to determine whether the AF inter mode is applied to the current processing block.
  • the encoder / decoder checks whether there is an affine coded block among neighboring blocks of the current block. If there is an affine coded block in the current block, the encoder / decoder does not parse the aamvp_flag, And if not, the aamvp_flag is parsed to determine a candidate to be applied to the current processing block in the generated candidate list.
  • the encoder / decoder may construct a candidate list using a motion model (or motion information) that is an affirmative factor of a neighboring block encoded in the affine mode.
  • a motion vector predicted value of a control point is generated by using a motion model that is an affinity of an affine coded block.
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating a method of performing affine motion prediction using an affine motion model of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder determines two control point motion vector prediction value candidates by applying the method described in the first embodiment (S2101).
  • the encoder / decoder determines whether there is a block encoded in the affine mode among neighboring blocks of the current processing block (S2102).
  • step S2101 if there is an affine coded block among neighboring blocks, the encoder / decoder determines (or induces) a control point motion vector predicted value using a motion model that is an affirmative factor of the first affine coded block in a predetermined scan order ), And determines the determined control point motion vector prediction value as the first candidate of the candidate list (S2103).
  • the predetermined order is the left lower block A, the upper right block B, the block C adjacent to the right of the upper right block, the block D adjacent to the lower left block, the upper left block E ≪ / RTI >
  • the motion vector prediction value of the control point of the current processing block can be derived using Equation 2 or 4 described above.
  • the encoder / decoder determines the first candidate determined in step S2101 as the second candidate of the candidate list (S2104).
  • step S2102 if there are no affine coded blocks among neighboring blocks, the encoder / decoder adds the two motion vector prediction value candidates determined in step S2101 to the candidate list to generate a candidate list (S2105). At this time, steps S1601 to S1604 of FIG. 16 may be applied.
  • a candidate list can be generated by using two motion vector prediction value candidates regardless of whether there is a neighboring mode encoded block. Therefore, even in the presence of a neighboring mode encoding block, an index indicating a candidate to be applied to the current processing block in the candidate list can be signaled from the encoder to the decoder. Therefore, the syntax according to the method proposed in this embodiment can be determined in the same manner as Table 1 described above.
  • the encoder / decoder may construct a candidate list using a motion model (or motion information) that is an affirmative factor of a neighboring block encoded in the affine mode.
  • a motion model or motion information
  • the candidate point of the control point motion vector is determined using the first affine coded block in the scan order when there is a surrounding affine coded block.
  • the two control point motion vector prediction value candidates can be determined.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating a method of performing affine motion prediction using a motion model, which is an affinity of a neighboring block, to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder determines whether there is a block encoded in affine mode among neighboring blocks of the current processing block (S2201). At this time, the encoder / decoder can determine the number N of neighboring encoding blocks.
  • the encoder / decoder determines the N control point motion vector prediction value candidates (S2202).
  • the encoder / decoder includes a left lower block A, an upper right block B, a block C adjacent to the right side of the upper right block, a block D below the lower left block,
  • the i-th candidate can be determined using the i-th neighboring encoding block in the scan order.
  • the encoder / decoder may remove duplicated motion vectors (or candidates) through a pruning check (S2203).
  • the encoder / decoder determines whether the number of existing candidates is two or more (S2204).
  • the encoder / decoder determines the two candidate candidates in the scan order as the final control point motion vector prediction value candidates (S2205). If less than two, the encoder / decoder determines the two control point motion vector prediction value candidates by applying the method described in the first embodiment (S2206).
  • the decoder can confirm whether the decoder is an upper-left block, an upper right block, a block adjacent to the right side of the upper right block, a block adjacent to the lower side of the lower left block, and an upper- .
  • step S2301 if there is an affine coded block among the neighboring blocks, the decoder derives a first motion vector candidate of the control point of the current block based on the motion information of the affine coded block (S2302).
  • the decoder can derive the first motion vector candidate using the motion information (or motion model) of the encoding block, which is the first corrective word in the scan order.
  • the first motion vector candidate may include a motion vector prediction value of the control points.
  • the first motion vector candidate can be calculated using a motion model that is an affirmative factor of a neighboring encoding block.
  • the first motion vector candidate may be calculated using Equation (2) or Equation (4) described above. That is, in calculating the first motion vector candidate, a width, a height, a motion vector of a control point of the affine coding block, and a position of a control point of the current block may be used as a neighboring encoding block have.
  • the decoder can determine the control point motion vector predicted value candidates by applying the method of the first embodiment. That is, when there are no affine coded blocks among neighboring blocks, the decoder generates a combined motion vector candidate by combining motion vectors of neighboring blocks adjacent to the control points of the current block, A predetermined number of combined motion vector candidates can be added to the candidate list in order of decreasing degree of divergence.
  • the decoder can extract an affine flag indicating whether the affine mode is applied to the current block. If there is no block encoded in the affine mode among the neighboring blocks in the current block, the decoder may generate a candidate list including two or more candidates. The decoder can extract an index indicating a specific motion vector candidate from the candidate list.
  • the decoder can determine the control point motion vector prediction value candidates by applying the method of the first embodiment described above. That is, the decoder generates the combined motion vector candidates by combining the motion vectors of the neighboring blocks adjacent to the control points of the current block, and outputs a second motion vector candidate And the second third motion vector candidate to the candidate list. The decoder may then add the first motion vector candidate generated using the motion model of the neighboring encoding block to the candidate list. In this case, the first motion vector candidate may be determined as the first candidate on the candidate list, and the second motion vector candidate may be determined as the second candidate. Then, the third motion vector candidate can be removed from the candidate list. In other words, if there is an affine coded block among the neighboring blocks, the decoder can construct the candidate list using the first motion vector candidate and the second motion vector candidate.
  • the decoder can construct the candidate list using the second motion vector candidate and the 3 motion vector candidate.
  • the decoder can construct a motion vector predicted value candidate using a motion model that is an affirmative factor of one or more neighboring encoding blocks. If there are two or more surrounding encoding blocks in the neighboring blocks, the decoder determines the first motion vector candidate using the motion information (or motion model) of the encoding block, which is the first affirmative word in the scan order, The fourth motion vector candidate can be determined using the motion information (or motion model) of the encoding block, which is the second affine of the scan order. Then, the decoder can determine the first motion vector candidate as the first candidate in the candidate list and finally determine the fourth motion vector candidate as the second candidate. In addition, as described above, the decoder can remove redundant motion information among affine coded blocks among neighboring blocks.
  • 24 is a diagram illustrating an inter prediction unit according to an embodiment of the present invention.
  • inter prediction unit 181 (see FIG. 1) 261 (see FIG. 2) is shown as one block in FIG. 24 for convenience of explanation, the inter prediction units 181 and 261 may be configured to include a configuration Lt; / RTI >
  • the inter-prediction units 181 and 261 implement the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 5 to 20 above.
  • the inter-prediction units 181 and 261 may include a neighboring block checking unit 2401 and a control point motion vector candidate determining unit 2402. [
  • the neighboring block checking unit 2401 determines whether there is an affine coded block encoded in the affine mode among the neighboring blocks of the current block.
  • the affine mode represents a mode for deriving a motion vector on a pixel-by-pixel or sub-block-by-block basis using a motion vector of a control point.
  • the neighboring block identification unit 2401 identifies the neighboring blocks in the lower left block, the upper right block, the block adjacent to the right side of the upper right block, the block adjacent to the lower side of the lower left block, It is possible to confirm whether it is a coded block.
  • the control point motion vector candidate determining unit 2402 determines the motion vector of the current block based on motion information of the affine coded block 1 motion vector candidates.
  • the control point motion vector candidate determining unit 2402 can derive the first motion vector candidate using the motion information (or motion model) of the encoding block, which is the first affirmative word in the scan order.
  • the first motion vector candidate may include a motion vector prediction value of the control points.
  • the first motion vector candidate can be calculated using a motion model that is an affirmative factor of a neighboring encoding block.
  • the first motion vector candidate may be calculated using Equation (2) or Equation (4) described above. That is, in calculating the first motion vector prediction value, the width, height, motion vector of the control point of the affine coding block, and position of the control point of the current block can be used have.
  • control point motion vector candidate determining unit 2402 determines the control point motion vector predicted value candidates by applying the method of the first embodiment described above when there are no affine coded blocks among the neighboring blocks . That is, when there are no affine coded blocks among the neighboring blocks, the control point motion vector candidate determining unit 2402 generates the combined motion vector candidates by combining the motion vectors of neighboring blocks adjacent to the control points of the current block, A predetermined number of combined motion vector candidates can be added to the candidate list in the descending order of degree of motion vectors among the combined motion vector candidates.
  • control point motion vector candidate determining unit 2402 may extract an affine flag indicating whether an affine mode is applied to the current block. If there is no block encoded in the affine mode among the neighboring blocks in the current block, the control point motion vector candidate determining unit 2402 may generate a candidate list including two or more candidates. The control point motion vector candidate determining unit 2402 can extract an index indicating a specific motion vector candidate from the candidate list.
  • control point motion vector candidate determining unit 2402 can determine the control point motion vector predicted value candidates by applying the method of the first embodiment described above. That is, the control point motion vector candidate determining unit 2402 generates a combined motion vector candidate by combining motion vectors of neighboring blocks adjacent to the control points of the current block, and outputs the combined motion vector candidates The second motion vector candidate of the first phase and the third motion vector candidate of the second phase may be added to the candidate list. The control point motion vector candidate determining unit 2402 may then add the first motion vector candidate generated using the motion model of the neighboring encoding block to the candidate list. In this case, the first motion vector candidate may be determined as the first candidate on the candidate list, and the second motion vector candidate may be determined as the second candidate. Then, the third motion vector candidate can be removed from the candidate list. In other words, if there is an affine coded block among the neighboring blocks, the decoder can construct the candidate list using the first motion vector candidate and the second motion vector candidate.
  • the decoder can construct the candidate list using the second motion vector candidate and the 3 motion vector candidate.
  • control point motion vector candidate determining unit 2402 can construct a motion vector predicted value candidate using a motion model that is an affirmative factor of at least one surrounding affine encoding block. If there are two or more neighboring encoding blocks in the neighboring blocks, the control point motion vector candidate deciding unit 2402 decides motion vectors using the motion information (or motion model) of the encoding block, 1 motion vector candidates, and determine the fourth motion vector candidate using the motion information (or motion model) of the encoding block, which is the second affirmative word in the scan order.
  • the control point motion vector candidate determining unit 2402 may determine the first motion vector candidate as the first candidate in the candidate list and finally determine the fourth motion vector candidate as the second candidate.
  • the control point motion vector candidate determining unit 2402 can remove motion information overlapping among affine encoding blocks among neighboring blocks.
  • the content streaming system to which the present invention is applied may include an encoding server, a streaming server, a web server, a media repository, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server compresses content input from multimedia input devices such as a smart phone, a camera, and a camcorder into digital data to generate a bit stream and transmit the bit stream to the streaming server.
  • multimedia input devices such as a smart phone, a camera, a camcorder, or the like directly generates a bitstream
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an encoding method or a bitstream generating method to which the present invention is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in the process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits multimedia data to a user device based on a user request through the web server, and the web server serves as a medium for informing the user of what services are available.
  • the web server delivers it to the streaming server, and the streaming server transmits the multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server. In this case, the control server controls commands / responses among the devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media repository and / or an encoding server. For example, when receiving the content from the encoding server, the content can be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server can store the bit stream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, a slate PC, Such as tablet PCs, ultrabooks, wearable devices (e.g., smartwatches, smart glass, HMDs (head mounted displays)), digital TVs, desktops Computers, and digital signage.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC Such as tablet PCs, ultrabooks, wearable devices (e.g., smartwatches, smart glass, HMDs (head mounted displays)), digital TVs, desktops Computers, and digital signage.
  • Each of the servers in the content streaming system can be operated as a distributed server. In this case, data received at each server can be distributed.
  • the embodiments described in the present invention can be implemented and executed on a processor, a microprocessor, a controller, or a chip.
  • the functional units depicted in the figures may be implemented and implemented on a computer, processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the decoder and encoder to which the present invention is applied can be applied to multimedia communication devices such as a multimedia broadcasting transmitting and receiving device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video chatting device, (3D) video devices, video telephony video devices, and medical video devices, and the like, which may be included in, for example, a storage medium, a camcorder, a video on demand (VoD) service provision device, an OTT video (Over the top video) And may be used to process video signals or data signals.
  • the OTT video (Over the top video) device may include a game console, a Blu-ray player, an Internet access TV, a home theater system, a smart phone, a tablet PC, a DVR (Digital Video Recorder)
  • the processing method to which the present invention is applied may be produced in the form of a computer-executed program, and may be stored in a computer-readable recording medium.
  • the multimedia data having the data structure according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of storage devices and distributed storage devices in which computer-readable data is stored.
  • the computer-readable recording medium may be, for example, a Blu-ray Disc (BD), a Universal Serial Bus (USB), a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM, a RAM, a CD- Data storage devices.
  • the computer-readable recording medium includes media implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet).
  • the bit stream generated by the encoding method can be stored in a computer-readable recording medium or transmitted over a wired or wireless communication network.
  • an embodiment of the present invention may be embodied as a computer program product by program code, and the program code may be executed in a computer according to an embodiment of the present invention.
  • the program code may be stored on a carrier readable by a computer.
  • Embodiments in accordance with the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs) field programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, a function, or the like for performing the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory is located inside or outside the processor and can exchange data with the processor by various means already known.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 발명에서는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 단계, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인터 예측 모드(inter prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
기존의 정지 영상 또는 동영상의 압축 기술에서는 화면 간 예측 시 움직임 예측(motion prediction)은 예측 블록 단위로 수행된다. 다만, 현재 블록을 위한 최적의 예측 블록을 찾기 위해 다양한 크기의 예측 블록을 지원하더라도 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법만이 적용됨으로써 예측 정확도가 떨어지는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 화면 간 예측(즉, 인터 예측)의 성능을 높이기 위해 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법뿐만 아니라, 영상의 다양한 움직임을 반영한 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 블록 내 서브 블록이나 화소 단위의 움직임 정보를 반영할 수 있는 인터 예측 기반 영상을 처리하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 서브 블록 또는 화소 단위의 움직임 정보를 반영하도록 하여 예측의 정확도를 높이고 압축 성능을 높이는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 사용하여 부호화/복호화를 수행하는 어파인 움직임 예측 방법에 대해 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 어파인 모드(affine mode)로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 단계, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 예측값(motion vector predictor)를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 어파인 부호화 블록이 존재하는지 여부를 확인하는 단계는, 상기 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 유도하는 단계는, 상기 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값은 상기 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치를 이용하여 계산될 수 있다.
바람직하게, 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 예측값을 생성하는 단계; 및 상기 조합 움직임 벡터 예측값들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 예측값을 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출하는 단계; 및 상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 예측값을 지시하는 인덱스를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 예측값을 생성하는 단계; 및 상기 조합 움직임 벡터 예측값들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 예측값 및 두번째의 제3 움직임 벡터 예측값을 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 상기 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 후보 리스트의 제3 움직임 벡터 예측값을 상기 제1 움직임 벡터 예측값으로 대체하고, 상기 후보 리스트 내에서 상기 제1 움직임 벡터 예측값에 상기 제2 움직임 벡터 예측값보다 높은 우선 순위를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값를 유도하는 단계는, 주변 블록간 미리 설정된 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 유도하는 단계; 및 상기 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 제4 움직임 벡터 예측값을 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값를 유도하는 단계는, 상기 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 주변 블록 확인부, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 예측값(motion vector predictor)를 유도하는 제어점 움직임 벡터 후보 결정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 어파인(Affine) 변환을 이용하여 인터 예측 기반 영상을 처리함으로써 영상 왜곡을 반영하여 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 예측 블록을 생성하는 데 있어서 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성함으로써 예측의 정확도를 높이면서 추가적인 연산량이나 메모리 접근을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 사용함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 중에서 특정 후보를 지시하기 위한 인덱스 시그널링 비트를 절약할 수 있고 부호화 효율이 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 부호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 복호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 24은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 25는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.　
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다.
여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브-픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브-픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.
처리 유닛 분할 구조
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 모드는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를　예측　픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인터 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인터 예측(Inter prediction)(또는 화면 간 예측)
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
인터 예측(또는 픽처간 예측)은 픽처들 사이에 존재하는 중복성을 제거하는 기술로 대부분 움직임 추정(motion estimation) 및 움직임 보상(motion compensation)을 통해 이루어진다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 인터 예측은 하나의 블록에 대해 시간축 상에서 과거의 픽쳐 혹은 미래의 픽쳐 하나만을 참조 픽처로 사용하는 단방향 예측(Uni-directional prediction)과 과거와 미래 픽쳐들을 동시에 참조하는 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 나눌 수 있다.
또한, 단방향 예측(Uni-directional prediction)은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 순방향　예측(forward direction prediction)과 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 역방향 예측(backward direction prediction)으로 구분될 수 있다.
인터 예측 과정(즉, 단방향 또는 양방향 예측)에서 현재 블록을 예측하는데 어떤 참조 영역(또는 참조 블록)이 이용되는지 특정하기 위하여 사용되는 움직임 파라미터(또는 정보)는 인터 예측 모드(inter prediction mode)(여기서, 인터 예측 모드는 참조 방향(즉, 단방향 또는 양방향)과 참조 리스트(즉, L0, L1 또는 양방향)을 지시할 수 있음), 참조 인덱스(reference index)(또는 참조 픽쳐 인덱스 또는 참조 리스트 인덱스), 움직임 벡터(motion vector) 정보를 포함한다. 상기 움직임 벡터 정보는 움직임 벡터, 움직임 벡터 예측값(MVP: motion vector prediction) 또는 움직임 벡터 차분값(MVD: motion vector difference)을 포함할 수 있다. 움직임 벡터 차분값은 상기 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 간의 차분값을 의미한다.
단방향 예측은 한 쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 즉, 참조 영역(또는 참조 블록)을 특정하기 위하여 1개의 움직임 파라미터가 필요할 수 있다.
양방향 예측은 양쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 참조 영역을 이용할 수 있는데, 이 2개의 참조 영역은 동일한 참조 픽쳐에 존재할 수도 있고, 서로 다른 픽쳐에 각각 존재할 수도 있다. 즉, 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 움직임 파라미터가 이용될 수 있는데, 2개의 움직임 벡터가 동일한 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있고 서로 다른 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있다. 이때, 참조 픽쳐들은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 모두 표시(또는 출력)되거나 이후에 모두 표시(또는 출력)될 수 있다.
인코더는 인터 예측 과정에서 현재 처리 블록과 가장 유사한 참조 영역을 참조 픽쳐들로부터 찾는 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행한다. 그리고, 인코더는 참조 영역에 대한 움직임 파라미터를 디코더에게 제공할 수 있다.
인코더/디코더는 움직임 파라미터를 이용하여 현재 처리 블록의 참조 영역을 획득할 수 있다. 상기 참조 영역은 상기 참조 인덱스를 가진 참조 픽쳐 내에 존재한다. 또한, 상기 움직임 벡터에 의해서 특정된 참조 영역의 픽셀값 또는 보간(interpolation)된 값이 상기 현재 처리 블록의 예측값(predictor)으로 이용될 수 있다. 즉, 움직임 정보를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 처리 블록의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)이 수행된다.
움직임 벡터 정보와 관련한 전송량을 줄이기 위하여, 이전에 코딩된 블록들의 움직임 정보를 이용하여 움직임 벡터 예측값(mvp)을 획득하고, 이에 대한 차분값(mvd)만을 전송하는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 디코더에서는 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보들을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 구하고, 인코더로부터 전송된 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 움직임 벡터 예측값을 획득함에 있어서, 디코더는 이미 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보을 이용하여 다양한 움직임 벡터 후보 값들을 획득하고 그 중 하나를 움직임 벡터 예측값으로 획득할 수 있다.
- 참조 픽쳐 세트 및 참조 픽쳐 리스트
다중의 참조 픽쳐를 관리하기 위하여, 이전에 디코딩된 픽쳐의 세트가 남은 픽쳐의 디코딩을 위해 복호 픽쳐 버퍼(DPB)내 저장된다.
DPB에 저장된 복원된 픽쳐 중 인터 예측에 이용되는 복원된 픽쳐를 참조 픽쳐(referece picture)로 지칭한다. 다시 말해, 참조 픽쳐(reference picture)는 디코딩 순서 상 다음의 픽쳐의 디코딩 프로세스에서 인터 예측을 위해 사용될 수 있는 샘플을 포함하는 픽쳐를 의미한다.
참조 픽쳐 세트(RPS: reference picture set)는 픽쳐와 연관된 참조 픽쳐의 세트를 의미하고, 디코딩 순서 상 이전에 연관된 모든 픽쳐로 구성된다. 참조 픽쳐 세트는 연관된 픽쳐 또는 디코딩 순서 상 연관된 픽쳐에 뒤따르는 픽쳐의 인터 예측에 이용될 수 있다. 즉, 복호 픽쳐 버퍼(DPB)에 유지되는 참조 픽쳐들은 참조 픽쳐 세트로 지칭될 수 있다. 인코더는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set)(즉, 신택스 요소로 구성되는 신택스 구조) 또는 각 슬라이스 헤더에서 참조 픽쳐 세트 정보를 디코더에게 제공할 수 있다.
참조 픽쳐 리스트(reference picture list)는 P 픽쳐(또는 슬라이스) 또는 B 픽쳐(또는 슬라이스)의 인터 예측을 위해 이용되는 참조 픽쳐의 리스트를 의미한다. 여기서, 참조 픽쳐 리스트는 2개의 참조 픽쳐 리스트로 구분될 수 있으며, 각각 참조 픽쳐 리스트 0(또는 L0) 및 참조 픽쳐 리스트 1(또는 L1)로 지칭할 수 있다. 또한, 참조 픽쳐 리스트 0에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 0(또는 L0 참조 픽쳐)로 지칭하고, 참조 픽쳐 리스트 1에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 1(또는 L1 참조 픽쳐)로 지칭할 수 있다.
P 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 하나의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0)가 이용되고, B 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 2개의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0 및 참조 픽쳐 리스트 1)가 이용될 수 있다. 이러한, 각 참조 픽쳐 별로 참조 픽쳐 리스트를 구분하기 위한 정보는 참조 픽쳐 세트 정보를 통해 디코더에게 제공될 수 있다. 디코더는 참조 픽쳐 세트(reference picture set) 정보를 기반으로 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 리스트 0 또는 참조 픽쳐 리스트 1에 추가한다.
참조 픽쳐 리스트 내 어느 하나의 특정 참조 픽쳐를 식별하기 위하여 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)(또는 참조 인덱스)가 이용된다.
- 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)
인터 예측된 현재 처리 블록에 대한 예측 블록의 샘플은 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)에 의해 식별되는 참조 픽쳐 내 해당 참조 영역의 샘플 값으로부터 획득된다. 여기서, 참조 픽쳐 내 해당 참조 영역은 움직임 벡터의 수평 요소(horizontal component) 및 수직 요소(vertical component)에 의해 지시되는 위치의 영역을 나타낸다. 움직임 벡터가 정수 값을 가지는 경우를 제외하고, 비정수(noninteger) 샘플 좌표를 위한 예측 샘플을 생성하기 위하여 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)이 사용된다. 예를 들어, 샘플 간의 거리의 1/4 단위의 움직임 벡터가 지원될 수 있다.
HEVC의 경우, 휘도 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 8탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다. 그리고, 색차 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 4탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.
도 6을 참조하면, 대문자(upper-case letter)(A_i,j)가 기재된 음영 블록은 정수 샘플 위치를 나타내고, 소문자(lower-case letter)(x_i,j)가 기재된 음영 없는 블록은 분수 샘플 위치를 나타낸다.
분수 샘플은 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 정수 샘플 값에 보간 필터가 적용되어 생성된다. 예를 들어, 수평 방향의 경우, 생성하려는 분수 샘플을 기준으로 좌측의 4개의 정수 샘플 값과 우측의 4개의 정수 샘플 값에 8탭 필터가 적용될 수 있다.
- 인터 예측 모드
HEVC에서는 움직임 정보의 양을 줄이기 위하여 머지(Merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 이용될 수 있다.
1) 머지(Merge) 모드
머지(Merge) 모드는 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록으로부터 움직임 파라미터(또는 정보)를 도출하는 방법을 의미한다.
머지 모드에서 이용 가능한 후보의 세트는 공간적으로 이웃하는 후보(spatial neighbor candidates), 시간적 후보(temporal candidates) 및 생성된 후보(generated candidates)로 구성된다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.
도 7(a)를 참조하면, {A1, B1, B0, A0, B2}의 순서에 따라 각 공간적 후보 블록이 이용 가능한지 여부가 판단된다. 이때, 후보 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩되어 움직임 정보가 존재하지 않는 경우 또는 후보 블록이 현재 픽쳐(또는 슬라이스)의 밖에 위치하는 경우에는 해당 후보 블록은 이용할 수 없다.
공간적 후보의 유효성의 판단 후, 현재 처리 블록의 후보 블록에서 불필요한 후보 블록을 제외함으로써 공간적 머지 후보가 구성될 수 있다. 예를 들어, 현재 예측 블록의 후보 블록이 동일 코딩 블록 내 첫 번째 예측 블록인 경우 해당 후보 블록을 제외하고 또한 동일한 움직임 정보를 가지는 후보 블록들을 제외할 수 있다.
공간적 머지 후보 구성이 완료되면, {T0, T1}의 순서에 따라 시간적 머지 후보 구성 과정이 진행된다.
시간적 후보 구성에 있어서, 참조 픽쳐의 동일 위치(collocated) 블록의 우하단(right bottom) 블록(T0)이 이용 가능한 경우, 해당 블록을 시간적 머지 후보로 구성한다. 동일 위치(collocated) 블록은 선택된 참조 픽쳐에서 현재 처리 블록에 대응되는 위치에 존재하는 블록을 의미한다. 반면, 그렇지 않은 경우, 동일 위치(collocated) 블록의 중앙(center)에 위치하는 블록(T1)을 시간적 머지 후보로 구성한다.
머지 후보의 최대 개수는 슬라이스 헤더에서 특정될 수 있다. 머지 후보의 개수가 최대 개수보다 큰 경우, 최대 개수 보다 작은 개수의 공간적 후보와 시간적 후보가 유지된다. 그렇지 않은 경우, 머지 후보의 개수는 후보 개수가 최대 개수가 될 때까지 현재까지 추가된 후보들을 조합하여 추가적인 머지 후보(즉, 조합된 쌍예측 머지 후보(combined bi-predictive merging candidates))가 생성된다.
인코더에서는 위와 같은 방법으로 머지 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록 정보를 머지 인덱스(merge index)(예를 들어, merge_idx[x0][y0]')로써 디코더에게 시그널링한다. 도 7(b)에서는 머지 후보 리스트에서 B1 블록이 선택된 경우를 예시하고 있으며, 이 경우, 머지 인덱스(merge index)로 "인덱스 1(Index 1)"이 디코더로 시그널링될 수 있다.
디코더에서는 인코더와 동일하게 머지 후보 리스트를 구성하고, 머지 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 머지 인덱스(merge index)에 해당하는 후보 블록의 움직임 정보로부터 현재 블록에 대한 움직임 정보를 도출한다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(즉, 움직임 보상).
2) AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드
AMVP 모드는 주변 블록으로부터 움직임 벡터 예측 값을 유도하는 방법을 의미한다. 따라서, 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드가 디코더로 시그널링된다. 수평 및 수직 움직임 벡터 값은 유도된 움직임 벡터 예측 값과 인코더로부터 제공된 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference)를 이용하여 계산된다.
즉, 인코더에서는 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 선택된 움직임 참조 플래그(즉, 후보 블록 정보)(예를 들어, mvp_lX_flag[x0][y0]')를 디코더에게 시그널링한다. 디코더에서는 인코더와 동일하게 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 움직임 참조 플래그에서 지시된 후보 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 도출한다. 그리고, 디코더는 도출된 움직임 벡터 예측값과 인코더로부터 전송된 움직임 벡터 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(즉, 움직임 보상).
AMVP 모드의 경우, 앞서 도 7에서 5개의 이용 가능한 후보들 중에서 2개의 공간적 움직임 후보가 선택된다. 첫 번째 공간적 움직임 후보는 좌측에 위치한 {A0, A1} 세트로부터 선택되고, 두 번째 공간적 움직임 후보는 상위에 위치한 {B0, B1, B2} 세트로부터 선택된다. 이때, 이웃한 후보 블록의 참조 인덱스가 현재 예측 블록과 동일하지 않은 경우, 움직임 벡터가 스케일링된다.
공간적 움직임 후보의 탐색 결과 선택된 후보 개수가 2개라면 후보 구성을 종료하나, 2개 미만인 경우 시간적 움직임 후보가 추가된다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 디코더(특히, 도 2에서 디코더의 인터 예측부(261))는 처리 블록(예를 들어, 예측 유닛)에 대한 움직임 파라미터를 복호화한다(S801).
예를 들어, 처리 블록이 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 처리 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다.
또한, 처리 블록이 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 참조 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측값을 도출하고, 움직임 벡터 예측값과 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다.
디코더는 복호화된 움직임 파라미터(또는 정보)를 이용하여 예측 유닛에 대한 움직임 보상을 수행한다(S802).
즉, 인코더/디코더에서는 복호화된 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 유닛의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.
도 9에서는 현재 픽쳐(current picture)에서 부호화 하고자 하는 현재 블록(current block)을 위한 움직임 파라미터는 단방향 예측, LIST0, LIST0 내 두번 째 픽쳐(picture), 움직임 벡터 (-a, b) 인 경우를 예시한다.
이 경우, 도 9와 같이 현재 블록은 LIST0의 두번째 픽쳐에서 현재 블록과 (-a, b) 만큼 떨어져 있는 위치의 값(즉, 참조 블록(reference block)의 샘플값)들을 사용하여 예측된다.
양방향 예측의 경우는, 또다른 참조 리스트(예를 들어, LIST1)와 참조 인덱스, 움직임 벡터 차분값이 전송되어, 디코더는 두 개의 참조 블록을 도출하고, 이를 기반으로 현재 블록 값을 예측한다.
실시예 1
HEVC를 포함한 일반적인 영상 부호화 기술은 부호화 블록의 움직임을 표현하기 위하여 병진 움직임 모델(translation motion model)을 사용한다. 여기서, 번역 움직임 모델은 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법을 나타낸다. 즉, 부호화 블록의 움직임 정보는 하나의 움직임 벡터를 이용하여 표현된다. 그러나, 실제 부호화 블록 내에서 각 화소별 최적의 움직임 벡터는 서로 다를 수 있다. 만약, 적은 정보만으로 화소별 또는 서브 블록 단위별 최적의 움직임 벡터를 결정할 수 있다면 부호화 효율을 높일 수 있다.
따라서, 본 발명은 화면간 예측(즉, 인터 예측)의 성능을 높이기 위해 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법뿐만 아니라, 영상의 다양한 움직임을 반영한 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 서브 블록 또는 화소 단위의 움직임 정보를 반영하도록 하여 예측의 정확도를 높이고 압축 성능을 높이는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 사용하여 부호화/복호화를 수행하는 어파인 움직임 예측 방법에 대해 제안한다. 어파인 움직임 모델은 제어점의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 예측 방법을 나타낸다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 영상의 왜곡을 움직임 정보로서 표현하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 특히 어파인 움직임 모델은 도 10에 도시된 4가지 움직임을 표현할 수 있다.
즉, 어파인 움직임 모델은 영상의 확대/축소, 영상의 회전, 영상의 비뚤림(shear)를 비롯하여 유발되는 임의의 영상 왜곡을 모델링하는 방법이다.
어파인 움직임 모델은 다양한 방법으로 표현될 수 있으나, 그 중에서 본 발명에서는 블록의 특정 기준점(또는 기준 화소/샘플)에서의 움직임 정보를 활용하여 왜곡을 표시(또는 식별)하고, 이를 이용하여 화면 간 예측(즉, 인터 예측)을 수행하는 방법을 제안한다. 여기서, 기준점은 제어점(CP: Control Point)(또는 제어 화소/샘플)이라고 지칭될 수 있으며, 이러한 기준점에서의 움직임 벡터는 제어점 움직임 벡터(CPMV: Control Point Motion Vector)라고 지칭될 수 있다. 이러한 제어점의 개수에 따라 표현할 수 있는 왜곡의 정도가 달라질 수 있다.
어파인 움직임 모델은 다음의 수학식 1과 같이 6개의 파라미터(a, b, c, d, e, f)를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2018007509-appb-M000001
수학식 1에서 (x,y)는 부호화 블록의 좌상단 위치를 기준으로 하는 화소의 위치를 나타낸다. 그리고, vx 및 vy는 (x,y)에서의 움직임 벡터를 나타낸다. 본 발명에서, 상기 수학식 1과 같이 6개의 파라미터를 이용하는 어파인 움직임 모델은 AF6로 지칭될 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 현재 블록(1101)의 좌상단 제어점(1102)(이하, 제1 제어점이라 지칭될 수 있음), 우상단 제어점(1103)(이하, 제2 제어점이라 지칭될 수 있음) 및 좌하단 제어점(1104)(이하, 제3 제어점이라 지칭될 수 있음)은 각각 독립적인 움직임 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 좌상단 제어점(1102)은 현재 블록에 포함된 화소에 해당되고, 좌상단 제어점(1102), 우상단 제어점(1103) 및 좌하단 제어점(1104)은 현재 블록에 포함되지 않으나 현재 블록에 인접한 화소에 해당될 수 있다.
상기 제어점들 중 하나 이상의 제어점의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록(1101)의 화소 별 또는 서브 블록 별 움직임 정보가 유도될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록(1101)의 좌상단 제어점(1102), 우상단 제어점(1103) 및 좌하단 제어점(1104)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 모델은 다음의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2018007509-appb-M000002
V0를 좌상단 제어점(1102)의 움직임 벡터, V1를 우상단 제어점(1103)의 움직임 벡터, V2를 좌하단 제어점(1104)의 움직임 벡터라고 할 때, V0={v0x,v0y}, V1={v1x,v1y}, V2={v2x,v2y}로 정의될 수 있다. 그리고, 수학식 2에서 w는 현재 블록(1101)의 너비(width), h는 현재 블록(1101)의 높이(height)를 나타낸다. 그리고, V={vx,vy}는 {x,y} 위치의 움직임 벡터를 나타낸다.
또한, 연산 복잡도를 줄이고 시그널링 비트를 최적화하기 위한 유사(또는 간소화) 어파인 움직임 모델(similarity(or simplified) affine motion model)이 정의될 수 있다. 상기 유사 어파인 움직임 모델은 앞서 도 10에서 설명한 움직임 중에서 병진, 스케일, 회전(translation, scale, rotate)의 3가지 움직임을 표현할 수 있다.
상기 유사 어파인 움직임 모델은 다음의 수학식 3과 같이 4개의 파라미터(a, b, c, d)를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2018007509-appb-M000003
상기 수학식 3과 같이 4개의 파라미터를 이용하는 어파인 움직임 모델은 AF4로 지칭될 수 있다. 이하, 본 발명에서 설명의 편의를 위해 AF4를 기준으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 AF6의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 AF4의 어파인 움직임 모델을 설명한다.
도 12 및 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, V0를 현재 블록(1201)의 좌상단 제어점(1202)의 움직임 벡터, V1를 우상단 제어점(1203)의 움직임 벡터라고 할 때, V0={v0x,v0y}, V1={v1x,v1y}로 정의될 수 있다. 이때, AF4의 어파인 움직임 모델을 다음의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2018007509-appb-M000004
수학식 4에서 w는 현재 블록(1201)의 너비(width), h는 현재 블록(1201)의 높이(height)를 나타낸다. 그리고, V={vx,vy}는 {x,y} 위치의 움직임 벡터를 나타낸다.
인코더/디코더는 CPMV(즉, 좌상단 제어점(1202) 및 우상단 제어점(1203)의 움직임 벡터)를 이용하여 각 화소 위치의 움직임 벡터를 결정(또는 유도)할 수 있다. 이하, 본 발명에서 어파인 움직임 벡터 필드를 어파인 움직임 예측을 통해 결정되는 움직임 벡터들의 집합으로 정의한다. 이러한 어파인 움직임 벡터 필드는 앞서 설명한 수학식 1 내지 4를 이용하여 결정될 수 있다.
부호화/복호화 과정에서 어파인 움직임 예측을 통한 움직임 벡터는 화소 단위 또는 미리 정의된(또는 미리 설정된) 블록(또는 서브 블록) 단위로 결정될 수 있다. 화소 단위로 결정되는 경우 처리 블록 내 각 화소를 기준으로 움직임 벡터가 유도되고, 서브 블록 단위로 결정되는 경우 현재 처리 블록 내 각 서브 블록 단위를 기준으로 움직임 벡터가 유도될 수 있다. 또한, 서브 블록 단위로 결정되는 경우, 움직임 벡터는 좌상측 화소 또는 중앙 화소를 기준으로 해당 서브 블록의 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
이하, 본 발명의 설명에 있어 설명의 편의를 위해, 어파인 움직임 예측을 통한 움직임 벡터가 4x4 크기의 블록 단위로 결정되는 경우를 위주로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 화소 단위 또는 다른 크기의 서브 블록 단위로 적용될 수도 있다.
도 13을 참조하면, 현재 블록(1301)의 크기가 16x16 인 경우를 가정한다. 인코더/디코더는 현재 블록(1301)의 좌상단 제어점(1302) 및 우상단 제어점(1303)의 움직임 벡터를 이용하여 이용하여 4x4 크기의 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 그리고, 각 서브 블록의 중앙 화소 값을 기준으로 해당 서브 블록의 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
어파인 움직임 예측은 어파인 머지 모드(이하, ‘AF 머지’로 지칭될 수 있음)와 어파인 인터 모드(이하, ‘AF 인터’로 지칭될 수 있음)로 구분될 수 있다. 어파인 머지 모드는 일반적으로 기존의 영상 부호화 기술에서 사용되는 스킵 모드 또는 머지 모드와 유사하게 움직임 벡터 차분값을 부호화하지 않고, 2개의 제어점 움직임 벡터를 유도하여 부호화/복호화하는 방법이다. 어파인 인터 모드는 제어점 움직임 벡터 예측값과 제어점 움직임 벡터를 결정한 후, 차분값에 해당하는 제어점 움직임 벡터 차분값을 인코더에서 디코더로 시그널링하는 부호화/복호화 방법이다. 이 경우, AF4의 경우에는 2개의 제어점의 움직임 벡터 차분값의 전송이 요구되고, AF6의 경우에는 3개의 제어점의 움직임 벡터 차분값의 전송이 요구된다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 부호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 인코더는 현재 처리 블록에 대하여 스킵 모드, 머지 모드, 인터 모드를 수행(또는 적용)한다(S1401). 그리고, 인코더는 현재 처리 블록에 대하여 AF 머지 모드를 수행하고(S1402), AF 인터 모드를 수행한다(S1403). 이때, 상기 S1401 내지 S1403 단계의 수행 순서 변경될 수 있다.
인코더는 상기 S1401 내지 S1403 단계에서 수행된 모드들 중에서 현재 처리 블록에 적용되는 최적의 모드를 선택한다(S1404). 이 경우, 인코더는 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 최적의 모드를 결정할 수 있다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 복호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
디코더는 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되는지 여부를 판단한다(S1501). S1501 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되는 경우, AF 머지 모드에 기초하여 복호화를 수행한다(S1502). AF 머지 모드가 적용되는 경우, 디코더는 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 생성하고 인코더로부터 수신된 인덱스(또는 플래그) 값에 기초하여 결정되는 후보를 제어점 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
S1501 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되지 않는 경우, 디코더는 AF 인터 모드가 적용되는지 여부를 판단한다(S1503). S1503 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는 경우, 디코더는 AF 인터 모드에 기초하여 복호화를 수행한다(S1504). AF 인터 모드가 적용되는 경우, 디코더는 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 생성하고, 인코더로부터 수신된 인덱스(또는 플래그) 값을 이용하여 후보를 결정한 후, 인코더로부터 수신된 움직임 벡터 예측값의 차분값을 합산하여 제어점 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
S1503 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되지 않는 경우, 디코더는 AF 머지/AF 인터 모드 이외의 모드에 기초하여 복호화를 수행한다(S1505).
본 발명의 일 실시예에서는, AF 인터 모드에서 제어점 움직임 벡터 예측값을 유도하는 방법을 제안한다. 제어점 움직임 벡터 예측 값은 제1 제어점 및 제2 제어점의 2개의 움직임 벡터 쌍으로 구성될 수 있고, 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보가 구성될 수 있다. 그리고, 인코더는 디코더로 2개의 후보 중 최적의 제어점 움직임 벡터 예측값 인덱스를 시그널링할 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 16 및 도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 인코더/디코더는 제1 제어점, 제2 제어점 및 제3 제어점의 움직임 벡터 예측값들은 조합한 조합 움직임 벡터 예측값을 생성한다(S1601). 예를 들어, 인코더/디코더는 제어점들에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 최대 12개의 조합 움직임 벡터 예측값을 생성할 수 있다.
도 17을 참조하면, 인코더/디코더는 제1 제어점(1701)의 좌상측 이웃 블록 A, 상측 이웃 블록 B, 좌측 이웃 블록 C의 움직임 벡터를 제1 제어점(1701)의 움직임 벡터 조합 후보로 이용할 수 있다. 그리고, 인코더/디코더는 제2 제어점(1702)의 상측 이웃 블록 D, 우상측 이웃 블록 E를 제2 제어점(1702)의 움직임 벡터 조합 후보로 이용할 수 있다. 그리고, 인코더/디코더는 제3 제어점(1703)의 좌측 이웃 블록 F, 좌하측 이웃 블록 G를 제3 제어점(1703)의 움직임 벡터 조합 후보로 이용할 수 있다. 여기서, 각 제어점의 이웃 블록들은 4x4 크기의 블록일 수 있다. 제어점들에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터 조합은 아래의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2018007509-appb-M000005
다시, 도 16을 참조하면, 인코더/디코더는 S1601 단계에서 생성된 조합 움직임 벡터 예측값들을 제어점의 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 나열(또는 배치)한다(S1602). 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 값을 가질수록 제어점들의 움직임 벡터가 동일 또는 유사한 방향을 가리킬 수 있다. 이때, 움직임 벡터들의 발산 정도는 다음의 수학식 6을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2018007509-appb-M000006
인코더/디코더는 S1602 단계에서 나열된 조합 움직임 벡터 예측값 중에서 상위 2개를 움직임 벡터 예측값 후보 리스트(이하, ‘후보 리스트’로 지칭될 수 있음)로 결정(또는 추가)한다(S1603).
만약, 후보 리스트에 추가된 후보가 2개보다 작은 경우, 인코더/디코더는 AMVP 후보 리스트의 후보를 후보 리스트에 추가한다(S1604). 구체적으로, S1603 단계에서 추가된 후보가 0개인 경우, 인코더/디코더는 AMVP 후보 리스트의 상위 2개의 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. S1603 단계에서 추가된 후보가 1개인 경우, 인코더/디코더는 AMVP 후보 리스트의 첫번째 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 그리고 상기 AMVP 후보 리스트는 앞서 도 7 내지 도 9에서 설명한 방법을 적용하여 생성할 수 있다.
다음의 표 1은 본 실시예에서 제안하는 방법에 따른 신택스(syntax)를 예시한다.
Figure PCTKR2018007509-appb-T000001
표 1에서, merge_flag는 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 그리고, affine_flag는 현재 처리 블록에 어파인 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 만약, 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 인코더/디코더는 affine_flag를 파싱하여 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되는지 여부를 확인한다.
만약, 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되지 않는 경우, 인코더/디코더는 affine_flag를 파싱하여 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는지 여부를 확인한다. 그리고, 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는 경우, 2개의 후보 중에서 어떠한 후보를 제어점 움직임 벡터 예측값으로 사용할지 여부를 나타내는 aamvp_idx를 파싱한다.
실시예 2
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 어파인 모드로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행할 수 있다. 즉, 인코더/디코더는 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 있는지 확인하고, 확인 결과에 따라 어파인 모드로 부호화된 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 제어점의 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 인코더/디코더는 좌측 하단 블록(A), 상측 우단 블록(b), 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록(C), 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록(D) 및 좌상단 블록(E) 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용할 수 있다.
반면에, 이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 인코더/디코더는 좌측 하단 블록(A), 상측 우단 블록(B), 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록(C), 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록(D) 및 좌상단 블록(E) 순서상 첫번째의 이웃하는 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델에 따라 현재 블록의 제어점 움직임 벡터 예측값을 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 구성할 수 있다. 이 경우, 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보 중에서 특정 후보를 지시하는 인덱스 전송이 요구된다. 반면에, 이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 이웃하는 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델에 의해 하나의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보만을 결정하기 때문에 인덱스 전송이 요구되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 사용함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 중에서 특정 후보를 지시하기 위한 인덱스 시그널링 비트를 절약할 수 있고 부호화 효율이 향상시킬 수 있다.
이웃하는 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델에 기초하여 움직임 벡터 예측값을 유도하는 방법을 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 이웃하는 어파인 부호화 블록은 제1 제어점(1901), 제2 제어점(1902), 제3 제어점(1903)의 움직임 벡터가 결정되어 있고, 앞서 설명한 수학식 2 또는 수학식 4에 의한 어파인 움직임 모델이 결정되어 있을 수 있다.
해당 수학식에서 이웃하는 어파인 부호화 블록의 제1 제어점(1901)의 좌표가 (0, 0)이기 떄문에, 상기 제1 제어점(1901)을 기준으로 하는 현재 처리 블록의 제1 제어점(1904) 및 제2 제어점(1905) 좌표값을 적용하여 현재 처리 블록의 제1 제어점(1904) 및 제2 제어점(1905)의 움직임 벡터 예측값을 유도(또는 획득)할 수 있다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 20을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인 부호화 블록이 존재하는지 확인한다(S2001). 여기서, 어파인 모드는 제어점의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타낸다.
S2001 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 인코더/디코더는 미리 정해진 스캔 순서상 첫번째 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 제어점 움직임 벡터 예측값을 유도한다(S2002). 예를 들어, 상기 미리 정해진 순서는 앞서 설명한 도 18의 좌측 하단 블록 A, 상측 우단 블록 B, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록 C, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 D, 좌상단 블록 E 위치의 블록 순서일 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 앞서 설명한 수학식 2 또는 4를 이용하여 현재 처리 블록의 제어점의 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
S2001 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용하여 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 생성할 수 있다. 구체적으로 S2003 내지 S2006 단계는 앞서 도 16의 S1601 내지 S1604 단계와 동일하게 수행될 수 있다.
다음의 표 2는 본 실시예에서 제안하는 방법에 따른 신택스(syntax)를 예시한다.
Figure PCTKR2018007509-appb-T000002
표 2에서, merge_flag는 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 그리고, affine_flag는 현재 처리 블록에 어파인 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 그리고, aamvp_flag는 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보 리스트 중에서 어떠한 후보를 이용하는지 여부를 나타낸다.
현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되지 않는 경우, 인코더/디코더는 affine_flag를 파싱하여 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는지 여부를 확인한다. 그리고, 인코더/디코더는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는지 확인하여, 존재하는 경우 상기 aamvp_flag를 파싱하지 않고 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 현재 처리 블록의 제어점의 움직임 벡터 예측값을 결정하고, 존재하지 않는 경우 상기 aamvp_flag를 파싱하여 생성된 후보 리스트 내에서 현재 처리 블록에 적용되는 후보를 결정할 수 있다.
실시예 3
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 어파인 모드로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다. 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우 앞서 설명한 실시예 2의 경우 하나의 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 제어점의 움직임 벡터 예측값을 생성한 반면에, 본 실시예에서는 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우에도 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 포함하는 후보 리스트를 생성할 수 있다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 21을 참조하면, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정한다(S2101).
인코더/디코더는 현재 처리 블록의 주변 블록들 중에서 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하는지 확인한다(S2102).
S2101 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 인코더/디코더는 미리 정해진 스캔 순서상 첫번째 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 제어점 움직임 벡터 예측값을 결정(또는 유도)하고, 결정된 제어점 움직임 벡터 예측값을 후보 리스트의 첫번째 후보로 결정한다(S2103). 예를 들어, 상기 미리 정해진 순서는 앞서 설명한 도 18의 좌측 하단 블록 A, 상측 우단 블록 B, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록 C, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 D, 좌상단 블록 E 위치의 블록 순서일 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 앞서 설명한 수학식 2 또는 4를 이용하여 현재 처리 블록의 제어점의 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
인코더/디코더는 S2101 단계에서 결정된 첫번째 후보를 후보 리스트의 두번째 후보로 결정한다(S2104).
S2102 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 S2101 단계에서 결정된 2개의 움직임 벡터 예측값 후보를 후보 리스트에 추가하여 후보 리스트를 생성한다(S2105). 이때, 앞서 도 16의 S1601 내지 S1604 단계가 적용될 수 있다.
본 실시예에서는, 이웃하는 어파인 모드 부호화 블록의 존재 여부에 관계 없이 2개의 움직임 벡터 예측값 후보를 이용하여 후보 리스트가 생성될 수 있다. 따라서, 이웃하는 어파인 모드 부호화 블록의 존재하는 경우에도 후보 리스트 내에서 현재 처리 블록에 적용되는 후보를 지시하는 인덱스가 인코더에서 디코더로 시그널링될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서 제안하는 방법에 따른 신택스는 앞서 설명한 표 1과 동일하게 결정될 수 있다.
실시예 4
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 어파인 모드로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다. 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 스캔 순서상 첫번째 어파인 부호화 블록을 이용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 실시예 2 및 실시예 3과 다르게, 본 실시예에서는 모든 주변 어파인 부호화 블록을 고려하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 22를 참조하면, 인코더/디코더는 현재 처리 블록의 주변 블록들 중에서 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하는지 확인한다(S2201). 이때, 인코더/디코더는 주변 어파인 부호화 블록의 개수 N을 결정할 수 있다.
인코더/디코더는 N개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정한다(S2202). 예를 들어, 인코더/디코더는 앞서 설명한 도 18의 좌측 하단 블록 A, 상측 우단 블록 B, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록 C, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 D, 좌상단 블록 E 위치의 스캔 순서상 i 번째 주변 어파인 부호화 블록을 이용하여 i번째 후보를 결정할 수 있다. 이 경우, 인코더/디코더는 프루닝 체크(pruning check)를 통해 중복되는 움직임 벡터(또는 후보)를 제거할 수 있다(S2203).
인코더/디코더는 존재하는 후보의 개수가 2개 이상인지 여부를 판단한다(S2204).
만약, 2개 이상인 경우, 인코더/디코더는 스캔 순서상 상위 2개의 후보를 최종 제어점 움직임 벡터 예측값 후보로 결정한다(S2205). 2개 미만인 경우, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정한다(S2206).
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 23을 참조하면, 디코더는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인한다(S2301). 여기서 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타낸다.
앞서 설명한 바와 같이, 디코더는 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인할 수 있다.
디코더는 상기 S2301 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도한다(S2302).
전술한 바와 같이, 디코더는 스캔 순서상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도할 수 있다. 여기서, 제1 움직임 벡터 후보는 제어점들의 움직임 벡터 예측값을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 움직임 벡터 후보는 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 제1 움직임 벡터 후보는 앞서 설명한 수학식 2 또는 수학식 4를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, 제1 움직임 벡터 후보를 계산함에 있어서, 주변 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치가 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 디코더는 상기 확인 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우 디코더는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 디코더는 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출할 수 있다. 그리고, 상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 디코더는 2개 이상의 후보들을 포함하는 후보 리스트를 생성할 수 있다. 디코더는 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 후보를 지시하는 인덱스를 추출할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 3에서 설명한 바와 같이, 디코더는 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 디코더는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 후보 및 두번째의 제3 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이후, 디코더는 주변 어파인 부호화 블록의 움직임 모델을 이용하여 생성된 제1 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이 경우, 후보 리스트상 첫번째 후보로서 제1 움직임 벡터 후보가 결정되고, 두번째 후보로서 제2 움직임 벡터 후보가 결정될 수 있다. 그리고, 제3 움직임 벡터 후보는 후보 리스트에서 제거될 수 있다. 다시 말해, 디코더는 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제1 움직임 벡터 후보 및 제2 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
한편, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 디코더는 제2 움직임 벡터 후보 및 3 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 4에서 설명한 바와 같이, 디코더는 하나 이상의 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값 후보를 구성할 수 있다. 만약, 주변 블록들 중에서 2개 이상의 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 디코더는 스캔 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제1 움직임 벡터 후보를 결정하고, 스캔 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제4 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다. 그리고 디코더는 후보 리스트에서 제1 움직임 벡터 후보를 첫번째 후보로 결정하고, 제4 움직임 벡터 후보를 두번째 후보로 최종 결정할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 디코더는 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거할 수 있다.
도 24은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 24에서는 설명의 편의를 위해 인터 예측부(181, 도 1 참조; 261, 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인터 예측부(181, 261)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 24를 참조하면, 인터 예측부(181, 261)는 앞서 도 5 내지 도 20에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인터 예측부(181, 261)는 주변 블록 확인부(2401), 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)를 포함하여 구성될 수 있다.
주변 블록 확인부(2401)는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인한다. 여기서 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타낸다.
앞서 설명한 바와 같이, 주변 블록 확인부(2401)는 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인할 수 있다.
주변 블록 확인부(2401)에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도한다.
전술한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 스캔 순서상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도할 수 있다. 여기서, 제1 움직임 벡터 후보는 제어점들의 움직임 벡터 예측값을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 움직임 벡터 후보는 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 제1 움직임 벡터 후보는 앞서 설명한 수학식 2 또는 수학식 4를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, 제1 움직임 벡터 예측값을 계산함에 있어서, 주변 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치가 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 상기 확인 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출할 수 있다. 그리고, 상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 2개 이상의 후보들을 포함하는 후보 리스트를 생성할 수 있다. 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 후보를 지시하는 인덱스를 추출할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 3에서 설명한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 후보 및 두번째의 제3 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이후, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 주변 어파인 부호화 블록의 움직임 모델을 이용하여 생성된 제1 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이 경우, 후보 리스트상 첫번째 후보로서 제1 움직임 벡터 후보가 결정되고, 두번째 후보로서 제2 움직임 벡터 후보가 결정될 수 있다. 그리고, 제3 움직임 벡터 후보는 후보 리스트에서 제거될 수 있다. 다시 말해, 디코더는 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제1 움직임 벡터 후보 및 제2 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
한편, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 디코더는 제2 움직임 벡터 후보 및 3 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 4에서 설명한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 하나 이상의 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값 후보를 구성할 수 있다. 만약, 주변 블록들 중에서 2개 이상의 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 스캔 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제1 움직임 벡터 후보를 결정하고, 스캔 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제4 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다. 그리고 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 후보 리스트에서 제1 움직임 벡터 후보를 첫번째 후보로 결정하고, 제4 움직임 벡터 후보를 두번째 후보로 최종 결정할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거할 수 있다.
도 25는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
도 25를 살펴보면, 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 발명이 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 단계, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도하는 단계를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 어파인 부호화 블록이 존재하는지 여부를 확인하는 단계는,
    상기 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계는,
    상기 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 모델(motion model)를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보는 상기 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치를 이용하여 계산되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하는 단계; 및
    상기 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 후보를 지시하는 인덱스를 추출하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하는 단계; 및
    상기 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 후보 및 두번째의 제3 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 제1 움직임 벡터 후보 및 상기 제2 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제2 움직임 벡터 후보 및 상기 제3 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계는,
    주변 블록간 미리 설정된 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계; 및
    상기 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 제4 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계는,
    상기 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  12. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 주변 블록 확인부, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도하는 제어점 움직임 벡터 후보 결정부를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 장치.
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