WO2019199067A1 - 비디오 처리 시스템에서 인터 예측 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 처리 시스템에서 인터 예측 방법 및 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to video coding techniques, and more particularly, to an inter prediction method and apparatus in a video processing system.
  • the demand for high resolution and high quality images such as high definition (HD) images and ultra high definition (UHD) images is increasing in various fields.
  • the higher the resolution and the higher quality of the image data the more information or bit rate is transmitted than the existing image data. Therefore, the image data can be transmitted by using a medium such as a conventional wired / wireless broadband line or by using a conventional storage medium. In the case of storage, the transmission cost and the storage cost are increased.
  • a high efficiency image compression technique is required to effectively transmit, store, and reproduce high resolution, high quality image information.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving video coding efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide an image processing method and apparatus using affine motion prediction.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for performing sample-based motion vector based inter prediction.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for deriving a sample unit motion vector based on motion vectors of control points of a current block.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for improving coding efficiency by using a difference between motion vector differences for control points of a current block.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for deriving a motion vector predictor for another control point based on the motion vector predictor for the control point.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for deriving a motion vector predictor for a control point based on a motion vector of a reference region adjacent to the control point.
  • One embodiment of the present invention provides an inter prediction method performed by a decoding apparatus.
  • the inter prediction method derives control points (CPs) for a current block, wherein the CPs include a first CP and a second CP, and the first CP is based on neighboring blocks of the current block.
  • CPs control points
  • a first MVP Motion Vector Predictor
  • a second MVP for the second CP
  • decoding a first Motion Vector Difference (MVD) for the first CP
  • DMVD Motion Vector Difference
  • Decoding Deriving a first motion vector (MV) for the first CP based on the first MVP and the first MVD
  • the second MVP and the second CP Deriving a second MV for the second CP based on a DMVD for, and generating a predicted block for the current block based on the first MV and the second MV
  • the DMVD for the second CP is the second MVD for the first MVD and the second CP. Characterized by representing the time.
  • the encoding method derives control points (CPs) for a current block, wherein the CPs include a first CP and a second CP, and based on neighboring blocks of the current block, Deriving a first MVP (Motion Vector Predictor) and a second MVP for the second CP, Deriving a first Motion Vector Difference (MVD) for the first CP, DMVD for the second CP ( Deriving Difference of two MVDs), and encoding image information including information about the first MVD and information about a DMVD for the second CP, and outputting a bitstream.
  • DMVD for the CP is characterized in that the difference between the first MVD and the second MVD for the second CP.
  • the decoding apparatus decodes a first motion vector difference (MVD) for a first CP, an entropy decoding unit for decoding a difference of two MVDs (DMVDs) for a second CP, and a control point (CP) for a current block. Points are derived, wherein the CPs include the first CP and the second CP, and a first motion vector predictor (MVP) and the second CP for the first CP based on neighboring blocks of the current block.
  • MVP motion vector predictor
  • the encoding apparatus derives control points (CPs) for a current block, wherein the CPs include a first CP and a second CP, and the first CP for the first CP is based on neighboring blocks of the current block.
  • CPs control points
  • a motion vector predictor MVP
  • a second MVP for the second CP
  • MVD motion vector difference
  • a prediction unit for deriving MVDs) and an entropy encoding unit for encoding a video information including information about the first MVD and information about a DMVD for the second CP and outputting a bitstream.
  • DMVD represents a difference between the first MVD and the second MVD with respect to the second CP.
  • the present invention it is possible to efficiently derive the motion vector for the samples of the current block based on the motion vectors of the control points for the current block.
  • the present invention by transmitting the motion vector difference of the control points for the current block and / or the difference between the motion vector differences, the amount of data for the motion vectors of the control points can be eliminated or reduced, and the overall coding efficiency can be improved. .
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 exemplarily illustrates a content streaming system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for deriving a motion vector prediction value from a neighboring block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 exemplarily illustrates an affine motion model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 exemplarily illustrates a simplified affine motion model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a method of deriving a motion vector predictor at a control point according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustratively shows a case in which a median value is additionally used in a 4-parameter affine motion model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 schematically illustrates a video encoding method by an encoding device according to the present invention.
  • FIG. 12 schematically illustrates an inter prediction method by a decoding apparatus according to the present invention.
  • each of the components in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions in the video encoding apparatus / decoding apparatus, each component is a separate hardware or separate software It does not mean that it is implemented.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • each configuration in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions, it does not mean that each configuration is implemented by separate hardware or separate software.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • VVC Versatile Video Coding
  • HEVC High Efficiency Video Coding
  • a video may mean a series of images over time.
  • a picture generally refers to a unit representing one image in a specific time zone, and a slice is a unit constituting a part of a picture in coding.
  • One picture may be composed of a plurality of slices, and if necessary, the picture and the slice may be mixed with each other.
  • a pixel or a pel may refer to a minimum unit constituting one picture (or image). Also, 'sample' may be used as a term corresponding to a pixel.
  • a sample may generally represent a pixel or a value of a pixel, and may only represent pixel / pixel values of the luma component, or only pixel / pixel values of the chroma component.
  • a unit represents the basic unit of image processing.
  • the unit may include at least one of a specific region of the picture and information related to the region.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as block or area in some cases.
  • an M ⁇ N block may represent a set of samples or transform coefficients composed of M columns and N rows.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the encoding / decoding device may include a video encoding / decoding device and / or an image encoding / decoding device, and the video encoding / decoding device is used as a concept including the image encoding / decoding device, or the image encoding / decoding device is It may be used in a concept including a video encoding / decoding device.
  • the (video) encoding apparatus 100 may include a picture partitioning module 105, a prediction module 110, a residual processing module 120, and an entropy encoding unit (
  • the entropy encoding module 130 may include an adder 140, a filtering module 150, and a memory 160.
  • the residual processor 120 may include a substractor 121, a transform module 122, a quantization module 123, a rearrangement module 124, and a dequantization module 125. ) And an inverse transform module 126.
  • the picture divider 105 may divide the input picture into at least one processing unit.
  • the processing unit may be called a coding unit (CU).
  • the coding unit may be recursively split from the largest coding unit (LCU) according to a quad-tree binary-tree (QTBT) structure.
  • QTBT quad-tree binary-tree
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure, a binary tree structure, and / or a ternary tree structure.
  • the quad tree structure may be applied first, and the binary tree structure and the ternary tree structure may be applied later.
  • the binary tree structure / tunary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to the present invention may be performed based on the final coding unit that is no longer split.
  • the maximum coding unit may be used as the final coding unit immediately based on coding efficiency according to the image characteristic, or if necessary, the coding unit is recursively divided into coding units of lower depths and optimized.
  • a coding unit of size may be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include a procedure of prediction, transform, and reconstruction, which will be described later.
  • the processing unit may include a coding unit (CU) prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the coding unit may be split from the largest coding unit (LCU) into coding units of deeper depths along the quad tree structure.
  • LCU largest coding unit
  • the maximum coding unit may be used as the final coding unit immediately based on coding efficiency according to the image characteristic, or if necessary, the coding unit is recursively divided into coding units of lower depths and optimized.
  • a coding unit of size may be used as the final coding unit. If a smallest coding unit (SCU) is set, the coding unit may not be split into smaller coding units than the minimum coding unit.
  • the final coding unit refers to a coding unit that is the basis of partitioning or partitioning into a prediction unit or a transform unit.
  • the prediction unit is a unit partitioning from the coding unit and may be a unit of sample prediction. In this case, the prediction unit may be divided into sub blocks.
  • the transform unit may be divided along the quad tree structure from the coding unit, and may be a unit for deriving a transform coefficient and / or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • a coding unit may be called a coding block (CB)
  • a prediction unit is a prediction block (PB)
  • a transform unit may be called a transform block (TB).
  • a prediction block or prediction unit may mean a specific area in the form of a block within a picture, and may include an array of prediction samples.
  • a transform block or a transform unit may mean a specific area in a block form within a picture, and may include an array of transform coefficients or residual samples.
  • the prediction unit 110 performs prediction on a block to be processed (hereinafter, may mean a current block or a residual block), and generates a predicted block including prediction samples for the current block. can do.
  • the unit of prediction performed by the prediction unit 110 may be a coding block, a transform block, or a prediction block.
  • the prediction unit 110 may determine whether intra prediction or inter prediction is applied to the current block. As an example, the prediction unit 110 may determine whether intra prediction or inter prediction is applied on a CU basis.
  • the prediction unit 110 may derive a prediction sample for the current block based on reference samples outside the current block in the picture to which the current block belongs (hereinafter, referred to as the current picture). In this case, the prediction unit 110 may (i) derive the prediction sample based on the average or interpolation of neighboring reference samples of the current block, and (ii) the neighbor reference of the current block.
  • the prediction sample may be derived based on a reference sample present in a specific (prediction) direction with respect to the prediction sample among the samples. In case of (i), it may be called non-directional mode or non-angle mode, and in case of (ii), it may be called directional mode or angular mode.
  • the prediction mode may have, for example, 33 directional prediction modes and at least two non-directional modes.
  • the non-directional mode may include a DC prediction mode and a planner mode (Planar mode).
  • the prediction unit 110 may determine the prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the prediction unit 110 may derive the prediction sample for the current block based on the sample specified by the motion vector on the reference picture.
  • the prediction unit 110 may apply one of a skip mode, a merge mode, and a motion vector prediction (MVP) mode to derive a prediction sample for the current block.
  • the prediction unit 110 may use the motion information of the neighboring block as the motion information of the current block.
  • the skip mode unlike the merge mode, the difference (residual) between the prediction sample and the original sample is not transmitted.
  • the MVP mode the motion vector of the current block may be derived using the motion vector of the neighboring block as a motion vector predictor.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic).
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • Information such as prediction mode information and motion information may be encoded (entropy) and output in the form of a bitstream.
  • the highest picture on the reference picture list may be used as the reference picture.
  • Reference pictures included in a reference picture list may be sorted based on a difference in a picture order count (POC) between a current picture and a corresponding reference picture.
  • POC picture order count
  • the subtraction unit 121 generates a residual sample which is a difference between the original sample and the prediction sample.
  • residual samples may not be generated as described above.
  • the transform unit 122 generates transform coefficients by transforming the residual sample in units of transform blocks.
  • the transform unit 122 may perform the transform according to the size of the transform block and the prediction mode applied to the coding block or the prediction block that spatially overlaps the transform block. For example, if intra prediction is applied to the coding block or the prediction block overlapping the transform block, and the transform block is a residual array of 4 ⁇ 4, the residual sample may be generated by using a discrete sine transform (DST) transform kernel. In other cases, the residual sample may be transformed using a discrete cosine transform (DCT) transform kernel.
  • DST discrete sine transform
  • DCT discrete cosine transform
  • the quantization unit 123 may quantize the transform coefficients to generate quantized transform coefficients.
  • the reordering unit 124 rearranges the quantized transform coefficients.
  • the reordering unit 124 may reorder the quantized transform coefficients in the form of a block into a one-dimensional vector form through a coefficient scanning method. Although the reordering unit 124 has been described in a separate configuration, the reordering unit 124 may be part of the quantization unit 123.
  • the entropy encoding unit 130 may perform entropy encoding on the quantized transform coefficients.
  • Entropy encoding may include, for example, encoding methods such as exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC), and the like.
  • the entropy encoding unit 130 may encode information necessary for video reconstruction other than the quantized transform coefficients (for example, a value of a syntax element) together or separately according to entropy encoding or a predetermined method.
  • the encoded information may be transmitted or stored in units of network abstraction layer (NAL) units in the form of bitstreams.
  • the bitstream may be transmitted over a network or may be stored in a digital storage medium.
  • the network may include a broadcasting network and / or a communication network, and the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD, and the like.
  • the inverse quantization unit 125 inverse quantizes the quantized values (quantized transform coefficients) in the quantization unit 123, and the inverse transformer 126 inverse transforms the inverse quantized values in the inverse quantization unit 125 to obtain a residual sample.
  • the adder 140 reconstructs the picture by combining the residual sample and the predictive sample.
  • the residual sample and the predictive sample may be added in units of blocks to generate a reconstructed block.
  • the adder 140 may be part of the predictor 110.
  • the adder 140 may also be called a reconstruction module or a restore block generator.
  • the filter unit 150 may apply a deblocking filter and / or a sample adaptive offset to the reconstructed picture. Through deblocking filtering and / or sample adaptive offset, the artifacts of the block boundaries in the reconstructed picture or the distortion in the quantization process can be corrected.
  • the sample adaptive offset may be applied on a sample basis and may be applied after the process of deblocking filtering is completed.
  • the filter unit 150 may apply an adaptive loop filter (ALF) to the reconstructed picture. ALF may be applied to the reconstructed picture after the deblocking filter and / or sample adaptive offset is applied.
  • ALF adaptive loop filter
  • the memory 160 may store reconstructed pictures (decoded pictures) or information necessary for encoding / decoding.
  • the reconstructed picture may be a reconstructed picture after the filtering process is completed by the filter unit 150.
  • the stored reconstructed picture may be used as a reference picture for (inter) prediction of another picture.
  • the memory 160 may store (reference) pictures used for inter prediction.
  • pictures used for inter prediction may be designated by a reference picture set or a reference picture list.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus may include an image decoding apparatus.
  • the video decoding apparatus 200 may include an entropy decoding module 210, a residual processing module 220, a prediction module 230, and an adder 240. ), A filtering module 250, and a memory 260.
  • the residual processor 220 may include a rearrangement module 221, a dequantization module 222, and an inverse transform module 223.
  • the video decoding apparatus 200 may include a receiver that receives a bitstream including video information. The receiver may be configured as a separate module or may be included in the entropy decoding unit 210.
  • the video decoding apparatus 200 may reconstruct a video / image / picture in response to a process in which video / image information is processed in the video encoding apparatus.
  • the video decoding apparatus 200 may perform video decoding using a processing unit applied in the video encoding apparatus.
  • the processing unit block of video decoding may be, for example, a coding unit, and in another example, a coding unit, a prediction unit, or a transform unit.
  • the coding unit may be split along the quad tree structure, binary tree structure and / or ternary tree structure from the largest coding unit.
  • the prediction unit and the transform unit may be further used in some cases, in which case the prediction block is a block derived or partitioned from the coding unit and may be a unit of sample prediction. At this point, the prediction unit may be divided into subblocks.
  • the transform unit may be divided along the quad tree structure from the coding unit, and may be a unit for deriving a transform coefficient or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • the entropy decoding unit 210 may parse the bitstream and output information necessary for video reconstruction or picture reconstruction. For example, the entropy decoding unit 210 decodes information in a bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, quantized values of syntax elements necessary for video reconstruction, and residual coefficients. Can be output.
  • a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, quantized values of syntax elements necessary for video reconstruction, and residual coefficients. Can be output.
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and decodes syntax element information and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in a previous step.
  • the context model is determined using the context model, the probability of occurrence of a bin is predicted according to the determined context model, and arithmetic decoding of the bin is performed to generate a symbol corresponding to the value of each syntax element. can do.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model by using the information of the decoded symbol / bin for the context model of the next symbol / bin after determining the context model.
  • the information related to the prediction among the information decoded by the entropy decoding unit 210 is provided to the prediction unit 230, and the residual value on which the entropy decoding has been performed by the entropy decoding unit 210, that is, the quantized transform coefficient, is used as a reordering unit ( 221 may be input.
  • the reordering unit 221 may rearrange the quantized transform coefficients in a two-dimensional block form.
  • the reordering unit 221 may perform reordering in response to coefficient scanning performed by the encoding apparatus.
  • the rearrangement unit 221 has been described in a separate configuration, but the rearrangement unit 221 may be part of the inverse quantization unit 222.
  • the inverse quantization unit 222 may dequantize the quantized transform coefficients based on the (inverse) quantization parameter and output the transform coefficients.
  • information for deriving a quantization parameter may be signaled from the encoding apparatus.
  • the inverse transform unit 223 may inversely transform transform coefficients to derive residual samples.
  • the prediction unit 230 may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the unit of prediction performed by the prediction unit 230 may be a coding block, a transform block, or a prediction block.
  • the prediction unit 230 may determine whether to apply intra prediction or inter prediction based on the information about the prediction.
  • a unit for determining which of intra prediction and inter prediction is to be applied and a unit for generating a prediction sample may be different.
  • the unit for generating a prediction sample in inter prediction and intra prediction may also be different.
  • whether to apply inter prediction or intra prediction may be determined in units of CUs.
  • a prediction mode may be determined and a prediction sample may be generated in PU units
  • intra prediction a prediction mode may be determined in PU units and a prediction sample may be generated in TU units.
  • the prediction unit 230 may derive the prediction sample for the current block based on the neighbor reference samples in the current picture.
  • the prediction unit 230 may derive the prediction sample for the current block by applying the directional mode or the non-directional mode based on the neighbor reference samples of the current block.
  • the prediction mode to be applied to the current block may be determined using the intra prediction mode of the neighboring block.
  • the prediction unit 230 may derive the prediction sample for the current block based on the sample specified on the reference picture by the motion vector on the reference picture.
  • the prediction unit 230 may apply any one of a skip mode, a merge mode, and an MVP mode to derive a prediction sample for the current block.
  • motion information required for inter prediction of the current block provided by the video encoding apparatus for example, information about a motion vector, a reference picture index, and the like may be obtained or derived based on the prediction information.
  • the motion information of the neighboring block may be used as the motion information of the current block.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block and a temporal neighboring block.
  • the prediction unit 230 may construct a merge candidate list using motion information of available neighboring blocks, and may use information indicated by the merge index on the merge candidate list as a motion vector of the current block.
  • the merge index may be signaled from the encoding device.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture. When the motion information of the temporal neighboring block is used in the skip mode and the merge mode, the highest picture on the reference picture list may be used as the reference picture.
  • the difference (residual) between the prediction sample and the original sample is not transmitted.
  • the motion vector of the current block may be derived using the motion vector of the neighboring block as a motion vector predictor.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block and a temporal neighboring block.
  • a merge candidate list may be generated by using a motion vector of a reconstructed spatial neighboring block and / or a motion vector corresponding to a Col block, which is a temporal neighboring block.
  • the motion vector of the candidate block selected from the merge candidate list is used as the motion vector of the current block.
  • the information about the prediction may include a merge index indicating a candidate block having an optimal motion vector selected from candidate blocks included in the merge candidate list.
  • the prediction unit 230 may derive the motion vector of the current block by using the merge index.
  • a motion vector predictor candidate list may be generated using a motion vector of a reconstructed spatial neighboring block and / or a motion vector corresponding to a Col block which is a temporal neighboring block.
  • the prediction information may include a prediction motion vector index indicating an optimal motion vector selected from the motion vector candidates included in the list.
  • the prediction unit 230 may select the predicted motion vector of the current block from the motion vector candidates included in the motion vector candidate list using the motion vector index.
  • the prediction unit of the encoding apparatus may obtain a motion vector difference (MVD) between the motion vector of the current block and the motion vector predictor, and may encode the output vector in a bitstream form. That is, MVD may be obtained by subtracting the motion vector predictor from the motion vector of the current block.
  • the prediction unit 230 may obtain a motion vector difference included in the information about the prediction, and derive the motion vector of the current block by adding the motion vector difference and the motion vector predictor.
  • the prediction unit may also obtain or derive a reference picture index or the like indicating a reference picture from the information about the prediction.
  • the adder 240 may reconstruct the current block or the current picture by adding the residual sample and the predictive sample.
  • the adder 240 may reconstruct the current picture by adding the residual sample and the predictive sample in block units. Since the residual is not transmitted when the skip mode is applied, the prediction sample may be a reconstruction sample.
  • the adder 240 has been described in a separate configuration, the adder 240 may be part of the predictor 230.
  • the adder 240 may also be called a reconstruction module or a reconstruction block generator.
  • the filter unit 250 may apply the deblocking filtering sample adaptive offset, and / or ALF to the reconstructed picture.
  • the sample adaptive offset may be applied in units of samples and may be applied after deblocking filtering.
  • ALF may be applied after deblocking filtering and / or sample adaptive offset.
  • the memory 260 may store reconstructed pictures (decoded pictures) or information necessary for decoding.
  • the reconstructed picture may be a reconstructed picture after the filtering process is completed by the filter unit 250.
  • the memory 260 may store pictures used for inter prediction.
  • pictures used for inter prediction may be designated by a reference picture set or a reference picture list.
  • the reconstructed picture can be used as a reference picture for another picture.
  • the memory 260 may output the reconstructed picture in an output order.
  • a predicted block including prediction samples of the current block which is a coding target block
  • the predicted block comprises prediction samples in the spatial domain (or pixel domain).
  • the predicted block is derived identically in the encoding apparatus and the decoding apparatus, and the encoding apparatus decodes information (residual information) about the residual between the original block and the predicted block, not the original sample value itself of the original block. Signaling to an apparatus may increase image coding efficiency.
  • the decoding apparatus may derive a residual block including residual samples based on the residual information, generate the reconstructed block including reconstructed samples by adding the residual block and the predicted block, and generate reconstructed blocks. A reconstructed picture may be generated.
  • the residual information may be generated through a transform and quantization procedure.
  • the encoding apparatus derives a residual block between the original block and the predicted block, and performs transform procedure on residual samples (residual sample array) included in the residual block to derive transform coefficients.
  • the quantized transform coefficients may be derived by performing a quantization procedure on the transform coefficients to signal related residual information to the decoding device (via a bitstream).
  • the residual information may include information such as value information of the quantized transform coefficients, position information, a transform scheme, a transform kernel, and a quantization parameter.
  • the decoding apparatus may perform an inverse quantization / inverse transformation procedure and derive residual samples (or residual blocks) based on the residual information.
  • the decoding apparatus may generate a reconstructed picture based on the predicted block and the residual block.
  • the encoding apparatus may then dequantize / inverse transform the quantized transform coefficients for reference for inter prediction of the picture to derive a residual block, and generate a reconstructed picture based thereon.
  • FIG. 3 exemplarily illustrates a content streaming system according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiments described in the present invention may be implemented and performed on a processor, a microprocessor, a controller, or a chip.
  • the functional units shown in each drawing may be implemented and performed on a computer, processor, microprocessor, controller, or chip.
  • information for implementation (ex. Information on instructions) or an algorithm may be stored in a digital storage medium.
  • the decoding apparatus and encoding apparatus to which the present invention is applied include 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 chat device, a real time communication device such as video communication, and mobile streaming.
  • the OTT video device may include a game console, a Blu-ray player, an internet access TV, a home theater system, a smartphone, a tablet PC, a digital video recorder (DVR), and the like.
  • the processing method to which the present invention is applied can be produced in the form of a program executed by a computer, and stored in a computer-readable recording medium.
  • Multimedia data having a 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-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, and an optical disc. It may include a data storage device.
  • the computer-readable recording medium also includes media embodied in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the bitstream generated by the encoding method may be stored in a computer-readable recording medium or transmitted through a wired or wireless communication network.
  • an embodiment of the present invention may be implemented as a computer program product by program code, which may be performed on a computer by an embodiment of the present invention.
  • the program code may be stored on a carrier readable by a computer.
  • the content streaming system to which the present invention is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage, 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, a camcorder, etc. into digital data to generate a bitstream and transmit the bitstream to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smart phones, cameras, camcorders, etc. directly generate a bitstream
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an encoding method or a bitstream generation 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 the multimedia data to the user device based on the user's request through the web server, and the web server serves as a medium for informing the user of what service.
  • the web server delivers it to a streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server.
  • the control server plays a role of controlling a command / response between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media store and / or an encoding server. For example, when the content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream 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), navigation, a slate PC, Tablet PCs, ultrabooks, wearable devices (e.g., smartwatches, glass glasses, head mounted displays), digital TVs, desktops Computer, digital signage, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PCs ultrabooks
  • wearable devices e.g., smartwatches, glass glasses, head mounted displays
  • digital TVs desktops Computer
  • digital signage digital signage
  • Each server in the content streaming system may be operated as a distributed server, in which case data received from each server may be distributed.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for deriving a motion vector prediction value from a neighboring block according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder predicts the motion vector according to the type of the prediction block and transmits a difference value between the optimal motion vector and the prediction value to the decoder.
  • the encoder transmits a motion vector difference value, neighboring block information, a reference index, and the like to the decoder.
  • the MVP mode may be referred to as an advanced motion vector prediction (AMVP) mode.
  • the encoder may construct a prediction candidate list for motion vector prediction, and the prediction candidate list may include at least one of a spatial candidate block and a temporal candidate block.
  • the encoder may search for a spatial candidate block for motion vector prediction and insert it into a prediction candidate list (S410).
  • a method of configuring a normal spatial merge candidate in inter prediction according to a merge mode may be applied.
  • the encoder may check whether the number of the spatial candidate blocks is less than two (S420).
  • the temporal candidate blocks may be searched and added to the prediction candidate list (S430).
  • the encoder may use the zero motion vector as the motion vector prediction value (S440).
  • a method of configuring a normal temporal merge candidate in inter prediction according to a merge mode may be applied.
  • the construction of the prediction candidate list may be terminated, and the block having the lowest cost among the candidate blocks may be selected.
  • the motion vector of the selected candidate block may be determined as a motion vector prediction value of the current block, and a motion vector difference value may be obtained using the motion vector prediction value.
  • the motion vector difference value thus obtained may be transmitted to the decoder.
  • FIG. 5 exemplarily illustrates an affine motion model according to an embodiment of the present invention.
  • the affine mode may be one of various prediction modes in inter prediction, and the affine mode may be referred to as an affine motion mode or a subblock motion prediction mode.
  • the affine mode may refer to a mode in which an affine motion prediction method is performed using an affine motion model.
  • the affine motion prediction method may derive a motion vector in a sample unit by using two or more motion vectors in the current block.
  • the affine motion prediction method can improve coding efficiency by determining a motion vector in a sample unit rather than a block unit.
  • the general motion model may include a motion deformation model, and motion estimation (ME) and motion compensation (MC) are performed based on an efficient motion deformation model for representing simple motion.
  • the movement deformation model may not be effective for applying to complex movements in natural video such as zoom in, zoom out, rotation, and other irregular movements. Accordingly, an embodiment of the present invention may use an affine motion model that can be efficiently applied to complex motions.
  • the affine motion model may include four motion models, but since this is an exemplary motion model, the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the four movements described above may include translation, scale, rotate and shape.
  • the motion model for movement deformation, scale, and rotation may be referred to as a simplified affine motion model.
  • FIG. 6 exemplarily illustrates a simplified affine motion model according to an embodiment of the present invention.
  • a control point can be defined to use an affine motion model, and a sample unit included in a block using two or more control point motion vectors (CPMVs).
  • CPMVs control point motion vectors
  • the motion vector of the subblock may be determined.
  • affine MVF affine Motion Vector Field
  • the simplified affine motion model may refer to a model for determining a motion vector of a sample unit or a subblock using CPMVs according to two CPs, and may also be referred to as a four-parameter affine model.
  • v 0 and v 1 may represent two CPMVs
  • each arrow in a subblock may represent a motion vector of each subblock unit.
  • the affinity motion vector field in the encoding / decoding process may be determined in a sample unit or a subblock unit.
  • the sample unit may refer to a pixel unit and the subblock unit may refer to a previously defined block unit.
  • a motion vector may be obtained based on each pixel value, and in the case of a block unit, a motion vector of the corresponding block may be obtained based on the center pixel value of the block.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a method of deriving a motion vector predictor at a control point according to an embodiment of the present invention.
  • the affine mode may include an affine merge mode and an affine Motion Vector Prediction (MVP) mode.
  • the affine merge mode may be referred to as a subblock merge mode, and the affine MVP mode may be referred to as an affine inter mode.
  • the affine MVP mode may derive the CPMV of the current block based on a CPMVP (Control Point Motion Vector Predictor) and a CPMVD (Control Point Motion Vector Difference).
  • the encoding apparatus may determine the CPMVP with respect to the CPMV of the current block, derive a CPMVD that is a difference between the CPMV and the CPMVP of the current block, and signal the information about the CPMVP and the information about the CPMVD to the decoding apparatus.
  • the affine MVP mode may configure an affine MVP candidate list based on neighboring blocks, the affine MVP candidate may be referred to as a CPMVP pair candidate, and the affine MVP candidate list is referred to as a CPMVP candidate list. You may.
  • the information on the CPMVP may include an index indicating a block or a motion vector for reference in the affinity MVP candidate list.
  • the motion vector of the control point of the top-left sample position of the current block is v 0
  • the motion vector of the control point of the top-right sample position is v 1
  • the bottom left corner
  • the motion vector of the control point of the (bottom-left) sample position can be expressed by v 2
  • the motion vector of the control point of the bottom-right sample position of v 2 can be expressed by v 2 .
  • the motion vector in the sample unit or subblock unit is the motion vectors v 0 and v 1. It can be derived based on.
  • the motion vector v 0 may be derived based on the motion vector of at least one of the neighboring blocks A, B, and C of the upper left sample position.
  • the neighboring block A may mean a block located at the top left of the upper left sample position of the current block
  • the neighboring block B may mean a block located at the top of the upper left sample position of the current block
  • the neighboring block C is the current block It may mean a block located on the left side of the upper left sample position of the block.
  • the motion vector v 1 may be derived based on the motion vector of at least one of the neighboring blocks D and E of the upper right sample position.
  • the neighboring block D may mean a block located at the top of the right top sample position of the current block
  • the neighboring block E may mean a block located at the top right of the right top sample position of the current block.
  • the motion vector in the unit of a sample or subblock is a motion vector.
  • the motion vector v 2 may be further used.
  • the motion vector v 2 may be derived based on the motion vector of at least one of the neighboring blocks F and G of the lower left sample position.
  • the neighboring block F may mean a block located to the left of the lower left sample position of the current block
  • the neighboring block G may refer to a block located at the lower left end of the lower left sample position of the current block.
  • the affine MVP mode can derive a CPMVP candidate list based on the neighboring block, and select the CPMVP pair having the highest correlation among the CPMVP candidate lists as the CPMV of the current block.
  • the above-described information about the CPMVP may include an index indicating a CPMVP pair selected from the CPMVP candidate list.
  • One embodiment of the present invention may use two CPs. Two CPs may be located at the top-left sample position and the top-right sample position, respectively, of the current block. And wherein the CP is located in the upper left position, the sample may represent as a CP CP CP 0 1 located in the upper right and the sample position can be expressed as a motion vector mv 1 in a motion vector mv in the CP 0 and CP 0 1.
  • the CP located at the upper left sample position may be represented as CP 1 and the CP located at the upper right sample position as CP 0 .
  • the following process may be similarly performed in consideration of the switched positions of CP 0 and CP 1 .
  • the width of the current block is W and the height is H
  • the coordinates of the lower left sample position of the current block are (0, 0)
  • the coordinate of CP 0 is (0, H)
  • CP 1 The coordinate of can be represented by (W, H).
  • W and H may have different values, but may have the same value, and a criterion of (0, 0) may be set differently.
  • the affine motion model using two motion vectors according to two CPs in the affine motion prediction method uses four parameters according to the two motion vectors, so that a four-parameter affine motion model or a simple It may be referred to as an affine motion model.
  • the motion vector of a sample unit may be determined by the position of the sample and the affine MVF.
  • the affine motion vector field may indicate a motion vector in a sample unit based on two motion vectors according to two CPs.
  • the affine motion vector field may derive a motion vector (v x , v y ) of a sample when the sample position is (x, y) as shown in Equation 1.
  • Equation 1 v 0x and v 0y is the motion vector mv 0 of the CP 0 (x, y) it is possible to sense the coordinate components, v 1x and v 1y is a motion vector mv 1 in CP 1 (x, y) may mean a coordinate component. Also, w may mean the width of the current block.
  • Equation 1 representing the affine motion model is only an example, and the equation for representing the affine motion model is not limited to Equation 1.
  • the sign of each coefficient disclosed in Equation 1 may be different from Equation 1 in some cases.
  • an embodiment of the present invention may determine a reference block among temporal and / or spatial neighboring blocks from the current block, use the motion vector of the reference block as the motion vector predictor of the current block, and use the motion vector of the current block. It can be represented by a motion vector predictor and a motion vector difference.
  • an embodiment of the present invention may signal an index and a motion vector difference for a motion vector predictor.
  • An embodiment of the present invention can derive two motion vector differences according to two CPs based on two motion vectors according to two CPs and two motion vector predictors according to two CPs when encoding, and when decoding
  • Two motion vectors according to two CPs may be derived based on two motion vector predictors according to two CPs and two motion vector differences according to two CPs.
  • the motion vector in each CP may be composed of the sum of the motion vector predictor and the motion vector difference, as shown in Equation 2, and the motion vector prediction mode or the advanced motion vector prediction (AMVP) mode are used. May be similar.
  • Equation 2 mvp 0 and mvp 1 is a user is in motion vector prediction in the CP 0 and CP 1, respectively (MVP, Motion Vector Predictor) a may represent, mvd 0 and mvd 1 is a movement in the CP 0 and CP 1, each vector It may represent a difference (MVD, Motion Vector Difference).
  • mvp may be referred to as CPMVP and mvd may be referred to as CPMVD.
  • the inter prediction method according to the affine mode may code and decode the index and motion vector differences mvd 0 and mvd 1 in each CP.
  • an embodiment of the present invention to derive the motion vector of the current block of the CP 0 and based on the mvp 0 and mvp 1 according to the mvd 0 and mvd 1 and the index of the CP 1 each CP 0 and CP 1
  • inter prediction may be performed by deriving a motion vector of a sample unit based on the motion vectors of CP 0 and CP 1 .
  • the inter prediction method according to the affine mode may use a difference (DMVD, Difference of two MVDs) between one motion vector difference and two motion vector differences among the motion vector differences according to two CPs.
  • DMVD Difference of two MVDs
  • mvd 0 and mvd 1 may be signal mvd 0 and DMVD (mvd 0 -mvd 1 ), and may signal mvd 1 and DMVD (mvd 0 -mvd 1 ).
  • the difference (DMVD) between the different embodiments of the invention will CP 0 or motion vector difference in CP 1 s (mvd 0 or mvd 1) and motion vector difference of the CP 0 and CP 1 (mvd 0 and mvd 1) based on the motion vector difference in CP 0 and CP 1 (mvd 0 and mvd 1) each can be obtained, in addition, the motion vector prediction in the CP 0 and CP 1 that the index is indicated chair (mvp 0 and mvp 1) the base of which may be derived from a motion vector of a CP 0 and CP 1, respectively, it is possible to derive a motion vector of a sample unit based on the motion vector in the CP 0 and CP 1 to perform inter-prediction.
  • the data for the difference between two motion vector differences is closer to the zero motion vector (zero MV) than the data for the normal motion vector difference, so that more efficient coding may be performed according to another embodiment of the present invention. Can be.
  • FIG. 9 illustratively shows a case in which a median value is additionally used in a 4-parameter affine motion model according to an embodiment of the present invention.
  • adaptive motion vector coding may be performed using a median predictor of a motion vector predictor.
  • an embodiment of the present invention may use two CPs, and may derive information on CPs of different locations based on the two CPs.
  • the information related to the two CPs may be the same as the two CPs of FIG. 8.
  • a CP of another location derived based on two CPs may be referred to as CP 2, and may be located at a bottom-left sample position of the current block.
  • the information on the CP of another location may include the motion vector predictor mvp 2 of CP 2 , and mvp 2 may be derived in two ways.
  • mvp 2 may be derived based on the motion vector predictors (mvp 1) of the motion vector predictors (mvp 0) and the CP 1 CP 0, can be obtained as shown in equation (3).
  • mvp 0x and mvp 0y may mean (x, y) coordinate components of the motion vector predictor (mvp 0 ) at CP 0
  • mvp 1x and mvp 1y are motion vector predictors at CP 1
  • It may mean the (x, y) coordinate component of (mvp 1 )
  • mvp 2x and mvp 2y may mean the (x, y) coordinate component of the motion vector predictor (mvp 2 ) in CP 2
  • h may mean the height of the current block
  • w may mean the width of the current block.
  • mvp 2 may be derived based on the neighboring blocks of CP 2 .
  • CP 2 may be located at a bottom-left sample position of the current block, and mvp 2 may be derived based on neighboring block A or neighboring block B of CP 2 .
  • mvp 2 may be selected as one of the motion vector of the neighboring block A and the motion vector of the neighboring block B.
  • An embodiment of the present invention may derive mvp 2 and derive a median value based on mvp 0 , mvp 1 and mvp2.
  • the median value may mean a value located at the center in the order of magnitude among the plurality of values.
  • the median value may be selected from any one of mvp 0 , mvp 1 and mvp2.
  • the motion vector difference (mvd 0 ) and the DMVD (mvd 0 ⁇ mvd 1 ) of CP 0 may be signaled for inter prediction, and the median value may be If such mvp 1, motion vector difference (mvd 1) and DMVD of CP 1 - a (mvd 0 mvd 1) can be signaled for inter-prediction.
  • the median value is equal to mvp2
  • any one of the median value equal to mvp 0 and the median value equal to mvp 1 may be followed, which may be predefined.
  • the above-described process may be performed for each of the x and y components of the motion vector predictor.
  • the median value may be derived for the x component and the y component, respectively.
  • the x component of the median value is equal to the x component of mvp 0
  • only the x component of the motion vector may be coded and decoded according to the case where the above-described median value is equal to mvp 0 .
  • the y-component of the y component of the mvp 1 there is one median value described above may be only the y component of the motion vector is coded and decoded in some cases, such as 1 mvp.
  • the above-described median value is equal to mvp 0 and the median value is equal to mvp 1
  • the x component and / or y component of the motion vector can be coded and decoded, which can be predefined.
  • One embodiment of the present invention may use three CPs.
  • the three CPs may be located at the top-left sample position, the top-right sample position, and the bottom-left sample position of the current block, respectively.
  • CP located at the upper left sample position may be represented by CP 0
  • CP located at the lower left sample position, CP 2
  • a motion vector at CP 0 may be represented by mv 0 and CP 1
  • the motion vector of mv 1 and the motion vector of CP 2 may be represented by mv 2 .
  • three CPs may be distributed in the upper left sample position, the upper right sample position, and the lower left sample position, respectively, and the three CPs may be positioned differently than described above.
  • CP 0 may be located at the upper right sample position
  • CP 1 may be located at the upper left sample position
  • CP 2 may be located at the lower left sample position, but is not limited thereto.
  • the following process may be similarly performed considering the position of each CP.
  • the width of the current block is W and the height is H
  • the coordinate of the lower left sample position of the current block is (0, 0)
  • the coordinate of CP 0 is (0, H)
  • CP is
  • the coordinate of 1 may be represented by (W, H) and the coordinate of CP2 may be represented by (0, 0).
  • W and H may have different values, but may have the same value, and a criterion of (0, 0) may be set differently.
  • the affine motion model using three motion vectors according to three CPs in the affine motion prediction method uses six parameters according to the three motion vectors and thus may be referred to as a six-parameter affine motion model. Can be.
  • the motion vector in a sample unit may be determined by the position of the sample and the affine motion vector field (affine MVF).
  • the affine motion vector field may indicate a motion vector in a sample unit based on three motion vectors according to three CPs.
  • An embodiment of the present invention may determine a reference block among temporal and / or spatial neighboring blocks from the current block, use the motion vector of the reference block as the motion vector predictor of the current block, and use the motion vector of the current block to predict the motion vector. It can be represented by the difference between the ruler and the motion vector.
  • an embodiment of the present invention may signal an index and a motion vector difference for a motion vector predictor.
  • three motion vectors according to three CPs may be derived based on three motion vectors according to three CPs and three motion vector predictors according to three CPs.
  • Three motion vectors according to three CPs may be derived based on three motion vector predictors according to three CPs and three motion vector differences according to three CPs.
  • the motion vector in each CP may be configured as the sum of the motion vector predictor and the motion vector difference as shown in Equation 4.
  • mvp 0 , mvp 1, and mvp 2 may represent a motion vector predictor (MVP) in CP 0 , CP 1, and CP 2, respectively, and mvd 0 , mvd 1, and mvd 2 are CP.
  • MVP motion vector predictor
  • a motion vector difference (MVD) in each of 0 , CP 1, and CP 2 may be represented.
  • mvp may be referred to as CPMVP and mvd may be referred to as CPMVD.
  • the inter prediction method according to the affine mode may code and decode the index and motion vector differences mvd 0 , mvd 1, and mvd 2 in each CP.
  • the present invention is based on the mvp 0, mvp 1 and mvp 2 according to mvd 0, mvd 1 and mvd 2 and the index of the current block of the CP 0, CP 1 and CP 2 each CP 0, to derive a motion vector in the CP 1 and CP 2, and derives a motion vector of a sample unit based on the motion vector in the CP 0, CP 1 and CP 2 may perform inter-prediction.
  • the affine motion prediction method provides a motion vector difference of one of three motion vector differences, a difference between one motion vector difference and another motion vector difference (DMVD), and the one.
  • the difference (DMVD) between the motion vector difference and another motion vector difference can be used.
  • two DMVDs may refer to one DMVD as a first DMVD (DMVD 1 ) and the other DMVD as a second DMVD (DMVD 2 ) for convenience.
  • DMVD 1 first DMVD
  • DMVD 2 second DMVD
  • mvd 0 and 2 DMVD to the CP 1 - (mvd 1 mvd 0 ) (mvd 0 - - mvd 1 and mvd 0 mvd 2) the coding and the case of decoding
  • mvd 0 is an MVD for a CP 0
  • DMVD DMVD (mvd 0 -mvd 2 ) may be referred to as DMVD for CP 2 .
  • another embodiment of the present invention may derive three mvds (eg, mvd 0 , mvd 1 and mvd 2 ) based on one mvd and two DMVDs, and three CPs (eg
  • a motion vector of each of three CPs may be derived based on a motion vector predictor according to the indexes for CP 0 , CP 1, and CP2, and a motion vector of a sample unit based on the motion vectors of three CPs. Derivation may be performed to perform inter prediction.
  • the method using the median predictor described with reference to FIG. 9 may be adaptively applied to efficiently perform motion vector coding.
  • the process of deriving mvp 2 may be omitted.
  • CP 0 , CP 1 , and CP 2 may be represented as a first CP, a second CP, and a third CP, respectively, and a motion vector (MV) and a motion vector predictor (MVP) according to each CP. ), And motion vector difference (MVD) can also be represented as above.
  • FIG. 11 schematically illustrates a video encoding method by an encoding device according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 11 may be performed by the encoding apparatus disclosed in FIG. 1.
  • S1100 to S1120 of FIG. 11 may be performed by the prediction unit of the encoding apparatus
  • S1130 may be performed by the entropy encoding unit of the encoding apparatus.
  • the encoding apparatus derives control points (CPs) for the current block (S1100).
  • the encoding apparatus may derive CPs when affine motion prediction is applied to the current block, and CPs may be two or three according to embodiments.
  • the CPs may be located at the upper left sample position and the upper right sample position of the current block, respectively, and the height and width of the current block are H and W, respectively, and the coordinate component of the lower left sample position is (0 , 0), the coordinate components of the CPs may be (0, H) and (W, H), respectively.
  • the CPs may be located at the upper left sample position, the upper right sample position, and the lower left sample position of the current block, respectively, and the height and width of the current block are H and W, respectively, and the lower left sample position.
  • the coordinate component of CPs may be (0, H), (W, H) and (0, 0), respectively.
  • the encoding apparatus derives an MVP for the CPs (S1110).
  • the encoding apparatus may obtain two motion vectors when the derived CPs are two.
  • the encoding apparatus may obtain three motion vectors when the derived CPs are three.
  • MVP for the CP can be derived based on the neighboring block, a detailed description thereof has been described above with reference to FIGS. 7 and 9.
  • the encoding apparatus may derive a first MVP for the first CP and a second MVP for the second CP based on neighboring blocks of the current block.
  • the third MVP may be further derived based on neighboring blocks of the current block.
  • the encoding apparatus may determine the third CP for the third CP based on the first MVP for the first CP and the second MVP for the second CP.
  • An MVP can be derived, and a third MVP can be derived based on the motion vector of the neighboring block of the third CP.
  • the encoding apparatus derives one motion vector difference (MVD) and at least one difference of two MVDs (S1120).
  • the motion vector difference MVD may be derived based on the motion vector MV and the motion vector predictor MVP.
  • the encoding apparatus may also derive the motion vector of each CP.
  • the difference DMVD between motion vector differences may be derived based on a plurality of motion vector differences.
  • the encoding apparatus may derive one MVD and one DMVD.
  • the encoding apparatus may derive two MVDs from the motion vector of the two CPs and the two MVPs.
  • one MVD to be coded may be selected among the two MVDs, and a difference (DMVD) between the two MVDs may be derived based on the MVD.
  • the encoding apparatus may derive the first MVD for the first CP and the DMVD for the second CP.
  • the DMVD for the second CP may indicate a difference between the first MVD and the second MVD for the second CP, and the first MVD may be a reference.
  • the encoding apparatus may derive one MVD and two DMVDs.
  • the encoding apparatus may derive three MVDs from the motion vectors of the three CPs and the three MVPs according to the reference block, and select one MVD to code among the three MVDs.
  • the encoding device may derive a difference (DMVD 2) between the selected one of the MVD, and the difference between the other one of the MVD (DMVD 1) and one of the MVD and the other remaining one of the MVD selected.
  • the encoding apparatus may derive the first MVD for the first CP and the DMVD for the second CP and the DMVD for the third CP.
  • the DMVD for the second CP may indicate a difference between the first MVD and the second MVD for the second CP
  • the DMVD for the third CP may indicate a difference between the first MVD and the third MVD for the third CP.
  • the first MVD may be a reference.
  • the encoding apparatus may derive the median value based on the first MVP, the second MVP, and the third MVP, and in this case, the third MVD and the third CP. DMVD, etc. may not be derived. Detailed description thereof has been provided with reference to FIG. 9.
  • the encoding apparatus encodes based on one MVD and at least one DMVD and outputs a bitstream (S1130).
  • the encoding apparatus may generate and output a bitstream for the current block including one MVD and at least one DMVD and an index for a motion vector predictor for inter prediction.
  • the encoding apparatus when there are two CPs, the encoding apparatus includes an index for a motion vector predictor of two CPs and a difference between a motion vector difference for any one of two CPs and a motion vector difference for two CPs.
  • a bitstream for the current block can be generated.
  • the encoding apparatus may output a bitstream by encoding image information including information about the first MVD and information about the DMVD for the second CP. .
  • the encoding apparatus when there are three CPs, is configured to index the motion vector predictor of three CPs and the motion vector difference of one CP among three CPs, and to a different CP from the motion vector difference of the one CP.
  • the bitstream for the current block may be generated including the difference between the motion vector difference for the first CP and the difference between the motion vector difference for the one CP and the motion vector difference for the other CP.
  • the encoding apparatus may further include information about a DMVD for the third CP in the image information, and may encode the image information and output a bitstream.
  • the encoding apparatus encodes the bitstream by encoding image information including information about the first MVD and information about the DMVD for the second CP.
  • the image information may not further include information about a DMVD for a third CP in the image information.
  • the bitstream generated and output by the encoding device may be transmitted to the decoding device via a network or a storage medium.
  • FIG. 12 schematically illustrates an inter prediction method by a decoding apparatus according to the present invention.
  • the method disclosed in FIG. 12 may be performed by the decoding apparatus disclosed in FIG. 2.
  • S1200, S1210, S1230, and S1240 of FIG. 12 may be performed by the prediction unit of the decoding apparatus
  • S1220 may be performed by the entropy decoding unit of the decoding apparatus.
  • S1220 may be performed in preference to S1200 and S1210.
  • the decoding apparatus derives control points (CPs) for the current block (S1200).
  • the decoding apparatus may derive CPs when affine motion prediction is applied to the current block, and CPs may be two or three according to embodiments.
  • the CPs may be located at the upper left sample position and the upper right sample position of the current block, respectively, and the height and width of the current block are H and W, respectively, and the coordinate component of the lower left sample position is (0 , 0), the coordinate components of the CPs may be (0, H) and (W, H), respectively.
  • the CPs may be located at the upper left sample position, the upper right sample position, and the lower left sample position of the current block, respectively, and the height and width of the current block are H and W, respectively, and the lower left sample position.
  • the coordinate component of CPs may be (0, H), (W, H) and (0, 0), respectively.
  • the decoding apparatus derives an MVP for the CPs (S1210). For example, if there are two derived CPs, the decoding apparatus may obtain two motion vectors. For example, if there are three derived CPs, the decoding apparatus may obtain three motion vectors. MVP for the CP can be derived based on the neighboring block, a detailed description thereof has been described above with reference to FIGS. 7 and 9.
  • the decoding apparatus may derive a first MVP for the first CP and a second MVP for the second CP based on neighboring blocks of the current block.
  • the third MVP may be further derived based on neighboring blocks of the current block.
  • the decoding apparatus may determine the third for the third CP based on the first MVP for the first CP and the second MVP for the second CP.
  • An MVP can be derived, and a third MVP can be derived based on the motion vector of the neighboring block of the third CP.
  • the decoding apparatus decodes one MVD and at least one DMVD (S1220).
  • the decoding apparatus may obtain one MVD and at least one DMVD by decoding one MVD and at least one DMVD based on the received bitstream.
  • the bitstream may include an index for a motion vector predictor of CPs.
  • the bitstream may be received from the encoding device via a network or a storage medium.
  • the decoding apparatus may decode one MVD and one DMVD, and if there are three CPs, it may decode one MVD and two DMVDs.
  • DMVD may mean a difference between two MVDs.
  • the decoding apparatus may decode the first MVD for the first CP and decode the DMVD for the second CP.
  • DMVD for the second CP may indicate a difference between the first MVD and the second MVD for the second CP.
  • the decoding apparatus may decode the first MVD for the first CP and may decode the DMVD for the second CP and the DMVD for the third CP.
  • the DMVD for the second CP may indicate a difference between the first MVD and the second MVD for the second CP
  • the DMVD for the third CP may indicate a difference between the first MVD and the third MVD for the third CP. Can be.
  • the decoding apparatus may decode the first MVD for the first CP and decode the DMVD for the second CP. In this case, the DMVD for the third CP may not be decoded.
  • the decoding apparatus derives motion vectors for CPs based on MVP, one MVD, and at least one DMVD for CPs (S1230).
  • the motion vectors for the CPs may be derived based on the motion vector difference (MVD) and the motion vector predictor (MVP), and the motion vector difference may be derived based on the difference between the motion vector differences (DMVD).
  • the decoding apparatus may receive one MVD and one DMVD, and may derive two MVDs according to two CPs based on this.
  • the decoding apparatus may receive indices for two CPs together, and may derive two MVPs based on this.
  • the decoding apparatus may derive motion vectors for two CPs based on two MVDs and two MVPs, respectively.
  • the decoding apparatus may derive the first MV based on the first MVD and the first MVP, and based on the DMVDs for the first MVD and the second CP.
  • a second MVD for the second CP can be derived, and a second MV can be derived based on the second MVD and the second MVP.
  • the decoding apparatus may receive one MVD and two DMVDs, and may derive three MVDs according to three CPs based on this.
  • the decoding apparatus may receive indices for three CPs together, and may derive three MVPs based on the indexes.
  • the decoding apparatus may derive motion vectors for three CPs based on three MVDs and three MVPs, respectively.
  • the decoding apparatus may derive the third MVD for the third CP based on the DMVD for the first MVD and the third CP, The third MV may be derived based on the 3 MVD and the third MVP.
  • the decoding apparatus may derive the first MV based on the first MVD and the first MVP, and the first MVD and the first MVD.
  • a second MVD for the second CP may be derived based on the DMVD for the 2 CPs, and a second MV may be derived based on the second MVD and the second MVP.
  • the decoding apparatus may derive the second MV based on the second MVD and the second MVP, and the second MVD and the first MVD.
  • the first MVD for the first CP may be derived based on the DMVD for the 1 CP, and the first MV may be derived based on the first MVD and the first MVP.
  • the decoding apparatus may be one of the case where the median value is equal to the first MVP and the median value is equal to the second MVP.
  • the first MV and the second MV can be derived. Determining any one of when the median value is equal to the first MVP and when the median value is equal to the second MVP may be predefined. Detailed description thereof has been provided with reference to FIG. 9.
  • the decoding apparatus generates a predicted block for the current block based on the motion vectors (S1240).
  • the decoding apparatus may derive an affine motion vector field (affine MVF) based on the motion vectors of the respective CPs, and may perform inter prediction by deriving a motion vector of a sample unit based on this.
  • affine MVF affine motion vector field
  • the above-described method according to the present invention may be implemented in software, and the encoding device and / or the decoding device according to the present invention may perform image processing of, for example, a TV, a computer, a smartphone, a set-top box, a display device, and the like. It can be included in the device.
  • the above-described method may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.

Landscapes

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

Abstract

현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 제1 CP 및 제2 CP를 포함하는 단계, 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하는 단계, 상기 제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 디코딩하는 단계, 상기 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 디코딩하는 단계, 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MVD를 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MV(Motion Vector)를 도출하는 단계, 상기 제2 MVP 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD를 기반으로 상기 제2 CP에 대한 제2 MV를 도출하는 단계, 및 상기 제1 MV 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측된 블록을 생성하는 단계를 포함하는 인터 예측 방법이 개시된다.

Description

비디오 처리 시스템에서 인터 예측 방법 및 장치
본 발명은 비디오 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 비디오 처리 시스템에서 인터 예측 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 비디오 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 어파인(affine) 움직임 예측을 이용한 영상 처리 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 샘플 단위 움직임 벡터 기반 인터 예측을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 현재 블록의 컨트롤 포인트들에 대한 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 현재 블록의 컨트롤 포인트들에 대한 움직임 벡터 차분들 간의 차분을 이용하여 코딩 효율을 향상시키는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 컨트롤 포인트에 대한 움직임 벡터 예측자를 기반으로 다른 컨트롤 포인트에 대한 움직임 벡터 예측자를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 컨트롤 포인트에 인접한 참조 영역의 움직임 벡터를 기반으로 컨트롤 포인트에 대한 움직임 벡터 예측자를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예는 디코딩 장치에 의하여 수행되는 인터 예측 방법을 제공한다. 상기 인터 예측 방법은 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 제1 CP 및 제2 CP를 포함하는 단계, 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하는 단계, 상기 제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 디코딩하는 단계, 상기 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 디코딩하는 단계, 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MVD를 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MV(Motion Vector)를 도출하는 단계, 상기 제2 MVP 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD를 기반으로 상기 제2 CP에 대한 제2 MV를 도출하는 단계, 및 상기 제1 MV 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측된 블록을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 인코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 인코딩 방법을 제공한다. 상기 인코딩 방법은 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 제1 CP 및 제2 CP를 포함하는 단계, 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하는 단계, 상기 제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 도출하는 단계, 상기 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 도출하는 단계, 및 상기 제1 MVD에 관한 정보 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하여 비트스트림을 출력하는 단계를 포함하고, 상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 인터 예측 방법을 수행하는 디코딩 장치를 제공한다. 상기 디코딩 장치는 제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 디코딩하고, 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 디코딩하는 엔트로피 디코딩부 및 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 상기 제1 CP 및 상기 제2 CP를 포함하고, 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하고, 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MVD를 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MV(Motion Vector)를 도출하고, 상기 제2 MVP 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD를 기반으로 상기 제2 CP에 대한 제2 MV를 도출하고, 상기 제1 MV 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측된 블록을 생성하는 예측부를 포함하고, 상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 비디오 인코딩을 수행하는 인코딩 장치를 제공한다. 상기 인코딩 장치는 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 제1 CP 및 제2 CP를 포함하고, 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하고, 상기 제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 도출하고, 상기 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 도출하는 예측부 및 상기 제1 MVD에 관한 정보 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하여 비트스트림을 출력하는 엔트로피 인코딩부를 포함하고, 상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 현재 블록에 대한 보다 정확한 샘플 단위 움직임 벡터들을 도출할 수 있고, 인터 예측 효율을 상당히 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 기반으로 현재 블록의 샘플들에 대한 움직임 벡터를 효율적으로 도출할 수 있다.
본 발명에 따르면 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터 차분 및/또는 움직임 벡터 차분들 간의 차분을 전송하여 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 위한 데이터량을 없애거나 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 블록으로부터 움직임 벡터 예측값을 유도하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어파인 움직임 모델을 예시적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 간소화한 어파인 움직임 모델을 예시적으로 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤 포인트에서의 움직임 벡터 예측자를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 4-파라미터 어파인 움직임 모델을 위한 2개의 CP를 예시적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 4-파라미터 어파인 움직임 모델에 미디언 값을 추가로 이용하는 경우를 예시적으로 예시적으로 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 6-파라미터 어파인 움직임 모델을 위한 3개의 CP를 예시적으로 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 인코딩 장치에 의한 비디오 인코딩 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 디코딩 장치에 의한 인터 예측 방법을 개략적으로 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 비디오 인코딩 장치/디코딩 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명에 포함된다.
본 발명에서 "/"와 ","는 "및/또는"으로 해석된다. 예를 들어, "A/B"는 "A 및/또는 B"로 해석되고, "A, B"는 "A 및/또는 B"로 해석된다. 추가적으로, "A/B/C"는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나"를 의미한다. 또한, "A, B, C"도 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나"를 의미한다.
추가적으로, 본 발명에서 "또는"는 "및/또는"으로 해석된다. 예를 들어, "A 또는 B"은, 1) "A" 만을 의미하고, 2) "B" 만을 의미하거나, 3) "A 및 B"를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 문서의 "또는"은 "추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)"를 의미할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정 실시예에 한정하려고 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 상용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하의 설명은 비디오, 이미지 또는 영상에 대해 다루는 기술 분야에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 이하의 설명에서 개시된 방법 또는 실시예는 VVC (Versatile Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.266), VVC 이후의 차세대 비디오/이미지 코딩 표준, 또는 VVC 이전의 표준들(예를 들어, HEVC (High Efficiency Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.265) 등)의 개시 내용과 관련될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 명세서에서 비디오(video)는 시간의 흐름에 따른 일련의 영상(image)들의 집합을 의미할 수 있다. 픽처(picture)는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)는 코딩에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 단위이다. 하나의 픽처는 복수의 슬라이스로 구성될 수 있으며, 필요에 따라서 픽처 및 슬라이스는 서로 혼용되어 사용될 수 있다.
픽셀(pixel) 또는 펠(pel)은 하나의 픽처(또는 영상)을 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 '샘플(sample)'이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 휘도(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 채도(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다.
유닛(unit)은 영상 처리의 기본 단위를 나타낸다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하 인코딩/디코딩 장치는 비디오 인코딩/디코딩 장치 및/또는 영상 인코딩/디코딩 장치를 포함할 수 있고, 비디오 인코딩/디코딩 장치가 영상 인코딩/디코딩 장치를 포함하는 개념으로 사용되거나, 영상 인코딩/디코딩 장치가 비디오 인코딩/디코딩 장치를 포함하는 개념으로 사용될 수도 있다.
도 1을 참조하면, (비디오) 인코딩 장치(100)는 픽처 분할부(picture partitioning module, 105), 예측부(prediction module, 110), 레지듀얼 처리부(residual processing module, 120), 엔트로피 인코딩부(entropy encoding module, 130), 가산부(adder, 140), 필터부(filtering module, 150) 및 메모리(memory, 160)을 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(120)는 감산부(substractor, 121), 변환부(transform module, 122), 양자화부(quantization module, 123), 재정렬부(rearrangement module, 124), 역양자화부(dequantization module, 125) 및 역변환부(inverse transform module, 126)를 포함할 수 있다.
픽처 분할부(105)는 입력된 픽처를 적어도 하나의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다.
일 예로, 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 QTBT (Quad-tree binary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리(ternary) 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및 터너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 트리 구조/터너리 트리 구조가 먼저 적용될 수도 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 발명에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환, 및 복원 등의 절차를 포함할 수 있다.
다른 예로, 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU) 예측 유닛(prediction unit, PU) 또는 변환 유닛(transform unit, TU)을 포함할 수도 있다. 코딩 유닛은 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 쿼드 트리 구조를 따라서 하위(deeper) 뎁스의 코딩 유닛들로 분할(split)될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 최소 코딩 유닛(smallest coding unit, SCU)이 설정된 경우 코딩 유닛은 최소 코딩 유닛보다 더 작은 코딩 유닛으로 분할될 수 없다. 여기서 최종 코딩 유닛이라 함은 예측 유닛 또는 변환 유닛으로 파티셔닝 또는 분할되는 기반이 되는 코딩 유닛을 의미한다. 예측 유닛은 코딩 유닛으로부터 파티셔닝(partitioning)되는 유닛으로서, 샘플 예측의 유닛일 수 있다. 이 때, 예측 유닛은 서브 블록(sub block)으로 나뉠 수도 있다. 변환 유닛은 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조를 따라서 분할 될 수 있으며, 변환 계수를 유도하는 유닛 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 유닛일 수 있다. 이하, 코딩 유닛은 코딩 블록(coding block, CB), 예측 유닛은 예측 블록(prediction block, PB), 변환 유닛은 변환 블록(transform block, TB) 으로 불릴 수 있다. 예측 블록 또는 예측 유닛은 픽처 내에서 블록 형태의 특정 영역을 의미할 수 있고, 예측 샘플의 어레이(array)를 포함할 수 있다. 또한, 변환 블록 또는 변환 유닛은 픽처 내에서 블록 형태의 특정 영역을 의미할 수 있고, 변환 계수 또는 레지듀얼 샘플의 어레이를 포함할 수 있다.
예측부(110)는 처리 대상 블록(이하, 현재 블록 또는 레지듀얼 블록을 의미할 수도 있다)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부(110)에서 수행되는 예측의 단위는 코딩 블록일 수 있고, 변환 블록일 수도 있고, 예측 블록일 수도 있다.
예측부(110)는 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 인터 예측이 적용되는지를 결정할 수 있다. 일 예로, 예측부(110)는 CU 단위로 인트라 예측 또는 인터 예측이 적용되는지를 결정할 수 있다.
인트라 예측의 경우에, 예측부(110)는 현재 블록이 속하는 픽처(이하, 현재 픽처) 내의 현재 블록 외부의 참조 샘플을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 이 때, 예측부(110)는 (i) 현재 블록의 주변(neighboring) 참조 샘플들의 평균(average) 혹은 인터폴레이션(interpolation)을 기반으로 예측 샘플을 유도할 수 있고, (ii) 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 예측 샘플에 대하여 특정 (예측) 방향에 존재하는 참조 샘플을 기반으로 상기 예측 샘플을 유도할 수도 있다. (i)의 경우는 비방향성 모드 또는 비각도 모드, (ii)의 경우는 방향성(directional) 모드 또는 각도(angular) 모드라고 불릴 수 있다. 인트라 예측에서 예측 모드는 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드와 적어도 2개 이상의 비방향성 모드를 가질 수 있다. 비방향성 모드는 DC 예측 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 예측부(110)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측의 경우에, 예측부(110)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 샘플을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 예측부(110)는 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드, 및 MVP(motion vector prediction) 모드 중 어느 하나를 적용하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 예측부(110)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 예측 샘플과 원본 샘플 사이의 차(레지듀얼)가 전송되지 않는다. MVP 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(Motion Vector Predictor)로 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터 예측자로 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 유도할 수 있다.
인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처(reference picture)에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 움직임 정보(motion information)는 움직임 벡터와 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 예측 모드 정보와 움직임 정보 등의 정보는 (엔트로피) 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
스킵 모드와 머지 모드에서 시간적 주변 블록의 움직임 정보가 이용되는 경우에, 참조 픽처 리스트(reference picture list) 상의 최상위 픽처가 참조 픽처로서 이용될 수도 있다. 참조 픽처 리스트(Picture Order Count)에 포함되는 참조 픽처들은 현재 픽처와 해당 참조 픽처 간의 POC(Picture order count) 차이 기반으로 정렬될 수 있다. POC는 픽처의 디스플레이 순서에 대응하며, 코딩 순서와 구분될 수 있다.
감산부(121)는 원본 샘플과 예측 샘플 간의 차이인 레지듀얼 샘플을 생성한다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는, 상술한 바와 같이 레지듀얼 샘플을 생성하지 않을 수 있다.
변환부(122)는 변환 블록 단위로 레지듀얼 샘플을 변환하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 변환부(122)는 해당 변환 블록의 사이즈와, 해당 변환 블록과 공간적으로 겹치는 코딩 블록 또는 예측 블록에 적용된 예측 모드에 따라서 변환을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 변환 블록과 겹치는 상기 코딩 블록 또는 상기 예측 블록에 인트라 예측이 적용되었고, 상기 변환 블록이 4Х4의 레지듀얼 어레이(array)라면, 레지듀얼 샘플은 DST(Discrete Sine Transform) 변환 커널을 이용하여 변환되고, 그 외의 경우라면 레지듀얼 샘플은 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환 커널을 이용하여 변환할 수 있다.
양자화부(123)는 변환 계수들을 양자화하여, 양자화된 변환 계수를 생성할 수 있다.
재정렬부(124)는 양자화된 변환 계수를 재정렬한다. 재정렬부(124)는 계수들 스캐닝(scanning) 방법을 통해 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있다. 여기서 재정렬부(124)는 별도의 구성으로 설명하였으나, 재정렬부(124)는 양자화부(123)의 일부일 수 있다.
엔트로피 인코딩부(130)는 양자화된 변환 계수들에 대한 엔트로피 인코딩을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩은 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 인코딩 방법을 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(130)는 양자화된 변환 계수 외 비디오 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소(syntax element)의 값 등)을 함께 또는 별도로 엔트로피 인코딩 또는 기 설정된 방법에 따라 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보들은 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다.
역양자화부(125)는 양자화부(123)에서 양자화된 값(양자화된 변환 계수)들을 역양자화하고, 역변환부(126)는 역양자화부(125)에서 역양자화된 값들을 역변환하여 레지듀얼 샘플을 생성한다.
가산부(140)는 레지듀얼 샘플과 예측 샘플을 합쳐서 픽처를 복원한다. 레지듀얼 샘플과 예측 샘플은 블록 단위로 더해져서 복원 블록이 생성될 수 있다. 여기서 가산부(140)는 별도의 구성으로 설명하였으나, 가산부(140)는 예측부(110)의 일부일 수 있다. 한편, 가산부(140)는 복원부(reconstruction module) 또는 복원 블록 생성부로 불릴 수도 있다.
복원된 픽처(reconstructed picture)에 대하여 필터부(150)는 디블록킹 필터 및/또는 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset)을 적용할 수 있다. 디블록킹 필터링 및/또는 샘플 적응적 오프셋을 통해, 복원 픽처 내 블록 경계의 아티팩트나 양자화 과정에서의 왜곡이 보정될 수 있다. 샘플 적응적 오프셋은 샘플 단위로 적용될 수 있으며, 디블록킹 필터링의 과정이 완료된 후 적용될 수 있다. 필터부(150)는 ALF(Adaptive Loop Filter)를 복원된 픽처에 적용할 수도 있다. ALF는 디블록킹 필터 및/또는 샘플 적응적 오프셋이 적용된 후의 복원된 픽처에 대하여 적용될 수 있다.
메모리(160)는 복원 픽처(디코딩된 픽처) 또는 인코딩/디코딩에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 여기서 복원 픽처는 상기 필터부(150)에 의하여 필터링 절차가 완료된 복원 픽처일 수 있다. 상기 저장된 복원 픽처는 다른 픽처의 (인터) 예측을 위한 참조 픽처로 활용될 수 있다. 예컨대, 메모리(160)는 인터 예측에 사용되는 (참조) 픽처들을 저장할 수 있다. 이 때, 인터 예측에 사용되는 픽처들은 참조 픽처 세트(reference picture set) 혹은 참조 픽처 리스트(reference picture list)에 의해 지정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하 비디오 디코딩 장치라 함은 영상 디코딩 장치를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 비디오 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(entropy decoding module, 210), 레지듀얼 처리부(residual processing module, 220), 예측부(prediction module, 230), 가산부(adder, 240), 필터부(filtering module, 250) 및 메모리(memory, 260)을 포함할 수 있다. 여기서 레지듀얼 처리부(220)는 재정렬부(rearrangement module, 221), 역양자화부(dequantization module, 222), 역변환부(inverse transform module, 223)을 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나, 비디오 디코딩 장치(200)는 비디오 정보를 포함하는 비트스트림을 수신하는 수신부를 포함할 수 있다. 상기 수신부는 별도의 모듈로 구성될 수도 있고 또는 엔트로피 디코딩부(210)에 포함될 수 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 비디오 디코딩 장치는(200)는 비디오 인코딩 장치에서 비디오/영상 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 비디오/영상/픽처를 복원할 수 있다.
예컨대, 비디오 디코딩 장치(200)는 비디오 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 비디오 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 비디오 디코딩의 처리 유닛 블록은 일 예로 코딩 유닛일 수 있고, 다른 예로 코딩 유닛, 예측 유닛 또는 변환 유닛일 수 있다. 코딩 유닛은 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다.
예측 유닛 및 변환 유닛이 경우에 따라 더 사용될 수 있으며, 이 경우 예측 블록은 코딩 유닛으로부터 도출 또는 파티셔닝되는 블록으로서, 샘플 예측의 유닛일 수 있다. 이 때, 예측 유닛은 서브 블록으로 나뉠 수도 있다. 변환 유닛은 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조를 따라서 분할 될 수 있으며, 변환 계수를 유도하는 유닛 또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호를 유도하는 유닛일 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)는 비트스트림을 파싱하여 비디오 복원 또는 픽처 복원에 필요한 정보를 출력할 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 비디오 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다.
보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 컨택스트(context) 모델을 결정하고, 결정된 컨택스트 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 컨택스트 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 컨택스트 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 컨택스트 모델을 업데이트할 수 있다.
엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(230)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수는 재정렬부(221)로 입력될 수 있다.
재정렬부(221)는 양자화되어 있는 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 재정렬부(221)는 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캐닝에 대응하여 재정렬을 수행할 수 있다. 여기서 재정렬부(221)는 별도의 구성으로 설명하였으나, 재정렬부(221)는 역양자화부(222)의 일부일 수 있다.
역양자화부(222)는 양자화되어 있는 변환 계수들을 (역)양자화 파라미터를 기반으로 역양자화하여 변환 계수를 출력할 수 있다. 이 때, 양자화 파라미터를 유도하기 위한 정보는 인코딩 장치로부터 시그널링될 수 있다.
역변환부(223)는 변환 계수들을 역변환하여 레지듀얼 샘플들을 유도할 수 있다.
예측부(230)는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부(230)에서 수행되는 예측의 단위는 코딩 블록일 수도 있고, 변환 블록일 수도 있고, 예측 블록일 수도 있다.
예측부(230)는 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 인트라 예측을 적용할 것인지 인터 예측을 적용할 것인지를 결정할 수 있다. 이 때, 인트라 예측과 인터 예측 중 어느 것을 적용할 것인지를 결정하는 단위와 예측 샘플을 생성하는 단위는 상이할 수 있다. 아울러, 인터 예측과 인트라 예측에 있어서 예측 샘플을 생성하는 단위 또한 상이할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측과 인트라 예측 중 어느 것을 적용할 것인지는 CU 단위로 결정할 수 있다. 또한 예를 들어, 인터 예측에 있어서 PU 단위로 예측 모드를 결정하고 예측 샘플을 생성할 수 있고, 인트라 예측에 있어서 PU 단위로 예측 모드를 결정하고 TU 단위로 예측 샘플을 생성할 수도 있다.
인트라 예측의 경우에, 예측부(230)는 현재 픽처 내의 주변 참조 샘플을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 예측부(230)는 현재 블록의 주변 참조 샘플을 기반으로 방향성 모드 또는 비방향성 모드를 적용하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 이 때, 주변 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 현재 블록에 적용할 예측 모드가 결정될 수도 있다.
인터 예측의 경우에, 예측부(230)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 참조 픽처 상에서 특정되는 샘플을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 예측부(230)는 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드 및 MVP 모드 중 어느 하나를 적용하여 현재 블록에 대한 예측 샘플을 유도할 수 있다. 이때, 비디오 인코딩 장치에서 제공된 현재 블록의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 등에 관한 정보는 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 획득 또는 유도될 수 있다
스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 주변 블록의 움직임 정보가 현재 블록의 움직임 정보로 이용될 수 있다. 이 때, 주변 블록은 공간적 주변 블록과 시간적 주변 블록을 포함할 수 있다.
예측부(230)는 가용한 주변 블록의 움직임 정보로 머지 후보 리스트를 구성하고, 머지 인덱스가 머지 후보 리스트 상에서 지시하는 정보를 현재 블록의 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 머지 인덱스는 인코딩 장치로부터 시그널링될 수 있다. 움직임 정보는 움직임 벡터와 참조 픽처를 포함할 수 있다. 스킵 모드와 머지 모드에서 시간적 주변 블록의 움직임 정보가 이용되는 경우에, 참조 픽처 리스트 상의 최상위 픽처가 참조 픽처로서 이용될 수 있다.
스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 예측 샘플과 원본 샘플 사이의 차이(레지듀얼)이 전송되지 않는다.
MVP 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터가 유도될 수 있다. 이 때, 주변 블록은 공간적 주변 블록과 시간적 주변 블록을 포함할 수 있다.
일 예로, 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 머지 후보 리스트가 생성될 수 있다. 머지 모드에서는 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록의 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터로 사용된다. 상기 예측에 관한 정보는 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보 블록들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 갖는 후보 블록을 지시하는 머지 인덱스를 포함할 수 있다. 이 때, 예측부(230)는 상기 머지 인덱스를 이용하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
다른 예로, MVP(Motion Vector Prediction) 모드가 적용되는 경우, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트가 생성될 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 후보로 사용될 수 있다. 상기 예측에 관한 정보는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 지시하는 예측 움직임 벡터 인덱스를 포함할 수 있다. 이 때, 예측부(230)는 상기 움직임 벡터 인덱스를 이용하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 선택할 수 있다. 인코딩 장치의 예측부는 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 움직임 벡터에서 상기 움직임 벡터 예측자를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 예측부(230)는 상기 예측에 관한 정보에 포함된 움직임 벡터 차분을 획득하고, 상기 움직임 벡터 차분과 상기 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 상기 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 예측부는 또한 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 상기 예측에 관한 정보로부터 획득 또는 유도할 수 있다.
가산부(240)는 레지듀얼 샘플과 예측 샘플을 더하여 현재 블록 혹은 현재 픽처를 복원할 수 있다. 가산부(240)는 레지듀얼 샘플과 예측 샘플을 블록 단위로 더하여 현재 픽처를 복원할 수도 있다. 스킵 모드가 적용된 경우에는 레지듀얼이 전송되지 않으므로, 예측 샘플이 복원 샘플이 될 수 있다. 여기서는 가산부(240)를 별도의 구성으로 설명하였으나, 가산부(240)는 예측부(230)의 일부일 수도 있다. 한편, 가산부(240)는 복원부(reconstruction module) 또는 복원 블록 생성부로 불릴 수도 있다.
필터부(250)는 복원된 픽처에 디블록킹 필터링 샘플 적응적 오프셋, 및/또는 ALF 등을 적용할 수 있다. 이 때, 샘플 적응적 오프셋은 샘플 단위로 적용될 수 있으며, 디블록킹 필터링 이후 적용될 수도 있다. ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 샘플 적응적 오프셋 이후 적용될 수도 있다.
메모리(260)는 복원 픽처(디코딩된 픽처) 또는 디코딩에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 여기서 복원 픽처는 상기 필터부(250)에 의하여 필터링 절차가 완료된 복원 픽처일 수 있다. 예컨대, 메모리(260)는 인터 예측에 사용되는 픽처들을 저장할 수 있다. 이 때, 인터 예측에 사용되는 픽처들은 참조 픽처 세트 혹은 참조 픽처 리스트에 의해 지정될 수도 있다. 복원된 픽처는 다른 픽처에 대한 참조 픽처로서 이용될 수 있다. 또한, 메모리(260)는 복원된 픽처를 출력 순서에 따라서 출력할 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 비디오 코딩을 수행함에 있어 압축 효율을 높이기 위하여 예측을 수행한다. 이를 통하여 코딩 대상 블록인 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록을 생성할 수 있다. 여기서 상기 예측된 블록은 공간 도메인(또는 픽셀 도메인)에서의 예측 샘플들을 포함한다. 상기 예측된 블록은 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 동일하게 도출되며, 상기 인코딩 장치는 원본 블록의 원본 샘플 값 자체가 아닌 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼에 대한 정보(레지듀얼 정보)를 디코딩 장치로 시그널링함으로써 영상 코딩 효율을 높일 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측된 블록을 합하여 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있고, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처를 생성할 수 있다.
상기 레지듀얼 정보는 변환 및 양자화 절차를 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록에 포함된 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)에 변환 절차를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 상기 변환 계수들에 양자화 절차를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하여 관련된 레지듀얼 정보를 (비트스트림을 통하여) 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 여기서 상기 레지듀얼 정보는 상기 양자화된 변환 계수들의 값 정보, 위치 정보, 변환 기법, 변환 커널, 양자화 파라미터 등의 정보를 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 역양자화/역변환 절차를 수행하고 레지듀얼 샘플들(또는 레지듀얼 블록)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 예측된 블록과 상기 레지듀얼 블록을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 인코딩 장치는 또한 이후 픽처의 인터 예측을 위한 참조를 위하여 양자화된 변환 계수들을 역양자화/역변환하여 레지듀얼 블록을 도출하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시적으로 나타낸다.
도 3을 참조하면, 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. 이 경우 구현을 위한 정보(ex. information on instructions) 또는 알고리즘이 디지털 저장 매체에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코딩 장치 및 인코딩 장치는 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.
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.
이하에서는 도 1 및 도 2와 함께 설명하였던 인터 예측 방법에 대하여 구체적으로 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 블록으로부터 움직임 벡터 예측값을 유도하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
움직임 벡터 예측(MVP, Motion Vector Prediction) 모드의 경우, 인코더는 예측 블록의 타입에 따라 움직임 벡터를 예측하고 최적의 움직임 벡터와 예측값 간의 차이값을 디코더에 전송한다. 이 경우, 인코더는 움직임 벡터 차분값, 주변 블록 정보, 참조 인덱스 등을 디코더에 전송한다. 여기서 MVP 모드는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드로 지칭할 수도 있다.
인코더는 움직임 벡터 예측을 위한 예측 후보 리스트를 구성할 수 있으며, 상기 예측 후보 리스트는 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
먼저, 인코더는 움직임 벡터 예측을 위한 공간적 후보 블록을 탐색하여 예측 후보 리스트에 삽입할 수 있다(S410). 상기 공간적 후보 블록을 구성하는 과정은 머지 모드에 따른 인터 예측에서 통상의 공간적 머지 후보를 구성하는 방법이 적용될 수 있다.
인코더는 상기 공간적 후보 블록의 개수가 2개 미만인지 여부를 확인할 수 있다(S420).
상기 확인 결과, 상기 공간적 후보 블록의 개수가 2개 미만인 경우, 시간적 후보 블록을 탐색하여 예측 후보 리스트에 추가할 수 있다(S430). 이때, 시간적 후보 블록이 모두 이용 불가능한 경우, 인코더는 제로 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측값으로 이용할 수 있다(S440). 상기 시간적 후보 블록을 구성하는 과정은 머지 모드에 따른 인터 예측에서 통상의 시간적 머지 후보를 구성하는 방법이 적용될 수 있다.
한편, 상기 확인 결과, 상기 공간적 후보 블록의 개수가 2개 이상인 경우, 예측 후보 리스트의 구성을 종료하고, 후보 블록들 중 비용이 가장 작은 블록을 선택할 수 있다. 선택된 후보 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터 예측값으로 결정하고, 상기 움직임 벡터 예측값을 이용하여 움직임 벡터 차분값을 획득할 수 있다. 이렇게 획득된 움직임 벡터 차분값은 디코더로 전송될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어파인 움직임 모델을 예시적으로 나타낸다.
어파인 모드(affine mode)는 인터 예측에서 다양한 예측 모드 중 하나일 수 있으며, 어파인 모드는 어파인 움직임 모드 또는 서브블록 움직임 예측 모드라고 지칭할 수도 있다. 어파인 모드는 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 이용하여 어파인 움직임 예측 방법을 수행하는 모드를 의미할 수 있다.
어파인 움직임 예측 방법은 현재 블록에서 2개 이상의 움직임 벡터를 이용함으로써 샘플 단위의 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 다시 말해, 어파인 움직임 예측 방법은 블록 단위가 아닌 샘플 단위에서 움직임 벡터를 결정하여 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
일반적인 움직임 모델은 이동 변형 모델을 포함할 수 있으며, 움직임 측정(ME, Motion Estimation) 및 움직임 보상(MC, Motion Compenstion)은 간단한 움직임을 나타내는데 효율적인 이동 변형 모델을 기반으로 수행되었다. 다만, 이동 변형 모델은 줌인, 줌아웃, 회전 및 다른 불규칙적인 움직임 등의 자연 비디오 내의 복잡한 움직임에 적용하기 효율적이지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 복잡한 움직임에도 효율적으로 적용할 수 있는 어파인 움직임 모델을 사용할 수 있다.
도 5를 참조하면, 어파인 움직임 모델은 4가지의 움직임 모델을 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 움직임 모델이므로, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 4가지 움직임은 이동 변형(translate), 스케일(scale), 회전(rotate) 및 형태 변형(shear)을 포함할 수 있다. 여기서 이동 변형, 스케일, 및 회전에 대한 움직임 모델은 간소화한 어파인 움직임 모델이라 지칭할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 간소화한 어파인 움직임 모델을 예시적으로 나타낸다.
어파인 움직임 예측은 아핀 움직임 모델을 이용하기 위해 컨트롤 포인트(CP, Control Point)가 정의될 수 있으며, 2개 이상의 컨트롤 포인트 움직임 벡터(CPMV, Control Point Motion Vector)를 이용하여 블록이 포함하는 샘플 단위 또는 서브블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 여기서 샘플 단위의 움직임 벡터들의 집합 또는 서브블록의 움직임 벡터들의 집합은 어파인 움직임 벡터 필드(affine MVF, affine Motion Vector Field)라고 지칭할 수 있다.
도 6을 참조하면, 간소화한 어파인 움직임 모델은 2개의 CP에 따른 CPMV를 이용하여 샘플 단위 또는 서브블록의 움직임 벡터를 결정하는 모델을 의미할 수 있으며, 4-파라미터 어파인 모델이라 지칭할 수도 있다. 도 6에서 v0 및 v1은 2개의 CPMV를 나타낼 수 있고, 서브블록 내의 각 화살표는 각 서브블록 단위의 움직임 벡터를 나타낼 수 있다.
다시 말해, 인코딩/디코딩 과정에서 어파인 움직임 벡터 필드는 샘플 단위 또는 서브블록 단위에서 결정될 수 있다. 여기서 샘플 단위는 화소 단위를, 서브블록 단위는 이미 정의된 블록 단위를 지칭할 수도 있다. 어파인 움직임 벡터 필드가 샘플 단위로 결정되는 경우, 각 화소값을 기준으로 움직임 벡터를 획득할 수 있으며, 블록 단위의 경우 블록의 중앙 화소값 기준으로 해당 블록의 움직임 벡터를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨트롤 포인트에서의 움직임 벡터 예측자를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
어파인 모드는 어파인 머지 모드(affine merge mode) 및 어파인 MVP(Motion Vector Prediction) 모드를 포함할 수 있다. 어파인 머지 모드는 서브블록(subblock) 머지 모드라고 지칭할 수 있고, 어파인 MVP 모드는 어파인 인터(inter) 모드라고 지칭할 수 있다.
어파인 MVP 모드는 현재 블록의 CPMV를 CPMVP(Control Point Motion Vector Predictor) 및 CPMVD(Control Point Motion Vector Difference)를 기반으로 도출할 수 있다. 다시 말해, 인코딩 장치는 현재 블록의 CPMV에 대하여 CPMVP를 결정하고, 현재 블록의 CPMV와 CPMVP의 차분값인 CPMVD를 도출하여 CPMVP에 대한 정보 및 CPMVD에 대한 정보를 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 여기서 어파인 MVP 모드는 주변 블록을 기반으로 어파인 MVP 후보 리스트를 구성할 수 있으며, 어파인 MVP 후보는 CPMVP 페어(pair) 후보로 지칭할 수 있고, 어파인 MVP 후보 리스트는 CPMVP 후보 리스트로 지칭할 수도 있다. 또한 CPMVP에 대한 정보는 어파인 MVP 후보 리스트 중 참조하기 위한 블록 또는 움직임 벡터를 지시하는 인덱스를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션(position)의 컨트롤 포인트의 움직임 벡터를 v0, 우상단(top-right) 샘플 포지션의 컨트롤 포인트의 움직임 벡터를 v1, 좌하단(bottom-left) 샘플 포지션의 컨트롤 포인트의 움직임 벡터를 v2, 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 컨트롤 포인트의 움직임 벡터를 v3로 표현할 수 있다.
예를 들어, 어파인 모드에서 2개의 컨트롤 포인트를 이용하며, 2개의 컨트롤 포인트가 좌상단 샘플 포지션 및 우상단 샘플 포지션에 위치하는 경우, 샘플 단위 또는 서브블록 단위의 움직임 벡터는 움직임 벡터 v0 및 v1를 기반으로 도출될 수 있다.
움직임 벡터 v0은 좌상단 샘플 포지션의 주변 블록들 A, B, 및 C 중 적어도 하나의 움직임 벡터를 기반으로 도출될 수 있다. 여기서 주변 블록 A는 현재 블록의 좌상단 샘플 포지션의 좌상단에 위치하는 블록을 의미할 수 있고, 주변 블록 B는 현재 블록의 좌상단 샘플 포지션의 상단에 위치하는 블록을 의미할 수 있고, 주변 블록 C는 현재 블록의 좌상단 샘플 포지션의 좌측에 위치하는 블록을 의미할 수 있다.
움직임 벡터 v1은 우상단 샘플 포지션의 주변 블록들 D 및 E 중 적어도 하나의 움직임 벡터를 기반으로 도출될 수 있다. 여기서 주변 블록 D는 현재 블록의 우상단 샘플 포지션의 상단에 위치하는 블록을 의미할 수 있고, 주변 블록 E는 현재 블록의 우상단 샘플 포지션의 우상단에 위치하는 블록을 의미할 수 있다.
예를 들어, 어파인 모드에서 3개의 컨트롤 포인트를 이용하며, 3개의 컨트롤 포인트가 좌상단 샘플 포지션, 우상단 샘플 포지션 및 좌하단 샘플 포지션에 위치하는 경우, 샘플 단위 또는 서브블록 단위의 움직임 벡터는 움직임 벡터 v0, v1 및 v2 기반으로 도출될 수 있다. 다시 말해, 움직임 벡터 v2가 더 이용될 수 있다.
움직임 벡터 v2는 좌하단 샘플 포지션의 주변 블록들 F 및 G 중 적어도 하나의 움직임 벡터를 기반으로 도출될 수 있다. 여기서 주변 블록 F는 현재 블록의 좌하단 샘플 포지션의 좌측에 위치하는 블록을 의미할 수 있고, 주변 블록 G는 현재 블록의 좌하단 샘플 포지션의 좌하단에 위치하는 블록을 의미할 수 있다.
어파인 MVP 모드는 주변 블록을 기반으로 CPMVP 후보 리스트를 도출할 수 있고, CPMVP 후보 리스트 중 상관성이 가장 높은 CPMVP 페어를 현재 블록의 CPMV로 선택할 수 있다. 상술한 CPMVP에 대한 정보는 CPMVP 후보 리스트 중 선택한 CPMVP 페어를 지시하는 인덱스를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 4-파라미터 어파인 움직임 모델을 위한 2개의 CP를 예시적으로 나타낸다.
본 발명의 일 실시예는 2개의 CP를 이용할 수 있다. 2개의 CP는 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션 및 우상단(top-right) 샘플 포지션에 각각 위치할 수 있다. 여기서 좌상단 샘플 포지션에 위치한 CP를 CP0 및 우상단 샘플 포지션에 위치한 CP를 CP1이라 나타낼 수 있으며, CP0에서의 움직임 벡터를 mv0 및 CP1에서의 움직임 벡터를 mv1이라 나타낼 수 있다. 각 컨트롤 포인트의 좌표(CPi)는 (xi, yi), i=0, 1로 정의할 수 있고, 각 컨트롤 포인트에서의 움직임 벡터는 mvi=(vxi, vyi), i=0, 1와 같이 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 좌상단 샘플 포지션에 위치한 CP를 CP1 및 우상단 샘플 포지션에 위치한 CP를 CP0이라 나타낼 수도 있다. 이러한 경우, 아래의 과정은 CP0 및 CP1의 스위칭된 위치를 고려하여 유사하게 수행될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H인 경우, 현재 블록의 좌하단 샘플 포지션의 좌표를 (0, 0)이라고 가정하면, CP0의 좌표는 (0, H)로 CP1의 좌표는 (W, H)로 나타낼 수 있다. 여기서 W 및 H는 서로 다른 값일 가질 수 있으나, 동일한 값을 가질 수도 있으며, (0, 0)의 기준이 다르게 설정될 수도 있다.
도 8과 같이, 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터를 어파인 움직임 예측 방법에 사용하는 어파인 움직임 모델은 2개의 움직임 벡터에 따른 4개의 파라미터를 이용하므로 4-파라미터 어파인 움직임 모델 또는 간소(simplified) 어파인 움직임 모델이라 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 샘플 단위의 움직임 벡터는 샘플의 위치 및 어파인 움직임 벡터 필드(affine MVF)에 의해 결정될 수 있다. 어파인 움직임 벡터 필드는 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위의 움직임 벡터를 나타낼 수 있다. 다시 말해, 어파인 움직임 벡터 필드는 수학식 1과 같이 샘플 위치가 (x, y)인 경우에 해당 샘플의 움직임 벡터 (vx, vy)를 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2019004334-appb-M000001
수학식 1에서 v0x 및 v0y는 CP0에서의 움직임 벡터 mv0의 (x, y) 좌표 성분을 의미할 수 있고, v1x 및 v1y는 CP1에서의 움직임 벡터 mv1의 (x, y) 좌표 성분을 의미할 수 있다. 또한, w는 현재 블록의 너비를 의미할 수 있다.
한편, 어파인 움직임 모델을 나타내는 수학식 1은 일 예시에 해당할 뿐이며, 어파인 움직임 모델을 나타내기 위한 수식은 수학식 1에 한정되지 않는다. 예를 들어, 수학식 1에 개시된 각 계수들의 부호는 경우에 따라 수학식 1과 상이할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예는 현재 블록으로부터 시간적 및/또는 공간적 주변 블록 중 참조 블록을 결정할 수 있으며, 참조 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터 예측자로 이용하고, 현재 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자와 움직임 벡터 차분으로 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 움직임 벡터 예측자를 위한 인덱스 및 움직임 벡터 차분을 시그널링할 수 있다.
본 발명이 일 실시예는 인코딩 시 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터 및 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터 예측자를 기반으로 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터 차분을 도출할 수 있고, 디코딩 시 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터 예측자 및 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터 차분을 기반으로 2개의 CP에 따른 2개의 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 다시 말해, 각 CP에서 움직임 벡터는 수학식 2와 같이 움직임 벡터 예측자 및 움직임 벡터 차분의 합으로 구성될 수 있으며, MVP(Motion Vector Prediction) 모드 또는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드를 이용하는 경우와 유사할 수 있다.
Figure PCTKR2019004334-appb-M000002
수학식 2에서 mvp0 및 mvp1은 CP0 및 CP1 각각에서의 움직임 벡터 예측자(MVP, Motion Vector Predictor)를 나타낼 수 있고, mvd0 및 mvd1은 CP0 및 CP1 각각에서의 움직임 벡터 차분(MVD, Motion Vector Difference)를 나타낼 수 있다. 여기서 mvp는 CPMVP로, mvd는 CPMVD로 지칭할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 어파인 모드에 따른 인터 예측 방법은 각 CP에서의 인덱스 및 움직임 벡터 차분(mvd0 및 mvd1)을 코딩 및 디코딩할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예는 현재 블록의 CP0 및 CP1 각각에서의 mvd0 및 mvd1과 인덱스에 따른 mvp0 및 mvp1를 기반으로 CP0 및 CP1에서의 움직임 벡터를 도출할 수 있으며, CP0 및 CP1에서의 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위의 움직임 벡터를 도출하여 인터 예측을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 어파인 모드에 따른 인터 예측 방법은 2개의 CP에 따른 움직임 벡터 차분 중 하나의 움직임 벡터 차분과 2개의 움직임 벡터 차분 간의 차분(DMVD, Difference of two MVDs)을 이용할 수도 있다. 다시 말해, 다른 실시예는 CP0 및 CP1에 따른 mvd0 및 mvd1이 존재하는 경우, mvd0 및 mvd1 중 어느 하나와 mvd0 및 mvd1 간의 차분과 각 CP에서의 인덱스를 코딩 및 디코딩하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 다른 실시예는 mvd0 및 DMVD(mvd0 - mvd1)를 시그널링할 수 있으며, mvd1 및 DMVD(mvd0 - mvd1)를 시그널링할 수도 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예는 CP0 또는 CP1에서의 움직임 벡터 차분(mvd0 또는 mvd1)과 CP0 및 CP1의 움직임 벡터 차분들(mvd0 및 mvd1) 간의 차분(DMVD)을 기반으로 CP0 및 CP1에서의 움직임 벡터 차분(mvd0 및 mvd1)을 각각 도출할 수 있으며, 이와 함께 인덱스가 지시하는 CP0 및 CP1에서의 움직임 벡터 예측자(mvp0 및 mvp1)를 기반으로 CP0 및 CP1에서의 움직임 벡터를 각각 도출할 수 있고, CP0 및 CP1에서의 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위의 움직임 벡터를 도출하여 인터 예측을 수행할 수 있다.
여기서 2개의 움직임 벡터 차분 간의 차분(DMVD)에 대한 데이터는 통상의 움직임 벡터 차분에 대한 데이터보다 제로 움직임 벡터(zero MV)에 가까우므로, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 경우 보다 효율적인 코딩을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 4-파라미터 어파인 움직임 모델에 미디언 값을 추가로 이용하는 경우를 예시적으로 예시적으로 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 어파인 모드에 따른 인터 예측은 움직임 벡터 예측자의 미디언 예측자(median predictor)를 이용하여 적응적인 움직임 벡터 코딩을 수행할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 2개의 CP를 이용할 수 있으며, 2개의 CP를 기반으로 다른 위치의 CP에 대한 정보를 도출할 수 있다. 여기서 2개의 CP와 관련된 정보는 도 8의 2개의 CP와 동일할 수 있다. 또한 2개의 CP를 기반으로 도출하는 다른 위치의 CP는 CP2로 지칭할 수 있으며, 현재 블록의 좌하단(bottom-left) 샘플 포지션에 위치할 수 있다.
다른 위치의 CP에 대한 정보는 CP2의 움직임 벡터 예측자(mvp2)를 포함할 수 있고, mvp2는 2가지 방법으로 도출될 수 있다.
mvp2를 도출하는 하나의 방법은 다음과 같다. mvp2는 CP0의 움직임 벡터 예측자(mvp0) 및 CP1의 움직임 벡터 예측자(mvp1)을 기반으로 도출될 수 있으며, 수학식 3과 같이 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2019004334-appb-M000003
수학식 3에서 mvp0x 및 mvp0y는 CP0에서의 움직임 벡터 예측자(mvp0)의 (x, y) 좌표 성분을 의미할 수 있으며, mvp1x 및 mvp1y는 CP1에서의 움직임 벡터 예측자(mvp1)의 (x, y) 좌표 성분을 의미할 수 있고, mvp2x 및 mvp2y는 CP2에서의 움직임 벡터 예측자(mvp2)의 (x, y) 좌표 성분을 의미할 수 있다. 또한, h는 현재 블록의 높이를, w는 현재 블록의 너비를 의미할 수 있다.
mvp2를 도출하는 다른 하나의 방법은 다음과 같다. mvp2는 CP2의 주변 블록을 기반으로 도출될 수 있다. 도 9를 참조하면, CP2는 현재 블록의 좌하단(bottom-left) 샘플 포지션에 위치할 수 있으며, mvp2는 CP2의 주변 블록 A 또는 주변 블록 B를 기반으로 도출될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, mvp2는 주변 블록 A의 움직임 벡터 및 주변 블록 B의 움직임 벡터 중 하나로 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 mvp2를 도출하고, mvp0, mvp1 및 mvp2를 기반으로 미디언 값(median value)을 도출할 수 있다. 여기서 미디언 값은 복수의 값 중 크기 순서로 중앙에 위치한 값을 의미할 수 있다. 따라서, 미디언 값은 mvp0, mvp1 및 mvp2 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 미디언 값이 mvp0와 같은 경우, CP0의 움직임 벡터 차분(mvd0) 및 DMVD(mvd0 - mvd1)가 인터 예측을 위해 시그널링될 수 있고, 미디언 값이 mvp1과 같은 경우, CP1의 움직임 벡터 차분(mvd1) 및 DMVD(mvd0 - mvd1)가 인터 예측을 위해 시그널링될 수 있다. 미디언 값이 mvp2와 같은 경우에는 미디언 값이 mvp0와 같은 경우 및 미디언 값이 mvp1과 같은 경우 중 어느 하나를 따를 수 있으며, 이는 미리 정의될 수 있다.
여기서 상술한 과정은 움직임 벡터 예측자의 x 및 y 성분 각각에 대하여 수행될 수도 있다. 다시 말해, 미디언 값은 x 성분 및 y 성분에 대하여 각각 도출될 수 있다. 이 경우, 미디언 값의 x 성분이 mvp0의 x 성분과 같은 경우, 상술한 미디언 값이 mvp0와 같은 경우에 따라 움직임 벡터의 x 성분만이 코딩 및 디코딩될 수 있고, 미디언 값의 y 성분이 mvp1의 y 성분과 같은 경우, 상술한 미디언 값이 mvp1과 같은 경우에 따라 움직임 벡터의 y 성분만이 코딩 및 디코딩될 수 있다. 미디언 값의 x 성분 및/또는 y 성분이 mvp2의 x 성분 및/또는 y 성분과 같은 경우, 상술한 미디언 값이 mvp0와 같은 경우 및 미디언 값이 mvp1과 같은 경우 중 어느 하나에 따라 움직임 벡터의 x 성분 및/또는 y 성분이 코딩 및 디코딩될 수 있고, 이는 미리 정의될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 6-파라미터 어파인 움직임 모델을 위한 3개의 CP를 예시적으로 나타낸다.
본 발명의 일 실시예는 3개의 CP를 이용할 수 있다. 3개의 CP는 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션, 우상단(top-right) 샘플 포지션 및 좌하단(bottom-left) 샘플 포지션에 각각 위치할 수 있다. 여기서 좌상단 샘플 포지션에 위치한 CP를 CP0, 우상단 샘플 포지션에 위치한 CP를 CP1, 및 좌하단 샘플 포지션에 위치한 CP를 CP2라 나타낼 수 있으며, CP0에서의 움직임 벡터를 mv0, CP1에서의 움직임 벡터를 mv1, 및 CP2에서의 움직임 벡터를 mv2라 나타낼 수 있다. 각 컨트롤 포인트의 좌표(CPi)는 (xi, yi), i=0, 1, 2로 정의할 수 있고, 각 컨트롤 포인트에서의 움직임 벡터는 mvi=(vxi, vyi), i=0, 1, 2와 같이 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 3개의 CP는 좌상단 샘플 포지션, 우상단 샘플 포지션, 및 좌하단 샘플 포지션에 각각 분포할 수 있으며, 3개의 CP는 상술한 바와 다르게 위치할 수 있다. 예를 들어, CP0는 우상단 샘플 포지션에 위치할 수 있으며, CP1은 좌상단 샘플 포지션에 위치할 수 있고, CP2는 좌하단 샘플 포지션에 위치할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우, 아래의 과정은 각 CP의 위치를 고려하여 유사하게 수행될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H인 경우, 현재 블록의 좌하단 샘플 포지션의 좌표를 (0, 0)이라고 가정하면, CP0의 좌표는 (0, H)로, CP1의 좌표는 (W, H)로, CP2의 좌표는 (0, 0)으로 나타낼 수 있다. 여기서 W 및 H는 서로 다른 값일 가질 수 있으나, 동일한 값을 가질 수도 있으며, (0, 0)의 기준이 다르게 설정될 수도 있다.
도 10과 같이, 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터를 어파인 움직임 예측 방법에 사용하는 어파인 움직임 모델은 3개의 움직임 벡터에 따른 6개의 파라미터를 이용하므로 6-파라미터 어파인 움직임 모델이라 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 샘플 단위의 움직임 벡터는 샘플의 위치 및 어파인 움직임 벡터 필드(affine MVF)에 의해 결정될 수 있다. 어파인 움직임 벡터 필드는 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위의 움직임 벡터를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 현재 블록으로부터 시간적 및/또는 공간적 주변 블록 중 참조 블록을 결정할 수 있으며, 참조 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터 예측자로 이용하고, 현재 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자와 움직임 벡터 차분으로 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 움직임 벡터 예측자를 위한 인덱스 및 움직임 벡터 차분을 시그널링할 수 있다.
본 발명이 일 실시예는 인코딩 시 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터 및 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터 예측자를 기반으로 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터 차분을 도출할 수 있고, 디코딩 시 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터 예측자 및 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터 차분을 기반으로 3개의 CP에 따른 3개의 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 다시 말해, 각 CP에서 움직임 벡터는 수학식 4와 같이 움직임 벡터 예측자 및 움직임 벡터 차분의 합으로 구성될 수 있다.
Figure PCTKR2019004334-appb-M000004
수학식 4에서 mvp0, mvp1 및 mvp2 는 CP0, CP1 및 CP2 각각에서의 움직임 벡터 예측자(MVP, Motion Vector Predictor)를 나타낼 수 있고, mvd0, mvd1 및 mvd2는 CP0, CP1 및 CP2 각각에서의 움직임 벡터 차분(MVD, Motion Vector Difference)를 나타낼 수 있다. 여기서 mvp는 CPMVP로, mvd는 CPMVD로 지칭할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 어파인 모드에 따른 인터 예측 방법은 각 CP에서의 인덱스 및 움직임 벡터 차분(mvd0, mvd1 및 mvd2)을 코딩 및 디코딩할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예는 현재 블록의 CP0, CP1 및 CP2 각각에서의 mvd0, mvd1 및 mvd2과 인덱스에 따른 mvp0, mvp1 및 mvp2를 기반으로 CP0, CP1 및 CP2에서의 움직임 벡터를 도출할 수 있으며, CP0, CP1 및 CP2에서의 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위의 움직임 벡터를 도출하여 인터 예측을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 어파인 움직임 예측 방법은 3개의 움직임 벡터 차분 중 하나의 움직임 벡터 차분, 상기 하나의 움직임 벡터 차분과 다른 움직임 벡터 차분 간의 차분(DMVD, Difference of two MVDs) 및 상기 하나의 움직임 벡터 차분과 또 다른 움직임 벡터 차분 간의 차분(DMVD)을 이용할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명의 다른 실시예는 3개의 CP에 따라 mvd0, mvd1 및 mvd2가 도출되는 경우, mvd0 및 2개의 DMVD(mvd0 - mvd1 및 mvd0 - mvd2)를 시그널링하여 인터 예측을 수행할 수 있으며, mvd1 및 2개의 DMVD(mvd0 - mvd1 및 mvd1 - mvd2)를 시그널링하여 인터 예측을 수행할 수 있고, mvd2 및 2개의 DMVD(mvd0 - mvd2 및 mvd1 - mvd2)를 시그널링하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 여기서 2개의 DMVD는 편의상 어느 하나의 DMVD를 제1 DMVD(DMVD1)로 다른 하나의 DMVD를 제2 DMVD(DMVD2)로 지칭할 수 있다. 또한, mvd0 및 2개의 DMVD(mvd0 - mvd1 및 mvd0 - mvd2)를 코딩 및 디코딩하는 경우, mvd0는 CP0에 대한 MVD로, DMVD(mvd0 - mvd1)는 CP1에 대한 DMVD로, DMVD(mvd0 - mvd2)는 CP2에 대한 DMVD로 지칭할 수도 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예는 하나의 mvd 및 둘의 DMVD를 기반으로 3개의 mvd(예를 들어, mvd0, mvd1 및 mvd2)를 도출할 수 있으며, 이와 함께 3개의 CP(예를 들어, CP0, CP1 및 CP2)에 대한 인덱스에 따른 움직임 벡터 예측자를 기반으로 3개의 CP 각각에서의 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 3개의 CP에서의 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위의 움직임 벡터를 도출하여 인터 예측을 수행할 수 있다.
도 10과 함께 설명한 본 발명의 다른 실시예는 움직임 벡터 코딩을 효율적으로 수행하기 위해 도 9과 함께 설명한 미디언 예측자(median predictor)를 이용한 방법이 적응적으로 적용될 수 있으며, 이 경우 도 9과 함께 설명한 방법에서 mvp2를 도출하는 과정은 생략될 수 있다.
이하, 본 발명의 설명에서 CP0, CP1, CP2는 각각 제1 CP, 제2 CP, 제3 CP와 같이 나타낼 수도 있으며, 각 CP에 따른 움직임 벡터(MV), 움직임 벡터 예측자(MVP), 및 움직임 벡터 차분(MVD) 등도 위와 같이 나타낼 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 인코딩 장치에 의한 비디오 인코딩 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 11에서 개시된 방법은 도 1에서 개시된 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 11의 S1100 내지 S1120은 인코딩 장치의 예측부에 의하여 수행될 수 있고, S1130은 인코딩 장치의 엔트로피 인코딩부에 의하여 수행될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출한다(S1100). 인코딩 장치는 현재 블록에 어파인 움직임 예측이 적용되는 경우, CP들을 도출할 수 있으며, CP들은 실시예에 따라 2개 또는 3개일 수 있다.
예를 들어, CP들이 2개인 경우 CP들은 현재 블록의 좌상단 샘플 포지션 및 우상단 샘플 포지션에 각각 위치할 수 있고, 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 H 및 W이고 좌하단 샘플 포지션의 좌표 성분을 (0, 0)라고 가정하면, CP들의 좌표 성분은 각각 (0, H) 및 (W, H)일 수 있다.
예를 들어, CP들이 3개인 경우, CP들은 현재 블록의 좌상단 샘플 포지션, 우상단 샘플 포지션 및 좌하단 샘플 포지션에 각각 위치할 수 있고, 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 H 및 W이고 좌하단 샘플 포지션의 좌표 성분을 (0, 0)라고 가정하면, CP들의 좌표 성분은 각각 (0, H), (W, H) 및 (0, 0)일 수 있다.
인코딩 장치는 CP들에 대한 MVP를 도출한다(S1110). 예를 들어, 인코딩 장치는 도출한 CP들이 2개인 경우, 2개의 움직임 벡터들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 도출한 CP들이 3개인 경우, 3개의 움직임 벡터들을 획득할 수 있다. CP에 대한 MVP는 주변 블록을 기반으로 도출될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 도 7 및 도 9와 함께 상술하였다.
예를 들어, 인코딩 장치는 제1 CP 및 제2 CP가 도출된 경우, 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 제1 CP에 대한 제1 MVP 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출할 수 있다고, 제3 CP가 더 도출된 경우, 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 제3 MVP를 더 도출할 수 있다.
예를 들어, 인코딩 장치는 제1 CP, 제2 CP 및 제3 CP가 도출된 경우, 제1 CP에 대한 제1 MVP 및 제2 CP에 대한 제2 MVP를 기반으로 제3 CP에 대한 제3 MVP를 도출할 수 있고, 제3 CP의 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 제3 MVP를 도출할 수도 있다.
인코딩 장치는 하나의 MVD(Motion Vector Difference) 및 적어도 하나의 DMVD(Difference of two MVDs)를 도출한다(S1120). 움직임 벡터 차분(MVD)은 움직임 벡터(MV) 및 움직임 벡터 예측자(MVP)를 기반으로 도출될 수 있으며, 이를 위해 인코딩 장치는 각 CP의 움직임 벡터도 도출할 수 있다. 움직임 벡터 차분들 간의 차분(DMVD)은 복수의 움직임 벡터 차분들을 기반으로 도출될 수 있다.
예를 들어, CP들이 2개인 경우, 인코딩 장치는 하나의 MVD 및 하나의 DMVD를 도출할 수 있다. 인코딩 장치는 2개의 CP들의 움직임 벡터 및 2개의 MVP로부터 2개의 MVD를 도출할 수 있다. 또한, 2개의 MVD 중 코딩할 어느 하나의 MVD를 선택할 수 있고, 이를 기준으로 2개의 MVD 간의 차분(DMVD)을 도출할 수 있다.
예를 들어, 제1 CP 및 제2 CP가 도출된 경우, 인코딩 장치는 제1 CP에 대한 제1 MVD를 도출할 수 있고, 제2 CP에 대한 DMVD를 도출할 수 있다. 여기서 제2 CP에 대한 DMVD는 제1 MVD 및 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타낼 수 있으며, 제1 MVD가 기준이 될 수 있다.
예를 들어, CP들이 3개인 경우, 인코딩 장치는 하나의 MVD 및 둘의 DMVD를 도출할 수 있다. 인코딩 장치는 3개의 CP들의 움직임 벡터 및 참조 블록에 따른 3개의 MVP로부터 3개의 MVD를 도출할 수 있으며, 3개의 MVD 중 코딩할 어느 하나의 MVD를 선택할 수 있다. 또한 인코딩 장치는 선택한 하나의 MVD와 나머지 하나의 MVD 간의 차분(DMVD1) 및 선택한 하나의 MVD와 다른 나머지 하나의 MVD 간의 차분(DMVD2)을 도출할 수 있다.
예를 들어, 제3 CP가 더 도출된 경우, 인코딩 장치는 제1 CP에 대한 제1 MVD를 도출할 수 있고, 제2 CP에 대한 DMVD 및 제3 CP에 대한 DMVD를 도출할 수 있다. 여기서 제2 CP에 대한 DMVD는 제1 MVD 및 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타낼 수 있으며, 제3 CP에 대한 DMVD는 제1 MVD 및 제3 CP에 대한 제3 MVD의 차분을 나타낼 수 있고, 제1 MVD가 기준이 될 수 있다.
예를 들어, 제3 CP가 더 도출된 경우, 인코딩 장치는 제1 MVP, 제2 MVP, 및 제3 MVP를 기반으로 미디언 값을 도출할 수 있으며, 이 경우, 제3 MVD 및 제3 CP에 대한 DMVD등은 도출되지 않을 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 9와 함께 상술하였다.
인코딩 장치는 하나의 MVD 및 적어도 하나의 DMVD를 기반으로 인코딩하여 비트스트림을 출력한다(S1130). 인코딩 장치는 인터 예측을 위해 하나의 MVD 및 적어도 하나의 DMVD와 움직임 벡터 예측자를 위한 인덱스를 포함하여 현재 블록에 대한 비트스트림을 생성 및 출력할 수 있다.
예를 들어, CP들이 2개인 경우, 인코딩 장치는 2개의 CP의 움직임 벡터 예측자를 위한 인덱스와 2개의 CP 중 어느 하나에 대한 움직임 벡터 차분 및 2개의 CP에 대한 움직임 벡터 차분들 간의 차분을 포함하여 현재 블록에 대한 비트스트림을 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 CP 및 제2 CP가 도출된 경우, 인코딩 장치는 제1 MVD에 관한 정보 및 제2 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하여 비트스트림을 출력할 수 있다.
예를 들어, CP들이 3개인 경우, 인코딩 장치는 3개의 CP의 움직임 벡터 예측자를 위한 인덱스와 3개의 CP 중 하나의 CP에 대한 움직임 벡터 차분, 상기 하나의 CP에 대한 움직임 벡터 차분과 다른 CP에 대한 움직임 벡터 차분 간의 차분 및 상기 하나의 CP에 대한 움직임 벡터 차분과 또 다른 CP에 대한 움직임 벡터 차분 간의 차분을 포함하여 현재 블록에 대한 비트스트림을 생성할 수 있다.
예를 들어, 제3 CP가 더 도출된 경우, 인코딩 장치는 상기 영상 정보에 제3 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 더 포함할 수 있고, 영상 정보를 이코딩하여 비트스트림을 출력할 수 있다.
예를 들어, 제3 CP가 더 도출되고, 미디언 값을 도출한 경우, 인코딩 장치는 제1 MVD에 관한 정보 및 제2 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하여 비트스트림을 출력할 수 있으며, 상기 영상 정보에 제3 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 더 포함하지 않을 수 있다.
인코딩 장치에 의해 생성 및 출력된 비트스트림은 네트워크 또는 저장매체를 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 디코딩 장치에 의한 인터 예측 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 12에서 개시된 방법은 도 2에서 개시된 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 12의 S1200, S1210, S1230 및 S1240은 디코딩 장치의 예측부에 의하여 수행될 수 있고, S1220은 디코딩 장치의 엔트로피 디코딩부에 의하여 수행될 수 있다. 여기서 S1220은 S1200 및 S1210보다 우선적으로 수행될 수도 있다.
디코딩 장치는 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출한다(S1200). 디코딩 장치는 현재 블록에 어파인 움직임 예측이 적용되는 경우, CP들을 도출할 수 있으며, CP들은 실시예에 따라 2개 또는 3개일 수 있다.
예를 들어, CP들이 2개인 경우 CP들은 현재 블록의 좌상단 샘플 포지션 및 우상단 샘플 포지션에 각각 위치할 수 있고, 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 H 및 W이고 좌하단 샘플 포지션의 좌표 성분을 (0, 0)라고 가정하면, CP들의 좌표 성분은 각각 (0, H) 및 (W, H)일 수 있다.
예를 들어, CP들이 3개인 경우, CP들은 현재 블록의 좌상단 샘플 포지션, 우상단 샘플 포지션 및 좌하단 샘플 포지션에 각각 위치할 수 있고, 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 H 및 W이고 좌하단 샘플 포지션의 좌표 성분을 (0, 0)라고 가정하면, CP들의 좌표 성분은 각각 (0, H), (W, H) 및 (0, 0)일 수 있다.
디코딩 장치는 CP들에 대한 MVP를 도출한다(S1210). 예를 들어, 디코딩 장치는 도출한 CP들이 2개인 경우, 2개의 움직임 벡터들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치는 도출한 CP들이 3개인 경우, 3개의 움직임 벡터들을 획득할 수 있다. CP에 대한 MVP는 주변 블록을 기반으로 도출될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 도 7 및 도 9와 함께 상술하였다.
예를 들어, 디코딩 장치는 제1 CP 및 제2 CP가 도출된 경우, 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 제1 CP에 대한 제1 MVP 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출할 수 있다고, 제3 CP가 더 도출된 경우, 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 제3 MVP를 더 도출할 수 있다.
예를 들어, 디코딩 장치는 제1 CP, 제2 CP 및 제3 CP가 도출된 경우, 제1 CP에 대한 제1 MVP 및 제2 CP에 대한 제2 MVP를 기반으로 제3 CP에 대한 제3 MVP를 도출할 수 있고, 제3 CP의 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 제3 MVP를 도출할 수도 있다.
디코딩 장치는 하나의 MVD 및 적어도 하나의 DMVD를 디코딩한다(S1220). 디코딩 장치는 수신한 비트스트림을 기반으로 하나의 MVD 및 적어도 하나의 DMVD를 디코딩하여 하나의 MVD 및 적어도 하나의 DMVD를 획득할 수 있다. 여기서 비트스트림은 CP들의 움직임 벡터 예측자를 위한 인덱스를 포함할 수 있다. 비트스트림은 네트워크 또는 저장매체를 통하여 인코딩 장치로부터 수신될 수 있다.
예를 들어, CP들이 2개인 경우, 디코딩 장치는 하나의 MVD 및 하나의 DMVD를 디코딩할 수 있고, CP들이 3개인 경우, 하나의 MVD 및 둘의 DMVD를 디코딩할 수 있다. 여기서 DMVD는 두 개의 MVD 간의 차분을 의미할 수 있다.
예를 들어, 제1 CP 및 제2 CP를 도출한 경우, 디코딩 장치는 제1 CP에 대한 제1 MVD를 디코딩할 수 있고, 제2 CP에 대한 DMVD를 디코딩할 수 있다. 여기서 제2 CP에 대한 DMVD는 제1 MVD 및 제2 CP에 대한 제2 MVD 간의 차분을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 제3 CP를 더 도출한 경우, 디코딩 장치는 제1 CP에 대한 제1 MVD를 디코딩할 수 있고, 제2 CP에 대한 DMVD 및 제3 CP에 대한 DMVD를 디코딩할 수 있다. 여기서 제2 CP에 대한 DMVD는 제1 MVD 및 제2 CP에 대한 제2 MVD 간의 차분을 나타낼 수 있고, 제3 CP에 대한 DMVD는 제1 MVD 및 제3 CP에 대한 제3 MVD 간의 차분을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 제3 CP를 더 도출하고, 미디언 값을 이용하는 경우, 디코딩 장치는 제1 CP에 대한 제1 MVD를 디코딩할 수 있고, 제2 CP에 대한 DMVD를 디코딩할 수 있다. 여기서 제3 CP에 대한 DMVD는 디코딩하지 않을 수 있다.
디코딩 장치는 CP들에 대한 MVP, 하나의 MVD 및 적어도 하나의 DMVD를 기반으로 CP들에 대한 움직임 벡터들을 도출한다(S1230). CP들에 대한 움직임 벡터들은 움직임 벡터 차분(MVD) 및 움직임 벡터 예측자(MVP)를 기반으로 도출될 수 있으며, 움직임 벡터 차분은 움직임 벡터 차분들 간의 차분(DMVD)을 기반으로 도출될 수 있다.
예를 들어, CP들이 2개인 경우, 디코딩 장치는 하나의 MVD 및 하나의 DMVD를 수신할 수 있으며, 이를 기반으로 2개의 CP에 따른 2개의 MVD를 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 2개의 CP에 대한 인덱스를 함께 수신할 수 있으며, 이를 기반으로 2개의 MVP를 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 2개의 MVD 및 2개의 MVP를 기반으로 2개의 CP에 대한 움직임 벡터들을 각각 도출할 수 있다.
예를 들어, 제1 CP 및 제2 CP를 도출한 경우, 디코딩 장치는 제1 MVD 및 제1 MVP를 기반으로 제1 MV를 도출할 수 있으며, 제1 MVD 및 제2 CP에 대한 DMVD를 기반으로 제2 CP에 대한 제2 MVD를 도출할 수 있고, 제2 MVD 및 제2 MVP를 기반으로 제2 MV를 도출할 수 있다.
예를 들어, CP들이 3개인 경우, 디코딩 장치는 하나의 MVD 및 둘의 DMVD를 수신할 수 있으며, 이를 기반으로 3개의 CP에 따른 3개의 MVD를 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 3개의 CP에 대한 인덱스를 함께 수신할 수 있으며, 이를 기반으로 3개의 MVP를 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 3개의 MVD 및 3개의 MVP를 기반으로 3개의 CP에 대한 움직임 벡터들을 각각 도출할 수 있다.
예를 들어, 제3 CP를 더 도출하고 제3 MVP를 도출한 경우, 디코딩 장치는 제1 MVD 및 제3 CP에 대한 DMVD를 기반으로 제3 CP에 대한 제3 MVD를 도출할 수 있고, 제3 MVD 및 제3 MVP를 기반으로 제3 MV를 도출할 수 있다.
예를 들어, 제3 CP를 더 도출하고, 미디언 값이 제1 MVP와 같을 경우, 디코딩 장치는 제1 MVD 및 제1 MVP를 기반으로 제1 MV를 도출할 수 있으며, 제1 MVD 및 제2 CP에 대한 DMVD를 기반으로 제2 CP에 대한 제2 MVD를 도출할 수 있고, 제2 MVD 및 제2 MVP를 기반으로 제2 MV를 도출할 수 있다.
예를 들어, 제3 CP를 더 도출하고, 미디언 값이 제2 MVP와 같을 경우, 디코딩 장치는 제2 MVD 및 제2 MVP를 기반으로 제2 MV를 도출할 수 있으며, 제2 MVD 및 제1 CP에 대한 DMVD를 기반으로 제1 CP에 대한 제1 MVD를 도출할 수 있고, 제1 MVD 및 제1 MVP를 기반으로 제1 MV를 도출할 수 있다.
예를 들어, 제3 CP를 더 도출하고, 미디언 값이 제3 MVP와 같을 경우, 디코딩 장치는 미디언 값이 제1 MVP와 같을 경우 및 미디언 값이 제2 MVP와 같을 경우 중 어느 하나에 따라 제1 MV 및 제2 MV를 도출할 수 있다. 미디언 값이 제1 MVP와 같을 경우 및 미디언 값이 제2 MVP와 같을 경우 중 어느 하나를 결정하는 것은 미리 정의될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 9와 함께 상술하였다.
디코딩 장치는 움직임 벡터들을 기반으로 현재 블록에 대한 예측된 블록을 생성한다(S1240). 디코딩 장치는 각 CP들의 움직임 벡터들을 기반으로 어파인 움직임 벡터 필드(affine MVF)를 도출할 수 있으며, 이를 기반으로 샘플 단위의 움직임 벡터를 도출하여 인터 예측을 수행할 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타내어진 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명에 따른 인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 예를 들어 TV, 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱박스, 디스플레이 장치 등의 영상 처리를 수행하는 장치에 포함될 수 있다.
본 발명에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 인터 예측 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 제1 CP 및 제2 CP를 포함하는 단계;
    상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하는 단계;
    상기 제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 디코딩하는 단계;
    상기 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 디코딩하는 단계;
    상기 제1 MVP 및 상기 제1 MVD를 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MV(Motion Vector)를 도출하는 단계;
    상기 제2 MVP 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD를 기반으로 상기 제2 CP에 대한 제2 MV를 도출하는 단계; 및
    상기 제1 MV 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측된 블록을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 CP는 상기 현재 블록의 좌상단(top-left) 샘플 포지션에 위치하고, 상기 제2 CP는 상기 현재 블록의 우상단(top-right) 샘플 포지션에 위치하는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 CP들은 제3 CP들을 더 포함하고,
    상기 인터 예측 방법은,
    상기 제3 CP에 대한 제3 MVP를 도출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 CP는 상기 현재 블록의 좌하단(bottom-left) 샘플 포지션에 위치하는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 MVP는 상기 제1 MVP 및 상기 제2 MVP를 기반으로 도출되는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 MVP는 다음 수식을 기반으로 도출되고,
    Figure PCTKR2019004334-appb-I000001
    상기 mvp0x 및 mvp0y는 상기 제1 MVP의 x 및 y 성분이고, 상기 mvp1x 및 mvp1y는 상기 제2 MVP의 x 및 y 성분이고, 상기 mvp2x 및 mvp2y는 상기 제3 MVP의 x 및 y 성분이고, 상기 h 및 w는 상기 현재 블록의 높이 및 너비인 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3 MVP는 상기 제3 CP의 주변 블록들을 기반으로 도출되는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVP, 상기 제2 MVP, 및 상기 제3 MVP를 기반으로 도출되는 미디언(median) 값과 상기 제1 MVP가 동일한 경우, 상기 제2 CP에 대한 DMVD가 디코딩되는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 인터 예측 방법은,
    상기 제3 CP에 대한 DMVD를 디코딩하는 단계; 및
    상기 제3 MVP 및 상기 제3 CP에 대한 DMVD를 기반으로 상기 제3 CP에 대한 제3 MV를 도출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 예측된 블록은 상기 제3 MV를 더 기반으로 생성되고,
    상기 제3 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제3 CP에 대한 제3 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  10. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 제1 CP 및 제2 CP를 포함하는 단계;
    상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하는 단계;
    상기 제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 도출하는 단계;
    상기 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 도출하는 단계; 및
    상기 제1 MVD에 관한 정보 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하여 비트스트림을 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 영상 인코딩 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 CP들은 제3 CP들을 더 포함하고,
    상기 인터 예측 방법은,
    상기 제3 CP에 대한 제3 MVP를 도출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 인코딩 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 영상 인코딩 방법은,
    상기 제3 CP에 대한 DMVD를 도출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 영상 정보는 상기 제3 CP에 대한 DMVD에 관한 정보를 더 포함하고,
    상기 제3 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제3 CP에 대한 제3 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 영상 인코딩 방법.
  13. 인터 예측 방법을 수행하는 디코딩 장치에 있어서,
    제1 CP에 대한 제1 MVD(Motion Vector Difference)를 디코딩하고, 제2 CP에 대한 DMVD(Difference of two MVDs)를 디코딩하는 엔트로피 디코딩부; 및
    현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(CP, Control Point)들을 도출하되, 상기 CP들은 상기 제1 CP 및 상기 제2 CP를 포함하고, 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MVP(Motion Vector Predictor) 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVP를 도출하고, 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MVD를 기반으로 상기 제1 CP에 대한 제1 MV(Motion Vector)를 도출하고, 상기 제2 MVP 및 상기 제2 CP에 대한 DMVD를 기반으로 상기 제2 CP에 대한 제2 MV를 도출하고, 상기 제1 MV 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측된 블록을 생성하는 예측부를 포함하고,
    상기 제2 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제2 CP에 대한 제2 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 CP들은 제3 CP들을 더 포함하고,
    상기 예측부는 상기 제3 CP에 대한 제3 MVP를 더 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 엔트로피 디코딩부는 상기 제3 CP에 대한 DMVD를 더 디코딩하고,
    상기 예측부는 상기 제3 MVP 및 상기 제3 CP에 대한 DMVD를 기반으로 상기 제3 CP에 대한 제3 MV를 더 도출하고,
    상기 예측된 블록은 상기 제3 MV를 더 기반으로 생성되고,
    상기 제3 CP에 대한 DMVD는 상기 제1 MVD 및 상기 제3 CP에 대한 제3 MVD의 차분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 디코딩 장치.
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