WO2020055159A1 - 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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

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WO2020055159A1
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intra prediction
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mpm
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이령
김승환
허진
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a method for processing a still image or a video, and more particularly, to a method for encoding / decoding a still image or a video based on an intra prediction mode and an apparatus supporting the same.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or storing it in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as video, image, and audio may be the subject of compression encoding, and a technique for performing compression encoding on an image is referred to as video image compression.
  • Next-generation video content will have the characteristics of high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. In order to process such content, a huge increase in terms of memory storage, memory access rate and processing power will be produced.
  • the 3 MPM lists used in the conventional image compression technique are not sufficient to indicate the diversity of the increased intra prediction mode.
  • six MPM lists including a function of searching for all defined neighbor locations and a pruning check function until a predetermined number of MPM candidates (or a length of the MPM list) is satisfied, and thus, the complexity is excessively high, and thus greatly affects throughput. Can be crazy.
  • an MPM flag indicating whether a Most Probable Mode (MPM) is applied to a current block, wherein the MPM is Indicates a mode in which the intra prediction mode of the current block is derived from the intra predicted block around the current block;
  • MPM is applied to the current block, constructing an MPM list based on whether intra prediction modes of the left and upper neighboring blocks of the current block satisfy predefined conditions;
  • MPM index indicating a specific intra prediction mode in the MPM list;
  • generating a prediction block of the current block using an intra prediction mode specified by the MPM index is
  • the left neighboring block is set as a block including pixels horizontally adjacent to the lower left sample in the current block
  • the upper neighboring block is a block including pixels adjacent vertically of the upper right sample in the current block.
  • the constructing of the MPM list may further include constructing any one MPM list among a specific number of MPM lists based on four predefined conditions.
  • the constructing of the MPM list includes: constructing a first MPM list when the first condition is satisfied; Constructing a second MPM list when the second condition and the third condition are satisfied without satisfying the first condition; Constructing a third MPM list when the first condition and the third condition are not satisfied, and the second condition and the fourth condition are satisfied; Constructing a fourth MPM list when the first condition, the third condition, and the fourth condition are not satisfied, and the second condition is satisfied; And when the first condition and the second condition are not satisfied, configuring a fifth MPM list.
  • the first condition is set to whether the intra prediction mode of the left and right neighboring blocks is less than or equal to the DC mode, and the second condition is that the intra prediction modes of the left and right neighboring blocks are not the same. It is set whether or not, the third condition is set whether the intra prediction mode of the left or the right neighboring block is less than or equal to the DC mode, and the fourth condition is the intra prediction mode of the left and the right neighboring blocks.
  • the difference between a maximum mode indicating a mode with a large mode index value and a minimum mode indicating a mode having a small mode index value among intra prediction modes of the left and right neighboring blocks is set to be smaller than a predetermined specific value. You can.
  • an apparatus for decoding an image based on an intra prediction mode comprising: a memory storing the video signal; And a processor coupled with the memory, wherein the processor acquires an MPM flag indicating whether Most Probable Mode (MPM) is applied to the current block, where the MPM is intra prediction of the current block.
  • the mode indicates a mode derived from an intra-predicted block around the current block.
  • MPM is applied to the current block, whether the intra-prediction mode of the left and upper neighboring blocks of the current block satisfies predefined conditions.
  • a MPM list is constructed based on the MPM index, an MPM index indicating a specific intra prediction mode is obtained in the MPM list, and the prediction block of the current block is obtained by using the intra prediction mode specified by the MPM index.
  • FIG. 1 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a schematic block diagram of an encoding device in which encoding of a video / image signal is performed.
  • FIG. 2 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a schematic block diagram of a decoding apparatus in which decoding of a video / image signal is performed.
  • 3 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a view showing an example of a multi-type tree structure.
  • FIG. 4 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a signaling mechanism of partition partitioning information of a quadtree with nested multi-type tree structure.
  • FIG. 5 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method of dividing a CTU into multiple CUs based on a quadtree and nested multi-type tree structure.
  • FIG. 6 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method for limiting ternary-tree partitioning.
  • FIG. 7 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating redundant splitting patterns that may occur in binary tree splitting and ternary tree splitting.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating an intra prediction-based video / video encoding method according to an embodiment of the present invention and an intra prediction unit in an encoding device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an intra prediction-based video / image decoding method according to an embodiment of the present invention and an intra prediction unit in a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 are views illustrating a prediction direction of an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • FIG 14 shows an example of a neighboring block used as an MPM candidate according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list based on predefined conditions according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list according to predefined conditions using a shared list according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list based on predefined conditions according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list based on predefined conditions according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 19 is a flowchart illustrating a method of generating an intra prediction block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 21 is an embodiment to which the present invention is applied and shows an example of a block diagram of an apparatus for processing a video signal.
  • 18 shows a video coding system to which the present invention is applied.
  • FIG. 22 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a structure diagram of a content streaming system.
  • the term 'processing unit' in the present specification means a unit in which encoding / decoding processing processes such as prediction, transformation, and / or quantization are performed.
  • the processing unit may be referred to as a 'processing block' or a 'block'.
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for a luminance component and a unit for a chroma component.
  • the processing unit may correspond to a coding tree unit (CTU), a coding unit (CU), a prediction unit (PU), or a transform unit (TU).
  • CTU coding tree unit
  • CU coding unit
  • PU prediction unit
  • TU transform unit
  • the processing unit may be interpreted as a unit for a luma component or a unit for a chroma component.
  • the processing unit may include a coding tree block (CTB) for a luminance component, a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB). ).
  • CB coding tree block
  • PU prediction block
  • TB transform block
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for a luminance component and a unit for a chroma component.
  • processing unit is not necessarily limited to square blocks, and may be configured in a polygonal shape having three or more vertices.
  • a pixel or a pixel is referred to as a sample in this specification.
  • using a sample may mean using a pixel value or a pixel value.
  • FIG. 1 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a schematic block diagram of an encoding device in which encoding of a video / image signal is performed.
  • the encoding apparatus 100 includes an image segmentation unit 110, a subtraction unit 115, a conversion unit 120, a quantization unit 130, an inverse quantization unit 140, and an inverse conversion unit 150, It may be configured to include an adder 155, a filtering unit 160, a memory 170, an inter prediction unit 180, an intra prediction unit 185, and an entropy encoding unit 190.
  • the inter prediction unit 180 and the intra prediction unit 185 may be collectively referred to as a prediction unit.
  • the prediction unit may include an inter prediction unit 180 and an intra prediction unit 185.
  • the transform unit 120, the quantization unit 130, the inverse quantization unit 140, and the inverse transform unit 150 may be included in a residual processing unit.
  • the residual processing unit may further include a subtraction unit 115.
  • the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, the intra prediction unit 185, and the entropy encoding unit 190 may be configured by one hardware component (for example, an encoder or processor).
  • the memory 170 may include a decoded picture buffer (DPB), or may be configured by a digital storage medium.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image splitter 110 may divide the input image (or picture, frame) input to the encoding apparatus 100 into one or more processing units.
  • the processing unit may be called a coding unit (CU).
  • the coding unit may be recursively divided according to a quad-tree binary-tree (QTBT) structure from a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU).
  • QTBT quad-tree binary-tree
  • CTU coding tree unit
  • LCU largest coding unit
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure and / or a binary tree structure.
  • a quad tree structure may be applied first, and a binary tree structure may be applied later.
  • a binary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to the present invention can be performed based on the final coding unit that is no longer split.
  • the maximum coding unit may be directly used as a final coding unit based on coding efficiency according to image characteristics, or the coding unit may be recursively divided into coding units having a lower depth than optimal if necessary.
  • the coding unit of the size of can be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include procedures such as prediction, transformation, and reconstruction, which will be described later.
  • the processing unit may further include a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • the prediction unit and the transform unit may be partitioned or partitioned from the above-described final coding unit, respectively.
  • the prediction unit may be a unit of sample prediction
  • the transformation unit may be a unit for deriving a transform coefficient and / or a unit for deriving a residual signal from the transform coefficient.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as a block or area depending on the case.
  • the MxN block may represent samples of M columns and N rows or a set of transform coefficients.
  • the sample may generally represent a pixel or a pixel value, and may indicate only a pixel / pixel value of a luma component or only a pixel / pixel value of a saturation component.
  • the sample may be used as a term for one picture (or image) corresponding to a pixel or pel.
  • the encoding apparatus 100 subtracts a prediction signal (a predicted block, a prediction sample array) output from the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 from the input image signal (original block, original sample array)
  • a signal residual signal, residual block, residual sample array
  • a unit that subtracts a prediction signal (a prediction block, a prediction sample array) from an input image signal (original block, original sample array) in the encoder 100 may be referred to as a subtraction unit 115.
  • the prediction unit may perform prediction on a block to be processed (hereinafter, referred to as a current block), and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied in units of a current block or CU. As described later in the description of each prediction mode, the prediction unit may generate various information regarding prediction, such as prediction mode information, and transmit it to the entropy encoding unit 190.
  • the prediction information may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 185 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located apart depending on a prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the non-directional mode may include, for example, a DC mode and a planar mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes depending on the degree of detail of the prediction direction. However, this is an example, and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 185 may determine a prediction mode applied to the current block using a prediction mode applied to neighboring blocks.
  • the inter prediction unit 180 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • the reference picture including the reference block and the reference picture including the temporal neighboring block may be the same or different.
  • the temporal neighboring block may be referred to by a name such as a collocated reference block or a colCU, and a reference picture including the temporal neighboring block may be called a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 180 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks, and provides information indicating which candidate is used to derive the motion vector and / or reference picture index of the current block. Can be created. Inter prediction may be performed based on various prediction modes. For example, in the case of the skip mode and the merge mode, the inter prediction unit 180 may use motion information of neighboring blocks as motion information of the current block.
  • the residual signal may not be transmitted.
  • a motion vector of a current block is obtained by using a motion vector of a neighboring block as a motion vector predictor and signaling a motion vector difference. I can order.
  • the prediction signal generated by the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 may be used to generate a reconstructed signal or may be used to generate a residual signal.
  • the transform unit 120 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique may include at least one of a DCT (Discrete Cosine Transform), a DST (Discrete Sine Transform), a KLT (Karhunen-Loeve Transform), a GBT (Graph-Based Transform), or a CNT (Conditionally Non-linear Transform).
  • GBT refers to a transformation obtained from this graph when it is said that the relationship information between pixels is graphically represented.
  • CNT means a transform obtained by generating a predictive signal using all previously reconstructed pixels and based on it.
  • the transform process may be applied to pixel blocks having the same size of a square, or may be applied to blocks of variable sizes other than squares.
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits them to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 encodes a quantized signal (information about quantized transform coefficients) and outputs it as a bitstream. have. Information about the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 130 may rearrange block-type quantized transform coefficients into a one-dimensional vector form based on a coefficient scan order, and quantize the quantized transform coefficients based on the one-dimensional vector form. Information regarding transform coefficients may be generated.
  • the entropy encoding unit 190 may perform various encoding methods such as exponential Golomb (CAVLC), context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC).
  • the entropy encoding unit 190 may encode information necessary for video / image reconstruction (eg, values of syntax elements, etc.) together with the quantized transform coefficients together or separately.
  • the encoded information (ex. Encoded video / video information) may be transmitted or stored in units of network abstraction layer (NAL) units in the form of a bitstream.
  • NAL network abstraction layer
  • the network may include a broadcasting network and / or a communication network
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD.
  • the signal output from the entropy encoding unit 190 may be configured as an internal / external element of the encoding apparatus 100 by a transmitting unit (not shown) and / or a storing unit (not shown) for storing, or the transmitting unit It may be a component of the entropy encoding unit 190.
  • the quantized transform coefficients output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the residual signal may be reconstructed by applying inverse quantization and inverse transform to the quantized transform coefficients through the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150 in the loop.
  • the adder 155 adds the reconstructed residual signal to the predicted signal output from the inter predictor 180 or the intra predictor 185, so that the reconstructed signal (restored picture, reconstructed block, reconstructed sample array) Can be created. If there is no residual for the block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the adding unit 155 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, or may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described below.
  • the filtering unit 160 may apply subjective filtering to the reconstructed signal to improve subjective / objective image quality.
  • the filtering unit 160 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be a DPB of the memory 170, specifically, the memory 170 Can be stored in.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 160 may generate various information regarding filtering as described later in the description of each filtering method and transmit it to the entropy encoding unit 190.
  • the filtering information may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 170 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the inter prediction is applied through the encoding apparatus, prediction mismatch between the encoding apparatus 100 and the decoding apparatus can be avoided, and encoding efficiency can be improved.
  • the memory 170 DPB may store the modified reconstructed picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the memory 170 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or encoded) and / or motion information of blocks in a picture that has already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 180 for use as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of blocks reconstructed in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 185.
  • FIG. 2 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a schematic block diagram of a decoding apparatus in which decoding of a video / image signal is performed.
  • the decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse conversion unit 230, an addition unit 235, a filtering unit 240, a memory 250, and an inter It may be configured to include a prediction unit 260 and the intra prediction unit 265.
  • the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be collectively called a prediction unit. That is, the prediction unit may include an inter prediction unit 180 and an intra prediction unit 185.
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse conversion unit 230 may be collectively referred to as a residual processing unit. That is, the residual processing unit may include an inverse quantization unit 220 and an inverse conversion unit 230.
  • the entropy decoding unit 210, the inverse quantization unit 220, the inverse transform unit 230, the addition unit 235, the filtering unit 240, the inter prediction unit 260, and the intra prediction unit 265 described above are embodiments. It may be configured by one hardware component (for example, a decoder or processor). Also, the memory 170 may include a decoded picture buffer (DPB), or may be configured by a digital storage medium.
  • DPB decoded picture buffer
  • the decoding apparatus 200 may restore an image in response to a process in which the video / image information is processed in the encoding apparatus of FIG. 1.
  • the decoding apparatus 200 may perform decoding using a processing unit applied in the encoding apparatus.
  • the processing unit of decoding may be, for example, a coding unit, and the coding unit may be divided along a quad tree structure and / or a binary tree structure from a coding tree unit or a largest coding unit. Then, the decoded video signal decoded and output through the decoding apparatus 200 may be reproduced through the reproduction apparatus.
  • the decoding apparatus 200 may receive the signal output from the encoding apparatus of FIG. 1 in the form of a bitstream, and the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the entropy decoding unit 210 may parse the bitstream to derive information (eg, video / image information) necessary for image reconstruction (or picture reconstruction).
  • the entropy decoding unit 210 decodes information in a bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and quantizes a value of a syntax element required for image reconstruction and a transform coefficient for residual.
  • the CABAC entropy decoding method receives bins corresponding to each syntax element in the bitstream, and decodes the syntax element information to be decoded and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in the previous step.
  • the context model is determined by using, and the probability of occurrence of the 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. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model using the decoded symbol / bin information for the next symbol / bin context model after determining the context model.
  • the entropy decoding unit 210 performs entropy decoding.
  • the dual value that is, quantized transform coefficients and related parameter information may be input to the inverse quantization unit 220.
  • information related to filtering among information decoded by the entropy decoding unit 210 may be provided to the filtering unit 240.
  • a receiving unit (not shown) receiving a signal output from the encoding device may be further configured as an internal / external element of the decoding device 200, or the receiving unit may be a component of the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 may inverse quantize the quantized transform coefficients to output transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 220 may rearrange the quantized transform coefficients in a two-dimensional block form. In this case, the reordering may be performed based on the coefficient scan order performed by the encoding device.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization on the quantized transform coefficients by using a quantization parameter (for example, quantization step size information), and obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter for example, quantization step size information
  • the inverse transform unit 230 inversely transforms the transform coefficients to obtain a residual signal (residual block, residual sample array).
  • the prediction unit may perform prediction on the current block and generate a predicted block including prediction samples for the current block.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction is applied or inter prediction is applied to the current block based on information about the prediction output from the entropy decoding unit 210, and may determine a specific intra / inter prediction mode.
  • the intra prediction unit 265 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located apart depending on a prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the intra prediction unit 265 may determine a prediction mode applied to the current block using a prediction mode applied to neighboring blocks.
  • the inter prediction unit 260 may derive the predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block present in the reference picture.
  • the inter prediction unit 260 may construct a motion information candidate list based on neighboring blocks, and derive a motion vector and / or reference picture index of the current block based on the received candidate selection information.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes, and information on the prediction may include information indicating a mode of inter prediction for the current block.
  • the adding unit 235 adds the obtained residual signal to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the inter prediction unit 260 or the intra prediction unit 265, thereby restoring signals (restored pictures, reconstructed blocks). , A reconstructed sample array). If there is no residual for the block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the adding unit 235 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, or may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described below.
  • the filtering unit 240 may improve subjective / objective image quality by applying filtering to the reconstructed signal.
  • the filtering unit 240 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be a DPB of the memory 250, specifically, the memory 250 Can be transferred to.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the (corrected) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 250 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 260.
  • the memory 250 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or decoded) and / or motion information of blocks in a picture that has already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 260 to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of blocks reconstructed in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 265.
  • the embodiments described in the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, and the intra prediction unit 185 of the encoding apparatus 100 are respectively the filtering unit 240 and the inter prediction of the decoding apparatus 200. The same may be applied to the unit 260 and the intra prediction unit 265.
  • the video / image coding method according to this document may be performed based on various detailed technologies, and the detailed description of each detailed technology is as follows.
  • the techniques described below include prediction in the video / image encoding / decoding procedure described above and / or described below, residual processing ((inverse) transform, (inverse) quantization, etc.), syntax element coding, filtering, partitioning / partitioning, etc. It will be apparent to those skilled in the art that it may be involved in the relevant procedures.
  • the block partitioning procedure according to the present document is performed by the image segmentation unit 110 of the above-described encoding device, so that the partitioning-related information is (encoded) processed by the entropy encoding unit 190 and transmitted to the decoding device in the form of a bitstream.
  • the entropy decoding unit 210 of the decoding apparatus derives a block partitioning structure of the current picture based on the partitioning-related information obtained from the bitstream, and based on this, a series of procedures for decoding the image (ex. Prediction, residual Processing, block reconstruction, in-loop filtering, etc.).
  • the CTU may correspond to a coding tree block (CTB).
  • CTB coding tree block
  • the CTU may include a coding tree block of luma samples and two coding tree blocks of corresponding chroma samples.
  • the CTU may include two corresponding blocks of chroma samples and an NxN block of luma samples.
  • the maximum allowable size of the CTU for coding and prediction may be different from the maximum allowable size of the CTU for transformation.
  • the maximum allowable size of the luma block in the CTU may be 128x128.
  • the CTU may be divided into CUs based on a quad-tree (QT) structure.
  • the quadtree structure may be referred to as a quaternary tree structure. This is to reflect various local characteristics.
  • the CTU can be divided based on multi-type tree structure division including a binary tree (BT) and a ternary tree (TT) as well as a quad tree.
  • the QTBT structure may include a quadtree and binary tree based partitioning structure
  • the QTBTTT may include a quadtree, binary tree and ternary tree based partitioning structure.
  • the QTBT structure may include a quadtree, binary tree, and ternary tree based splitting structure.
  • the CU can have a square or rectangular shape.
  • the CTU can be first divided into a quadtree structure. Thereafter, leaf nodes having a quadtree structure may be additionally divided by a multi-type tree structure.
  • 3 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a view showing an example of a multi-type tree structure.
  • the multitype tree structure may include four split types as shown in FIG. 3.
  • the four division types are vertical binary splitting (SPLIT_BT_VER), horizontal binary splitting (SPLIT_BT_HOR), vertical ternary splitting (SPLIT_TT_VER), horizontal ternary splitting (horizontal ternary splitting, SPLIT_TT_HOR) ).
  • Leaf nodes of the multi-type tree structure may be referred to as CUs. These CUs can be used for prediction and transformation procedures.
  • CU, PU, and TU may have the same block size. However, when the maximum supported transform length is smaller than the width or height of the color component of the CU, the CU and the TU may have different block sizes.
  • FIG. 4 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a signaling mechanism of partition partitioning information of a quadtree with nested multi-type tree structure.
  • the CTU is treated as the root of the quadtree, and is first partitioned into a quadtree structure.
  • Each quadtree leaf node can then be further partitioned into a multitype tree structure.
  • a first flag (ex. Mtt_split_cu_flag) is signaled to indicate whether the corresponding node is additionally partitioned. If the corresponding node is additionally partitioned, a second flag (a second flag, ex. Mtt_split_cu_verticla_flag) may be signaled to indicate a splitting direction. Then, a third flag (a third flag, ex.
  • Mtt_split_cu_binary_flag may be signaled to indicate whether the partition type is binary partition or ternary partition. For example, based on the mtt_split_cu_vertical_flag and the mtt_split_cu_binary_flag, a multi-type tree splitting mode (MttSplitMode) of a CU may be derived as shown in Table 1 below.
  • FIG. 5 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method of dividing a CTU into multiple CUs based on a quadtree and nested multi-type tree structure.
  • a quadtree partition with a multitype tree can provide a content-adapted coding tree structure.
  • the CU may correspond to a coding block (CB).
  • the CU may include a coding block of luma samples and two coding blocks of corresponding chroma samples.
  • the size of a CU may be as large as a CTU, or may be cut by 4x4 in luma sample units. For example, in the case of a 4: 2: 0 color format (or chroma format), the maximum chroma CB size may be 64x64 and the minimum chroma CB size may be 2x2.
  • the maximum allowed luma TB size may be 64x64 and the maximum allowed chroma TB size may be 32x32. If the width or height of the CB divided according to the tree structure is greater than the maximum conversion width or height, the CB may be automatically (or implicitly) divided until the horizontal and vertical TB size limitations are satisfied.
  • the following parameters may be defined and identified as SPS syntax elements.
  • -CTU size the root node size of a quaternary tree
  • the CTU size may be set to 64x64 blocks of 128x128 luma samples and two corresponding chroma samples (in 4: 2: 0 chroma format).
  • MinOTSize is set to 16x16
  • MaxBtSize is set to 128x1208
  • MaxTtSzie is set to 64x64
  • MinBtSize and MinTtSize (for both width and height) can be set to 4x4
  • MaxMttDepth can be set to 4.
  • Quarttree partitioning can be applied to CTU to generate quadtree leaf nodes.
  • the quadtree leaf node may be referred to as a leaf QT node.
  • Quadtree leaf nodes may have a size of 128x128 (i.e. the CTU size) from a size of 16x16 (i.e. the MinOTSize). If the leaf QT node is 128x128, it may not be additionally divided into a binary tree / ternary tree. This is because, even in this case, it exceeds MaxBtsize and MaxTtszie (i.e. 64x64). In other cases, leaf QT nodes may be further divided into a multi-type tree. Therefore, the leaf QT node is a root node for a multitype tree, and the leaf QT node may have a multitype tree depth (mttDepth) 0 value.
  • mttDepth multitype tree depth
  • the multi-type tree depth reaches MaxMttdepth (ex. 4), further partitioning may not be considered. If the width of the multitype tree node is equal to MinBtSize and less than or equal to 2xMinTtSize, additional horizontal splitting may not be considered any more. If the height of the multitype tree node is equal to MinBtSize and less than or equal to 2xMinTtSize, additional vertical splitting may not be considered.
  • FIG. 6 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating a method for limiting ternary-tree partitioning.
  • TT partitioning may be limited in certain cases to allow for a 64x64 luma block and 32x32 chroma pipeline design in a hardware decoder. For example, if the width or height of the luma coding block is greater than a predetermined specific value (eg, 32, 64), as illustrated in FIG. 6, TT segmentation may be limited.
  • a predetermined specific value eg, 32, 64
  • the coding tree scheme may support luma and chroma blocks having a separate block tree structure.
  • luma and chroma CTBs in one CTU can be restricted to have the same coding tree structure.
  • luma and chroma blocks may have a separate block tree structure from each other. If the individual block tree mode is applied, the luma CTB may be divided into CUs based on a specific coding tree structure, and the chroma CTB may be divided into chroma CUs based on another coding tree structure. This may mean that a CU in an I slice is composed of a coding block of luma components or coding blocks of two chroma components, and a CU of a P or B slice can be composed of blocks of three color components.
  • a quadtree coding tree structure with a multi-type tree has been described, but the structure in which the CU is divided is not limited to this.
  • the BT structure and the TT structure may be interpreted as a concept included in a multiple partitioning tree (MPT) structure, and a CU may be divided through a QT structure and an MPT structure.
  • MPT multiple partitioning tree
  • a syntax element for example, MPT_split_type
  • MPT_split_mode a syntax element including information about which direction is divided between and horizontal.
  • the CU may be divided in a different way from the QT structure, BT structure or TT structure. That is, according to the QT structure, the CU of the lower depth is divided into 1/4 the size of the CU of the upper depth, or the CU of the lower depth is divided into 1/2 the size of the CU of the upper depth according to the BT structure, or according to the TT structure Unlike the CU of the lower depth, which is divided into 1/4 or 1/2 the size of the CU of the upper depth, the CU of the lower depth may be 1/5, 1/3, 3/8, 3 of the CU of the upper depth depending on the case. It may be divided into / 5, 2/3, or 5/8 size, and the method in which the CU is divided is not limited thereto.
  • the tree node block ensures that all samples of all coded CUs are located within the picture boundaries. Can be limited. In this case, for example, the following division rule may be applied.
  • the block is forced to be split with QT split mode.
  • the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode
  • the block is forced to be split with QT split mode.
  • the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_HOR mode.
  • the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode.
  • the block is forced to be split with QT split mode.
  • the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_VER mode.
  • the block is forced to be split with SPLIT_BT_VER mode.
  • the above-described quadtree coding block structure accompanying the multi-type tree can provide a very flexible block partitioning structure. Due to the division types supported in the multitype tree, different division patterns can potentially result in the same coding block structure in some cases. By limiting the occurrence of such redundant partition patterns, the data amount of partitioning information can be reduced. It will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 7 is an embodiment to which the present invention can be applied, and is a diagram illustrating redundant splitting patterns that may occur in binary tree splitting and ternary tree splitting.
  • two levels of consecutive binary splits in one direction have the same coding block structure as binary partitions for the center partition after ternary splitting.
  • the binary tree partition for the center partition of the ternary tree partition may be limited. This limitation can be applied to CUs of all pictures. When such a specific partition is limited, signaling of corresponding syntax elements can be modified to reflect this limited case, thereby reducing the number of bits signaled for partitioning. For example, as in the example shown in FIG.
  • the mtt_split_cu_binary_flag syntax element indicating whether the partition is a binary partition or a ternary partition is not signaled, and its value is It can be inferred by the decoder to zero.
  • a decoded portion of the current picture or other pictures including the current processing unit may be used.
  • Predict a picture (slice) that uses only the current picture for reconstruction i.e., a picture (slice) that performs only intra-picture prediction, an intra picture or an I picture (slice), and up to one motion vector and a reference index to predict each unit
  • a picture (slice) using a predictive picture or a P picture (slice), up to two motion vectors and a reference index may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Inter-prediction refers to a prediction method that derives a current processing block based on a data element (eg, a sample value or a motion vector) of a picture other than the current picture. That is, it means a method of predicting a pixel value of a current processing block by referring to reconstructed regions in another reconstructed picture other than the current picture.
  • a data element eg, a sample value or a motion vector
  • intra prediction (or intra prediction) will be described in more detail.
  • Intra prediction or intra prediction
  • Intra prediction refers to a prediction method that derives a current processing block from data elements (eg, sample values, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, it means a method of predicting the pixel value of the current processing block by referring to the reconstructed regions in the current picture.
  • data elements eg, sample values, etc.
  • the intra prediction may represent prediction for generating a prediction sample for the current block based on a reference sample outside the current block in a picture to which the current block belongs (hereinafter, the current picture).
  • the present invention describes the detailed technique of the intra prediction method described above with reference to FIGS. 1 and 2, and may be represented by the intra prediction based video / image decoding method of FIG. 10 and the intra prediction unit of the decoding apparatus of FIG. 11, which will be described later. .
  • the encoder may be represented by the intra prediction-based video / video encoding method of FIG. 8 described later and the intra prediction unit in the encoding apparatus of FIG. 9.
  • the data encoded by FIGS. 8 and 9 can be stored in the form of a bitstream.
  • peripheral reference samples to be used for intra prediction of the current block may be derived.
  • the neighboring reference samples of the current block are samples adjacent to the left boundary of the current block of nWxnH size and total 2xnH samples adjacent to the bottom-left, samples adjacent to the top boundary of the current block. And a total of 2xnW samples neighboring the top-right and one sample neighboring the top-left of the current block.
  • the peripheral reference samples of the current block may include multiple columns of upper peripheral samples and multiple rows of left peripheral samples.
  • the neighboring reference samples of the current block have a total nH samples adjacent to the right boundary of the current block of size nWxnH, a total nW samples adjacent to the bottom boundary of the current block, and the lower right side of the current block. (bottom-right) may include one neighboring sample.
  • the decoder may construct surrounding reference samples to be used for prediction by substituting unavailable samples with available samples.
  • peripheral reference samples to be used for prediction may be configured through interpolation of available samples.
  • a prediction sample may be derived based on an average or interpolation of neighboring reference samples of the current block, and (ii) prediction among neighboring reference samples of the current block
  • the prediction sample may be derived based on a reference sample present in a specific (predictive) direction with respect to the sample. In the case of (i), it may be called a non-directional mode or a non-angle mode, and in the case of (ii), a directional mode or an angular mode.
  • the interpolation between the second neighboring sample and the first neighboring sample located in a direction opposite to the prediction direction of the intra prediction mode of the current block based on the predicted sample of the current block among the neighboring reference samples Predictive samples may be generated.
  • the temporary prediction sample of the current block is derived based on the filtered neighbor reference samples, and at least one of the existing neighbor reference samples, ie, the unfiltered neighbor reference samples, derived according to the intra prediction mode
  • a prediction sample of the current block may be derived by weighting a sum of a reference sample and the temporary prediction sample.
  • PDPC Part dependent intra prediction
  • post-process filtering may be performed on the predicted sample derived as necessary.
  • the intra prediction procedure may include an intra prediction mode determination step, a peripheral reference sample derivation step, and an intra prediction mode based prediction sample derivation step. Also, a post-filtering step may be performed on the predicted sample derived as necessary.
  • the video / video encoding procedure based on intra prediction and the intra prediction unit in the encoding device may schematically include, for example, the following.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating an intra prediction-based video / video encoding method according to an embodiment of the present invention and an intra prediction unit in an encoding device according to an embodiment of the present invention.
  • S801 may be performed by the intra prediction unit 185 of the encoding device, and S802 may be performed by the residual processing unit of the encoding device. Specifically, S802 may be performed by the subtraction unit 115 of the encoding device.
  • the prediction information is derived by the intra prediction unit 185 and may be encoded by the entropy encoding unit 190.
  • the residual information is derived by the residual processing unit and may be encoded by the entropy encoding unit 190.
  • the residual information is information about the residual samples.
  • the residual information may include information about quantized transform coefficients for the residual samples.
  • the residual samples may be derived as transform coefficients through the transform unit 120 of the encoding apparatus, and the transform coefficients may be derived as quantized transform coefficients through the quantization unit 130.
  • Information about the quantized transform coefficients may be encoded in the entropy encoding unit 190 through a residual coding procedure.
  • the encoding device performs intra prediction on the current block (S801).
  • the encoding apparatus may derive an intra prediction mode for the current block, derive neighbor reference samples of the current block, and generate prediction samples in the current block based on the intra prediction mode and the neighbor reference samples.
  • the intra prediction mode determination, neighboring reference samples may be performed simultaneously, or one procedure may be performed before another procedure.
  • the intra prediction unit of the encoding apparatus may include a prediction mode determination unit 186, a reference sample derivation unit 187, a prediction sample derivation unit 188, and the prediction mode determination unit 186 determines an intra prediction mode for the current block
  • the reference sample derivation unit 187 may derive neighboring reference samples of the current block, and the prediction sample derivation unit 188 may deduce motion samples of the current block.
  • the intra prediction unit 185 may further include a prediction sample filter unit (not shown)
  • the encoding device may include the current block among a plurality of intra prediction modes. The encoding apparatus may compare the RD cost for the intra prediction modes and determine an optimal intra prediction mode for the current block.
  • the encoding device may perform a prediction sample filtering procedure.
  • Predictive sample filtering may be referred to as post filtering. Some or all of the prediction samples may be filtered by the prediction sample filtering procedure. In some cases, the prediction sample filtering procedure may be omitted.
  • the encoding apparatus generates residual samples for the current block based on the (filtered) prediction sample (S802).
  • the encoding apparatus may encode image information including prediction mode information indicating the intra prediction mode and residual information about the residual samples (S803).
  • the encoded image information may be output in the form of a bit stream.
  • the output bitstream may be delivered to a decoding device through a storage medium or network.
  • the encoding apparatus may generate a reconstructed picture (including reconstructed samples and reconstructed blocks) based on the reference samples and the residual samples. This is for deriving the same prediction result as that performed in the decoding device in the encoding device, because it is possible to increase coding efficiency.
  • the above-described in-loop filtering procedure may be further applied to the reconstructed picture.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an intra prediction-based video / image decoding method according to an embodiment of the present invention and an intra prediction unit in a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the decoding apparatus may perform an operation corresponding to an operation performed in the encoding apparatus.
  • the decoding apparatus may perform prediction on the current block based on the received prediction information and derive prediction samples.
  • the decoding apparatus may derive an intra prediction mode for the current block based on the received prediction mode information (S1001).
  • the decoding apparatus may derive neighboring reference samples of the current block (S1002).
  • the decoding apparatus generates prediction samples in the current block based on the intra prediction mode and the surrounding reference samples (S1003).
  • the decoding apparatus may perform a prediction sample filtering procedure. Predictive sample filtering may be referred to as post filtering. Some or all of the prediction samples may be filtered by the prediction sample filtering procedure. In some cases, the prediction sample filtering procedure may be omitted.
  • the decoding apparatus generates residual samples for the current block based on the received residual information (S1004).
  • the decoding apparatus may generate reconstructed samples for the current block based on the (filtered) predicted samples and the residual samples, and generate a reconstructed picture based on the reconstructed pictures (S1005).
  • the intra prediction unit 265 of the decoding apparatus may include a prediction mode determination unit 266, a reference sample derivation unit 267, and a prediction sample derivation unit 268, and the prediction mode determination unit 266 is encoded.
  • the intra prediction mode for the current block is determined based on the prediction mode information received from the prediction mode determination unit 186 of the device, and the reference sample derivation unit 266 derives neighboring reference samples of the current block and predicts it.
  • the sample derivation unit 267 may derive prediction samples of the current block.
  • the intra prediction unit 265 may further include a prediction sample filter unit (not shown).
  • the prediction mode information may include flag information (ex. Prev_intra_luma_pred_flag) indicating whether most probable mode (MPM) is applied to the current block or remaining mode, and the MPM is the current When applied to a block, the prediction mode information may further include index information (ex. Mpm_idx) indicating one of the intra prediction mode candidates (MPM candidates).
  • the intra prediction mode candidates (MPM candidates) may be configured as an MPM candidate list or an MPM list.
  • the prediction mode information further includes remodeling mode information (eg, rem_inra_luma_pred_mode) indicating one of the remaining intra prediction modes except the intra prediction mode candidates (MPM candidates). It can contain.
  • the decoding apparatus may determine an intra prediction mode of the current block based on the prediction mode information.
  • the prediction mode information may be encoded / decoded through a coding method described below.
  • the prediction mode information may be encoded / decoded through encoding coding (eg, CABAC, CAVLC) based on truncated (rice) binary code.
  • an intra prediction mode applied to a current block may be determined using an intra prediction mode of neighboring blocks.
  • the decoding apparatus may select one of the most probable mode (mpm) candidates derived based on the intra prediction mode of the left block of the current block and the intra prediction mode of the upper block based on the received mpm index, or One of the remaining intra prediction modes that are not included in the mpm candidates may be selected based on the remodeling intra prediction mode information.
  • the mpm index may be signaled in the form of an mpm_idx syntax element
  • the remodeling intra prediction mode information may be signaled in the form of a rem_intra_luma_pred_mode syntax element.
  • the re-maining intra-prediction mode information may indicate one of the intra-prediction modes by indexing the remaining intra-prediction modes not included in the mpm candidates in order of prediction mode number.
  • FIGS. 12 and 13 are views illustrating a prediction direction of an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • the intra prediction mode may include two non-directional intra prediction modes and 33 directional intra prediction modes.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar intra prediction mode and a DC intra prediction mode, and the directional intra prediction modes may include intra prediction modes 2 to 34.
  • the planner intra prediction mode may be called a planner mode, and the DC intra prediction mode may be called a DC mode.
  • the directional intra prediction mode may be extended from the existing 33 to 65, as shown in FIG. 13 to be described later.
  • the intra prediction mode may include two non-directional intra prediction modes and 65 directional intra prediction modes.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar intra prediction mode and a DC intra prediction mode, and the directional intra prediction modes may include intra prediction modes 2 to 66.
  • the extended directional intra prediction can be applied to blocks of all sizes, and can be applied to both luma and chroma components.
  • the intra prediction mode may include 67 modes.
  • the prediction direction according to each prediction mode index (or mode number) is as illustrated in FIG. 13.
  • Prediction mode indexes 0 and 1 indicate planner mode and DC mode, respectively.
  • the prediction mode indexes 2 to 66 indicate a prediction direction of an angle divided from an arrow in the lower left direction to an arrow in the upper right direction. Of the 65 angles, prediction modes 2, 18, 50, and 66 indicate horizontal diagonal directions, horizontal directions, vertical directions, and vertical diagonal directions, respectively.
  • the intra prediction mode may include two non-directional intra prediction modes and 129 directional intra prediction modes.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar intra prediction mode and a DC intra prediction mode, and the directional intra prediction modes may include 2 to 130 intra prediction modes.
  • the prediction unit of the encoding device / decoding device may derive a reference sample according to the intra prediction mode of the current block among neighboring reference samples of the current block, and generate a prediction sample of the current block based on the reference sample. .
  • a prediction sample may be derived based on an average or interpolation of neighboring reference samples of the current block, and (ii) specific to a prediction sample among neighboring reference samples of the current block.
  • the prediction sample may be derived based on a reference sample present in the (prediction) direction. In the case of (i), it may be called a non-directional mode or a non-angle mode, and in the case of (ii), a directional mode or an angular mode.
  • multi-reference sample lines using one or more reference sample lines for intra prediction may be used for more accurate prediction.
  • the most probale mode is configured to effectively reduce the overhead signaling the intra prediction mode. Suggest how to do it.
  • coding efficiency can be improved in terms of reducing signaling overhead by efficiently coding the intra prediction mode. By reducing the signaling overhead, better coding efficiency can be obtained in terms of BD-rate / BD-PSNR.
  • the best intra prediction mode is determined as an optimized prediction mode by jointly considering bit-rate and distortion. Then, the optimal (selected) predictive intra mode is coded through the bit stream, and the decoder performs intra prediction using the optimal intra prediction mode parsed from the bit stream.
  • the increased number of intra prediction modes require efficient intra mode coding to minimize signaling overhead.
  • the MPM list (or MPM candidate list) may be constructed using intra prediction modes of neighboring intra coded blocks at both the encoder and decoder.
  • the optimal prediction mode selected by the encoder is one of prediction modes included in the MPM list, overhead may be minimized through MPM index signaling.
  • FIG 14 shows an example of a neighboring block used as an MPM candidate according to an embodiment to which the present invention can be applied.
  • a conventional image compression technique for example, HEVC
  • three MPM lists are generated based on two neighbor intra prediction modes of positions F and G shown in FIG. 14.
  • F or G may be set to DC mode, respectively.
  • -F or G is not an intra coded block
  • intra prediction modes of the A to G position blocks illustrated in FIG. 14 may be represented by A to G, respectively. That is, the F or G represents the intra prediction mode of the F or G position block, respectively. If F and G are determined, the three MPM lists may be constructed based on the pseudo codes of Table 2 below.
  • a first MPM list is generated (or derived), and F is 2 If not smaller, a second MPM list may be generated.
  • the number of MPM candidates included in the MPM list may be set differently according to the number of intra prediction modes. In general, as the number of intra prediction modes increases, the number of MPM candidates may increase. However, the present invention is not limited thereto, and for example, 35 and 67 intra modes may have various numbers of MPM candidates such as 3, 4, and 5 depending on design.
  • the encoder / decoder when constructing an MPM list using 6 MPM candidates, can search for neighboring blocks of various locations and continuously check the pruning to exclude the same intra prediction mode ( pruning check). For example, the encoder / decoder may construct 6 MPM lists by searching in the order of D block, B block, planner mode, DC mode, E block, C block, and A block shown in FIG. 14. If the MPM list does not satisfy the maximum number of candidates, the adjacent angle mode and the predefined basic mode may be considered as MPM candidates.
  • the adjacent angle mode represents a prediction mode adjacent to the prediction direction of the directional mode added to the MPM list.
  • This search and pruning check may have an advantage in saving the bit rate, but the number of hardware operation cycles for the MPM list construction of each block may increase.
  • the 4K image is split into 4x4 blocks for intra prediction of a 3840x2160 size, i.e., a 4K image
  • an increased hardware operating cycle for each 4x4 block can have a decisive effect on throughput.
  • this intra prediction mode may be used to construct the MPM list.
  • the 3 MPM lists used in the conventional image compression technique are not sufficient to indicate the diversity of the increased intra prediction mode.
  • six MPM lists including a function of searching for all defined neighbor locations and a pruning check function until a predetermined number of MPM candidates (or a length of the MPM list) is satisfied, and thus, the complexity is excessively high, and thus greatly affects throughput. Can be crazy.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list based on predefined conditions according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder is mainly described, but the MPM list construction method according to the present embodiment may be substantially applied to the encoder.
  • the encoder / decoder can derive an efficient MPM list by checking predefined conditions.
  • the decoder checks whether the predefined first condition is satisfied (S1501). When the first condition is satisfied, the decoder derives a first MPM list (S1502). If the first condition is not satisfied, the decoder checks whether the predefined second condition is satisfied (S1503).
  • the decoder checks whether the predefined third condition is satisfied (S1504). When the third condition is satisfied, the decoder derives a second MPM list (S1505). If the third condition is not satisfied, the decoder checks whether or not the predefined fourth condition is satisfied (S1506). When the fourth condition is satisfied, the decoder derives a third MPM list (S1507). If the fourth condition is not satisfied, the decoder derives a fourth MPM list (S1508). If the second condition is not satisfied, the decoder derives a fifth MPM list (S1509).
  • the decoder may derive 5 MPM lists (or 5 types of MPM lists) based on 4 predefined conditions.
  • the intra prediction mode and / or the predefined basic (or default) intra prediction mode of the neighboring block at the predefined location illustrated in FIG. 14 may be used.
  • the basic intra prediction mode represents a statistically used intra prediction mode.
  • the basic intra prediction mode may include a planner mode, a DC mode, a vertical mode, a horizontal mode, a horizontal diagonal mode, a vertical diagonal mode, and the like. You can.
  • the first to fifth MPM lists may be determined using an intra prediction mode and / or a basic intra prediction mode of neighboring blocks according to respective predetermined conditions.
  • k representing the length (or the number of MPM candidates) of the efficient MPM list proposed in this specification may be set to various values such as 3, 4, 5, 6.
  • the k may be a value less than 6 (eg, 5), and in this case, before generating an MPM list (k-MPM list) including k candidates, a specific intra prediction mode is used for intra prediction as the highest candidate. Can be considered.
  • the encoder / decoder determines whether a specific intra prediction mode is applied to the current block, and when the specific intra prediction mode is not applied to the current block, a k-MPM list may be generated.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list according to predefined conditions using a shared list according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder may derive an efficient MPM list according to predefined conditions using a shared list.
  • the shared list is a shared list before determining the final MPM list according to each condition, and may include at least one intra prediction mode.
  • the shared list may be referred to as a shared MPM list, a temporary list, a temporary MPM list, and the like.
  • the decoder checks whether the predefined first condition is satisfied (S1601). When the first condition is satisfied, the decoder derives a first MPM list (S1602). If the first condition is not satisfied, the decoder checks whether or not the predefined second condition is satisfied (S1603).
  • the decoder When the second condition is satisfied, the decoder derives the first shared list (S1604). The decoder checks whether the predefined third condition is satisfied (S1605). When the third condition is satisfied, the decoder derives a second MPM list by adding (or inserting) an intra prediction mode to the first shared list (S1606).
  • the decoder derives a second shared list (S1607).
  • the second shared list may be a list in which at least one intra prediction mode is added to the first shared list.
  • the decoder checks whether the predefined fourth condition is satisfied (S1608). When the fourth condition is satisfied, the decoder derives a third MPM list by adding an intra prediction mode to the second shared list (S1609). If the fourth condition is not satisfied, the decoder derives a fourth MPM list by adding an intra prediction mode to the second shared list (S1610). If the second condition is not satisfied, the decoder derives a fifth MPM list (S1611).
  • the decoder may derive 5 MPM lists (or 5 types of MPM lists) based on 4 predefined conditions.
  • the intra prediction mode and / or the predefined basic (or default) intra prediction mode of the neighboring block at the predefined location illustrated in FIG. 14 may be used.
  • the basic intra prediction mode represents a statistically used intra prediction mode.
  • the basic intra prediction mode may include a planner mode, a DC mode, a vertical mode, a horizontal mode, a horizontal diagonal mode, a vertical diagonal mode, and the like. You can.
  • the first to fifth MPM lists may be determined using an intra prediction mode and / or a basic intra prediction mode of neighboring blocks according to respective predetermined conditions.
  • the first and second shared lists may be derived using the intra prediction mode and / or the predefined basic (or default) intra prediction mode of the neighboring block at the predefined location illustrated in FIG. 14 above. .
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list based on predefined conditions according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder is mainly described, but the MPM list construction method according to the present embodiment may be substantially applied to the encoder.
  • the encoder / decoder may derive an efficient MPM list according to predefined conditions using a shared list.
  • the decoder checks whether the intra prediction mode (or the mode number and index of the prediction mode) of the left and upper neighboring blocks of the current block are both less than or equal to the DC mode (S1701).
  • the intra prediction mode of the left neighboring block may be referred to as a left mode or L
  • the intra prediction mode of the upper neighboring block may be referred to as an upper mode or A.
  • the decoder When both the left mode and the upper mode are smaller than or equal to the DC mode, the decoder derives a first MPM list (S1702).
  • the first MPM list may include a planner mode, a DC mode, a vertical mode, a horizontal mode, a mode having an index minus 4 in a vertical mode, and a mode having an index plus 4 in a vertical mode.
  • the decoder checks whether the left mode and the upper mode are not the same (S1703).
  • the decoder derives the first shared list (S1704).
  • the first shared list may include a left mode and an upper mode.
  • the decoder checks whether the left mode or the upper mode is smaller than or equal to the DC mode (S1705). When the left mode or the upper mode is less than or equal to the DC mode, the decoder derives a second MPM list by adding (or inserting) the remaining intra prediction mode to the first shared list (S1706).
  • the maximum mode indicates a mode in which the index value is large among the left mode or the upper mode
  • the minimum mode indicates a mode in which the index value is small among the left mode or the upper mode.
  • the remaining intra prediction mode is a non-directional mode different from the minimum mode (that is, the planar mode when the minimum mode is the DC mode, the DC mode if the planar mode), the mode minus 1 from the maximum mode, plus 1 to the maximum mode.
  • Mode and maximum mode may include a mode obtained by subtracting 2.
  • the decoder derives a second shared list (S1707).
  • the second shared list may be a list in which a planner mode and a DC mode are added to the first shared list.
  • the decoder checks whether a difference between the maximum value and the minimum value of the prediction mode index in the currently added list (ie, the second shared list) is greater than or equal to 63 (S1708). When the condition of step S1708 is satisfied, the decoder derives a third MPM list by adding a mode in which the mode is subtracted from the maximum mode and 1 is added to the minimum mode to the second shared list (S1709). If the conditions of step S1708 are not satisfied, the decoder derives a fourth MPM list by adding a mode in which the minus mode is subtracted from the minus one and a max mode is added to the second shared list (S1710).
  • the decoder derives a fifth MPM list (S1711).
  • the fifth MPM list may include a left mode, a planner mode, a DC mode, a mode subtracting 1 from the left mode, a mode adding 1 to the left mode, and a mode subtracting 2 from the left mode.
  • the left neighboring block of the current block used as the MPM candidate may be set as the neighboring block at position D in FIG. 14, and the upper neighboring block may be set as the neighboring block at position B in FIG. 14.
  • the encoder / decoder can determine whether L and A are non-directional intra prediction modes using the first condition in Equation 1 below.
  • the non-directional intra prediction mode may include a planner mode and a DC mode. If the first condition is satisfied, the encoder / decoder may perform a fifth step, which will be described later, otherwise, may perform the next second step.
  • the encoder / decoder may check whether L and A are different intra prediction modes using the second condition of Equation 2 below. If the second condition is satisfied, the encoder / decoder may perform the next third step, otherwise, the ninth step described later may be performed.
  • the encoder / decoder can generate a shared list as shown in Table 3 below.
  • the encoder / decoder can check whether one of L or A is a non-directional mode using the third condition of Equation 3 below. If the third condition is satisfied, the encoder / decoder can perform the sixth step described later, otherwise it can perform the next fourth step.
  • the encoder / decoder can generate a shared list as shown in Table 4 below.
  • the encoder / decoder may check whether the difference between the maximum mode and the minimum mode is less than or equal to 63 using the fourth condition of Equation 4 below. If the fourth condition is satisfied, the encoder / decoder may perform the seventh step described later, otherwise it may perform the eighth step described below.
  • the encoder / decoder can generate the MPM list as shown in Table 5 below.
  • the encoder / decoder can generate the final MPM list by adding the remaining prediction modes to the shared list generated in the above step.
  • the encoder / decoder may generate the MPM list as shown in Table 6 below.
  • the encoder / decoder can generate the MPM list as shown in Table 7 below.
  • the encoder / decoder can generate the MPM list as shown in Table 8 below.
  • the encoder / decoder can generate the MPM list as shown in Table 9 below.
  • a method of adding a prediction mode in an adjacent direction as an MPM candidate has been described. +1, -1, +2, -2 modes were used to add the prediction mode in the adjacent direction. However, in some cases, the addition or subtraction may result in a non-directional mode that destroys the consistency of adjacent intra modes or exceeds the maximum available intra mode index. For example, the value obtained by subtracting 1 from prediction mode 2 is 1, which is an index of DC mode. In addition, the mode in which 1 is added to the prediction mode 66 exceeds the maximum intra-mode index value.
  • the encoder / decoder may apply the following modulating method of Equation 5 to use the prediction modes in the adjacent directions of +1, -1, -2.
  • the encoder / decoder may derive a -1 mode (ie, a mode minus 1) by adding 62 to the intra prediction mode and adding 2 to the remainder divided by 65.
  • the encoder / decoder can derive +1 mode (ie, 1 plus mode) by subtracting 1 from the intra prediction mode and adding 2 to the remainder divided by 65.
  • the encoder / decoder may derive a -2 mode (that is, a mode obtained by subtracting 2) by adding 61 to the intra prediction mode and adding 2 to the remainder divided by 65.
  • an intra mode coding method with 6 MPMs can be used to accommodate an increased number of directional intra modes.
  • truncated unary binarization may be applied.
  • the first three bins can be coded based on the context depending on the MPM mode associated with the currently signaled bin.
  • the MPM mode can be classified into the following three categories. (a) Whether the prediction mode is horizontal (i.e., the MPM mode is less than or equal to the diagonal), (b) whether the prediction mode is vertical (i.e., greater than the diagonal), or (c) whether it is a non-directional mode (i.e. , Planner mode, DC mode)
  • the MPM index may be signaled using the three contexts corresponding to the above-described three classifications.
  • the 61 non-MPMs can first be divided into two sets: a selected mode set and a non-selected mode set.
  • the selected mode set may include 16 modes. And, the rest (ie, 45 modes) can be allocated to the non-selected mode set.
  • the mode set to which the current mode belongs may be indicated in the bit stream with a flag.
  • the prediction mode of the selected set may be signaled (or binarized) using a 4-bit fixed length code, and the prediction mode of the non-selected mode set may be signaled (or binarized) with the truncated unary binary code.
  • the selected mode set and the non-selected mode set may be generated through subsampling for a total of 61 non-MPM modes using the following index.
  • -Non-selected mode set ⁇ 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10,... , 59 ⁇
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of constructing an MPM list based on predefined conditions according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder is mainly described, but the MPM list construction method according to the present embodiment may be substantially applied to the encoder.
  • the encoder / decoder may derive an efficient MPM list according to predefined conditions using a shared list.
  • the decoder checks whether the left mode and the upper mode are the same (S1801).
  • the intra prediction mode of the left neighboring block may be referred to as a left mode or L
  • the intra prediction mode of the upper neighboring block may be referred to as an upper mode or A.
  • the decoder checks whether the left mode is larger than the DC mode (S1802). When the left mode is larger than the DC mode, the decoder derives the first MPM list (S1803).
  • the first MPM list may include a left mode, a planner mode, a DC mode, a mode subtracting 1 from the left mode, a mode adding 1 to the left mode, and a mode subtracting 2 from the left mode.
  • the decoder When the left mode is not larger than the DC mode, the decoder derives a second MPM list (S1804).
  • the second MPM list may include a left mode, a non-directional mode different from the left mode, a vertical mode, a horizontal mode, a mode having an index minus 4 in a vertical mode, and a mode having an index plus 4 in a vertical mode.
  • the decoder derives the first shared list (S1805).
  • the first shared list may include a left mode and an upper mode.
  • the decoder checks whether the left mode and the upper mode are greater than the DC mode (S1806). When the left mode and the upper mode are not greater than the DC mode, the decoder checks whether a value obtained by adding the left mode and the upper mode is greater than or equal to 2 (S1807). When the sum of the left mode and the upper mode is less than 2, the decoder derives a 2 MPM list. When the value obtained by adding the left mode and the upper mode is greater than or equal to 2, a third MPM list is derived by adding (or inserting) the remaining intra prediction mode to the first shared list (S1808).
  • the maximum mode indicates a mode in which the index value is large among the left mode or the upper mode
  • the minimum mode indicates a mode in which the index value is small among the left mode or the upper mode.
  • the remaining intra prediction mode is a non-directional mode different from the minimum mode (that is, the planar mode when the minimum mode is the DC mode, the DC mode if the planar mode), the mode minus 1 from the maximum mode, plus 1 to the maximum mode.
  • Mode and maximum mode may include a mode obtained by subtracting 2.
  • the decoder derives a second shared list (S1809).
  • the second shared list may be a list in which a planner mode and a DC mode are added to the first shared list.
  • the decoder checks whether the difference between the minimum mode and the maximum mode is not 64 and is not 1 (S1810). If the conditions of step S1810 are not satisfied, the decoder derives a fourth MPM list by adding a mode obtained by subtracting 2 from the maximum mode and 2 plus the maximum mode from the second shared list (S1811). If the conditions of step S1810 are not satisfied, the decoder derives a fifth MPM list by adding a mode in which the maximum mode is minus 1 and a maximum mode is added to the second shared list (S1812).
  • the left neighboring block of the current block used as the MPM candidate may be set as the neighboring block at position D in FIG. 14, and the upper neighboring block may be set as the neighboring block at position B in FIG. 14.
  • the encoder / decoder can check whether L and A are the same using the first condition in Equation 6 below.
  • the encoder / decoder may perform the next second step if the first condition is satisfied, otherwise, may perform the next third step.
  • the encoder / decoder can check whether L is greater than the DC mode using the second condition in Equation 7 below. If the second condition is satisfied, the encoder / decoder may perform a sixth step described below, otherwise, a seventh step described below.
  • the encoder / decoder can generate a shared list as shown in Table 10 below.
  • the encoder / decoder can determine whether either L or A is a non-directional mode using the third condition in Equation 8 below. If the third condition is satisfied, the encoder / decoder may perform the next fourth step, otherwise it may perform the fifth step described later.
  • the encoder / decoder can generate a shared list as shown in Table 11 below.
  • the encoder / decoder may check whether the difference between the maximum mode and the minimum mode is not 64 or 1 using the fourth condition of Equation 9 below. If the fourth condition is satisfied, the encoder / decoder may perform the tenth step described below, otherwise, the ninth step described below.
  • the encoder / decoder may check whether L and A are non-directional modes using the fifth condition in Equation 10 below. If the fifth condition is satisfied, the seventh step may be performed, otherwise the eighth step may be performed.
  • the encoder / decoder can generate the MPM list as shown in Table 12 below.
  • the encoder / decoder can generate the MPM list as shown in Table 13 below.
  • the encoder / decoder can generate the final MPM list by adding the remaining prediction modes to the shared list generated in the above step.
  • the encoder / decoder may generate the MPM list as shown in Table 14 below.
  • the encoder / decoder can generate the MPM list as shown in Table 15 below.
  • the encoder / decoder may generate the MPM list as shown in Table 16 below.
  • 19 is a flowchart illustrating a method of generating an intra prediction block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder is mainly described, but the present invention is not limited thereto, and an intra prediction block generation method according to an embodiment of the present invention may be performed in the same manner in the encoder and the decoder.
  • the decoder acquires an MPM flag indicating whether a Most Probable Mode (MPM) is applied to the current block (S1901).
  • MPM indicates a mode in which the intra prediction mode of the current block is derived from the intra predicted block around the current block.
  • the decoder constructs an MPM list based on whether intra prediction modes of the left and upper neighboring blocks of the current block satisfy predefined conditions (S1902).
  • the decoder acquires an MPM index indicating a specific intra prediction mode in the MPM list (S1903).
  • the decoder generates a prediction block of the current block using the intra prediction mode specified by the MPM index (S1904).
  • the left neighboring block is set as a block including pixels adjacent in the horizontal direction of the lower left sample in the current block, and the upper neighboring block includes pixels adjacent in the vertical direction of the upper right sample in the current block. It can be set as a block.
  • the step S1902 may further include constructing any one MPM list among a specific number of MPM lists based on four predefined conditions.
  • step S1902 when the first condition is satisfied, constructing a first MPM list; Constructing a second MPM list when the second condition and the third condition are satisfied without satisfying the first condition; Constructing a third MPM list when the first condition and the third condition are not satisfied, and the second condition and the fourth condition are satisfied; Constructing a fourth MPM list when the first condition, the third condition, and the fourth condition are not satisfied, and the second condition is satisfied; And when the first condition and the second condition are not satisfied, configuring a fifth MPM list.
  • the first condition is set to whether the intra prediction mode of the left and right neighboring blocks is less than or equal to the DC mode
  • the second condition is that the intra prediction mode of the left and right neighboring blocks is It is set whether it is not the same
  • the third condition is set whether the intra prediction mode of the left or the right neighboring block is less than or equal to the DC mode
  • the fourth condition is the intra of the left and the right neighboring blocks Whether the difference between the maximum mode indicating the mode with the largest mode index value among the prediction modes and the minimum mode indicating the mode with the smallest mode index value among the intra prediction modes of the left and right neighboring blocks is smaller than a predetermined specific value. Can be set.
  • the video signal processing device of FIG. 20 may correspond to the encoding device of FIG. 1 or the decoding device of FIG. 2.
  • the video signal processing apparatus of FIG. 20 may process the video signal by applying the method described in FIGS. 1 to 19 above.
  • the image processing apparatus 2000 for processing an image signal includes a memory 2020 for storing an image signal, and a processor 2010 for processing an image signal while being combined with the memory.
  • the processor 2010 may be composed of at least one processing circuit for processing an image signal, and may process an image signal by executing instructions for encoding or decoding the image signal. That is, the processor 2010 may encode the original image data or decode the encoded image signal by executing the above-described encoding or decoding methods.
  • FIG. 21 shows a video coding system to which the present invention is applied.
  • the video coding system may include a source device and a receiving device.
  • the source device may deliver the encoded video / video information or data to a receiving device through a digital storage medium or network in the form of a file or streaming.
  • the source device may include a video source, an encoding apparatus, and a transmitter.
  • the receiving device may include a receiver, a decoding apparatus, and a renderer.
  • the encoding device may be called a video / video encoding device, and the decoding device may be called a video / video decoding device.
  • the transmitter can be included in the encoding device.
  • the receiver may be included in the decoding device.
  • the renderer may include a display unit, and the display unit may be configured as a separate device or an external component.
  • the video source may acquire a video / image through a capture, synthesis, or generation process of the video / image.
  • the video source may include a video / image capture device and / or a video / image generation device.
  • the video / image capture device may include, for example, one or more cameras, a video / image archive including previously captured video / images, and the like.
  • the video / image generating device may include, for example, a computer, a tablet and a smart phone, and the like (electronically) to generate the video / image.
  • a virtual video / image may be generated through a computer or the like, and in this case, the video / image capture process may be replaced by a process in which related data is generated.
  • the encoding device can encode the input video / video.
  • the encoding apparatus may perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and coding efficiency.
  • the encoded data (encoded video / video information) may be output in the form of a bitstream.
  • the transmitting unit may transmit the encoded video / video information or data output in the form of a bitstream to a receiving unit of a receiving device through a digital storage medium or a network in a file or streaming format.
  • the digital storage media may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD.
  • the transmission unit may include an element for generating a media file through a predetermined file format, and may include an element for transmission through a broadcast / communication network.
  • the receiver may extract the bitstream and transmit it to a decoding device.
  • the decoding apparatus may decode a video / image by performing a series of procedures such as inverse quantization, inverse transformation, and prediction corresponding to the operation of the encoding apparatus.
  • the renderer can render the decoded video / image.
  • the rendered video / image may be displayed through the display unit.
  • FIG. 22 is an embodiment to which the present invention is applied, and shows a structure diagram of a content streaming system.
  • a 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 serves to compress a content input from multimedia input devices such as a smartphone, a camera, and a camcorder into digital data to generate a bitstream and transmit it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as a smart phone, a camera, and a camcorder 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 multimedia data to a user device based on a user request through a web server, and the web server serves as an intermediary to inform the user of the service.
  • the web server delivers it to the streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, in which case the control server serves to control commands / responses between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media storage and / or encoding server. For example, when 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 terminal for digital broadcasting, a personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, a slate PC, Tablet PC, ultrabook, wearable device (e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)), digital TV, desktop Computers, digital signage, and the like.
  • PDA personal digital assistants
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC tablet
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device e.g., smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)
  • digital TV desktop Computers, digital signage, and the like.
  • Each server in the content streaming system can be operated as a distributed server, and in this case, data received from each server can be distributed.
  • the embodiments described in the present invention may be implemented and implemented on a processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the functional units illustrated in each drawing may be implemented and implemented on a computer, processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the decoder and encoder to which the present invention is applied are a multimedia broadcast transmission / reception device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video communication device, a real-time communication device such as video communication, a mobile streaming device, Storage media, camcorders, video-on-demand (VoD) service providers, OTT video (Over the top video) devices, Internet streaming service providers, three-dimensional (3D) video devices, video telephony video devices, and medical video devices. And can be used to process video signals or data signals.
  • the OTT video (Over the top video) device may include a game console, a Blu-ray player, an Internet-connected TV, a home theater system, a smartphone, a tablet PC, and a digital video recorder (DVR).
  • the processing method to which the present invention is applied can be produced in the form of a computer-implemented program, and can be 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 includes, for example, Blu-ray Disc (BD), Universal Serial Bus (USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk and optical. It may include a data storage device.
  • the computer-readable recording medium includes media implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via 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, and the program code may be executed on a computer by an embodiment of the present invention.
  • the program code can be stored on a computer readable carrier.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one embodiment of the present invention includes one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in memory and driven by a processor.
  • the memory is located inside or outside the processor, and can exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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

Abstract

본 발명에서는 비디오 신호를 디코딩을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인트라 예측 모드 기반으로 영상을 디코딩하는 방법에 있어서, 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode)이 적용되는지 여부를 지시하는 MPM 플래그(flag)를 획득하는 단계, 여기서 상기 MPM은 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 상기 현재 블록 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도되는 모드를 나타냄; 상기 현재 블록에 MPM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 좌측 및 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 미리 정의된 조건들을 만족하는지 여부에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 MPM 리스트 내에서 특정 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스(index)를 획득하는 단계; 및 상기 MPM 인덱스에 의해 특정되는 인트라 예측 모드를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인트라 예측 모드(intra prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
67개의 인트라 예측 모드가 인트라 예측에 사용되는 경우, 종래의 영상 압축 기술에서 이용되는 3개의 MPM 리스트는 증가된 인트라 예측 모드의 다양성을 나타내기 충분하지 않다. 또한, 정해진 MPM 후보의 수(또는 MPM 리스트의 길이)를 만족할 때까지 정의된 이웃 위치를 모두 탐색하는 기능 및 프루닝 체크 기능을 포함하는 6개의 MPM 리스트는 복잡도가 지나치게 높기 때문에, 처리량에 큰 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 명세서에서는, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 복잡도와 코딩 효율 사이의 적절한 균형을 갖는 효율적인 MPM 리스트 구성 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측 모드 기반으로 영상을 디코딩하는 방법에 있어서, 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode)이 적용되는지 여부를 지시하는 MPM 플래그(flag)를 획득하는 단계, 여기서 상기 MPM은 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 상기 현재 블록 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도되는 모드를 나타냄; 상기 현재 블록에 MPM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 좌측 및 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 미리 정의된 조건들을 만족하는지 여부에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 MPM 리스트 내에서 특정 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스(index)를 획득하는 단계; 및 상기 MPM 인덱스에 의해 특정되는 인트라 예측 모드를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 좌측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 좌하단 샘플의 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정되고, 상기 상측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 우상단 샘플의 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정될 수 있다.
바람직하게, 상기 MPM 리스트를 구성하는 단계는, 미리 정의된 4개의 조건에 기초하여 특정 개수의 MPM 리스트 중에서 어느 하나의 MPM 리스트를 구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 MPM 리스트를 구성하는 단계는, 제1 조건을 만족하는 경우, 제1 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 제1 조건을 만족하지 않고 제2 조건 및 제3 조건을 만족하는 경우, 제2 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 제1 조건 및 상기 제3 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건 및 제4 조건을 만족하는 경우, 제3 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 제1 조건, 상기 제3 조건 및 상기 제4 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건을 만족하는 경우, 제4 MPM 리스트를 구성하는 단계; 및 상기 제1 조건 및 상기 제2 조건을 만족하지 않는 경우, 제5 MPM 리스트를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고, 상기 제2 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일하지 않은지 여부로 설정되고, 상기 제3 조건은 상기 좌측 또는 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고, 상기 제4 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 큰 모드를 나타내는 최대 모드와, 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 작은 모드를 나타내는 최소 모드간 차이가 미리 정의된 특정 값보다 작은지 여부로 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인트라 예측 모드 기반으로 영상을 디코딩하는 장치에 있어서, 상기 비디오 신호를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리와 결합된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode)이 적용되는지 여부를 지시하는 MPM 플래그(flag)를 획득하고, 여기서 상기 MPM은 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 상기 현재 블록 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도되는 모드를 나타냄, 상기 현재 블록에 MPM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 좌측 및 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 미리 정의된 조건들을 만족하는지 여부에 기초하여 MPM 리스트를 구성하고, 상기 MPM 리스트 내에서 특정 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스(index)를 획득하고, 그리고 상기 MPM 인덱스에 의해 특정되는 인트라 예측 모드를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 미리 정의된 조건들을 따라 효율적으로 MPM 리스트를 유도함으로써 복잡도를 개선하고 압축 효율을 높일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오/이미지 신호의 인코딩이 수행되는 인코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오/이미지 신호의 디코딩이 수행되는 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리를 수반하는 쿼드트리(quadtree with nested multi-type tree) 구조의 파티션 분할 정보의 시그널링 메커니즘을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 쿼드트리 및 수반되는 멀티타입 트리(quadtree and nested multi-type tree) 구조를 기반으로 CTU를 다중 CU들로 분할하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 터너리 트리(ternary-tree) 분할을 제한하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 바이너리 트리 분할 및 터너리 트리 분할에서 발생할 수 있는 리던던트 분할 패턴들을 예시하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 인코딩 장치 내 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 디코딩 장치 내 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예에 따른 MPM 후보로 이용되는 주변 블록의 일 예를 도시한다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 미리 정의된 조건에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 공유된 리스트(shared list)를 이용하여 미리 정의된 조건에 따라 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 미리 정의된 조건에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 미리 정의된 조건에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 인트라 예측 블록을 생성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호를 처리하기 위한 장치의 블록도의 예를 도시한다. 도 18은 본 발명이 적용되는 비디오 코딩 시스템을 나타낸다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 이하 본 명세서에서 픽셀 또는 화소 등을 샘플로 통칭한다. 그리고, 샘플을 이용한다는 것은 픽셀 값 또는 화소 값 등을 이용한다는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오/이미지 신호의 인코딩이 수행되는 인코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코딩 장치(100)는 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 메모리(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)는 예측부로 통칭될 수 있다. 다시 말해, 예측부는 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)를 포함할 수 있다. 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150)는 레지듀얼(residual) 처리부에 포함될 수 있다. 레지듀얼 처리부는 감산부(115)를 더 포함할 수도 있다. 일 실시예로서, 상술한 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)는 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어, 인코더 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한, 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다.
영상 분할부(110)는 인코딩 장치(100)에 입력된 입력 영상(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 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 및/또는 바이너리 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 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, 상기 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상술한 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 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. 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. 샘플은 하나의 픽처(또는 영상)을 픽셀(pixel) 또는 펠(pel)에 대응하는 용어로서 사용될 수 있다.
인코딩 장치(100)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있고, 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(120)로 전송된다. 이 경우 도시된 바와 같이 인코더(100) 내에서 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 예측 신호(예측 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하는 유닛은 감산부(115)라고 불릴 수 있다. 예측부는 처리 대상 블록(이하, 현재 블록이라 함)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 각 예측모드에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 예측 모드 정보 등 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(185)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(185)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(180)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(180)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 시그널링함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 지시할 수 있다.
상기 인터 예측부(180) 또는 상기 인트라 예측부(185)를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
변환부(120)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)를 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기초하여 획득되는 변환을 의미한다. 또한, 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송되고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(130)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 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. 엔트로피 인코딩부(190)로부터 출력된 신호는 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 인코딩 장치(100)의 내/외부 엘리먼트로서 구성될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(190)의 구성요소일 수도 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들은에 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호를 복원할 수 있다. 가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)가 생성될 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(160)은 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(170), 구체적으로 메모리(170)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(160)은 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 필터링 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(170)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(180)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 인코딩 장치(100)와 디코딩 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(170) DPB는 수정된 복원 픽처를 인터 예측부(180)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(180)에 전달할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(185)에 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오/이미지 신호의 디코딩이 수행되는 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 합쳐서 예측부라고 불릴 수 있다. 즉, 예측부는 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)를 포함할 수 있다. 역양자화부(220), 역변환부(230)를 합쳐서 레지듀얼 처리부라고 불릴 수 있다. 즉, 레지듀얼 처리부는 역양자화부(220), 역변환부(230)을 포함할 수 있다. 상술한 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다.
비디오/이미지 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 디코딩 장치(200)는 도 1의 인코딩 장치에서 비디오/이미지 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치(200)는 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있고, 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛 또는 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조 및/또는 바이너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다. 그리고, 디코딩 장치(200)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코딩 장치(200)는 도 1의 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(ex. 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 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 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(2110)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(220)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(240)으로 제공될 수 있다. 한편, 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 디코딩 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 더 구성될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(210)의 구성요소일 수도 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캔 순서를 기반하여 재정렬을 수행할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
역변환부(230)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득하게 된다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 결정할 수 있다.
인트라 예측부(265)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(265)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(260)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(260)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(235)는 획득된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(260) 또는 인트라 예측부(265)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다.
가산부(235)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(240)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(240)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(250), 구체적으로 메모리(250)의 DPB에 전송할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(250)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(260)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(260)에 전달할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(265)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 인코딩 장치(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)에서 설명된 실시예들은 각각 디코딩 장치(200)의 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
Block Partitioning
본 문서에 따른 비디오/영상 코딩 방법은 다양한 세부 기술들에 기반하여 수행될 수 있으며, 각각의 세부 기술들을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 이하 설명되는 기술들은 상술한 및/또는 후술되는 비디오/영상 인코딩/디코딩 절차에서의 예측, 레지듀얼 처리((역)변환, (역)양자화 등), 신텍스 요소 코딩, 필터링, 파티셔닝/분할 등의 관련 절차에 연관될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
본 문서에 따른 블록 파티셔닝 절차는 상술한 인코딩 장치의 영상 분할부(110)에서 수행되어, 파티셔닝 관련 정보가 엔트로피 인코딩부(190)에서 (인코딩) 처리되어 비트스트림 형태로 디코딩 장치로 전달될 수 있다. 디코딩 장치의 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림으로부터 획득한 상기 파티셔닝 관련 정보를 기반으로 현재 픽처의 블록 파티셔닝 구조를 도출하고, 이를 기반으로 영상 디코딩을 위한 일련의 절차(ex. 예측, 레지듀얼 처리, 블록 복원, 인루프 필터링 등)을 수행할 수 있다.
Partitioning of picture into CTUs
픽처들은 코딩 트리 유닛들 (CTUs)의 시퀀스로 분할될(divided into a sequence) 수 있다. CTU는 코딩 트리 블록(CTB)에 대응될 수 있다. 혹은 CTU는 루마 샘플들의 코딩 트리 블록과, 대응하는 크로마 샘플들의 두개의 코딩 트리 블록들을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 세가지 샘플 어레이를 포함하는 픽처에 대하여, CTU는 루마 샘플들의 NxN 블록과 크로마 샘플들의 두개의 대응 블록들을 포함할 수 있다.
코딩 및 예측 등을 위한 CTU의 최대 허용 사이즈는 변환을 위한 CTU의 최대 허용 사이즈와 다를 수 있다. 예를 들어, CTU 내 루마 블록의 최대 허용 사이즈는 128x128일 수 있다.
Partitionig of the CTUs using a tree structure
CTU는 쿼드트리(quad-tree, QT) 구조를 기반으로 CU들로 분할될 수 있다. 쿼드트리 구조는 쿼터너리(quaternary) 트리 구조라고 불릴 수 있다. 이는 다양한 국지적 특징(local characteristic)을 반영하기 위함이다. 한편, 본 문서에서는 CTU는 쿼드트리 뿐 아니라 바이너리 트리(binary-tree, BT) 및 터너리 트리(ternary-tree, TT)을 포함하는 멀티타입 트리 구조 분할을 기반하여 분할될 수 있다. 이하, QTBT 구조라 함은 쿼드트리 및 바이너리 트리 기반 분할 구조를 포함할 수 있고, QTBTTT라 함은 쿼드트리, 바이너리 트리 및 터너리 트리 기반 분할 구조를 포함할 수 있다. 또는, QTBT 구조는 쿼드트리, 바이너리 트리 및 터너리 트리 기반 분할 구조를 포함할 수도 있다. 코딩 트리 구조에서, CU는 정사각형 또는 직사각형 모양을 가질 수 있다. CTU는 먼저 쿼드트리 구조로 분할될 수 있다. 이후 쿼드트리 구조의 리프 노드들은 멀티타입 트리 구조에 의하여 추가적으로 분할될 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에서, 멀티타입 트리 구조는 도 3에 도시된 바와 같은 4개의 분할 타입을 포함할 수 있다. 상기 4개의 분할 타입은 수직 바이너리 분할(vertical binary splitting, SPLIT_BT_VER), 수평 바이너리 분할(horizontal binary splitting, SPLIT_BT_HOR), 수직 터너리 분할(vertical ternary splitting, SPLIT_TT_VER), 수평 터너리 분할(horizontal ternary splitting, SPLIT_TT_HOR)을 포함할 수 있다. 상기 멀티타입 트리 구조의 리프 노드들은 CU들이라고 불리 수 있다. 이러한 CU들은 예측 및 변환 절차를 위하여 사용될 수 있다. 본 문서에서 일반적으로 CU, PU, TU는 동일한 블록 사이즈를 가질 수 있다. 다만, 최대 허용 변환 길이(maximum supported transform length )가 CU의 컬러 성분(colour component)의 너비 도는 높이보다 작은 경우에는 CU와 TU가 서로 다른 블록 사이즈를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 멀티타입 트리를 수반하는 쿼드트리(quadtree with nested multi-type tree) 구조의 파티션 분할 정보의 시그널링 메커니즘을 예시하는 도면이다.
여기서, CTU는 쿼드트리의 루트(root)로 취급되며, 쿼드트리 구조로 처음으로 파티셔닝된다. 각 쿼드트리 리프 노드는 이후 멀티타입 트리 구조로 더 파티셔닝될 수 있다. 멀티타입 트리 구조에서, 제1 플래그(a first flag, ex. mtt_split_cu_flag)가 해당 노드가 추가적으로 파티셔닝되는지를 지시하기 위하여 시그널링된다. 만약 해당 노드가 추가적으로 파티셔닝되는 경우, 제2 플래그(a second flag, ex. mtt_split_cu_verticla_flag)가 분할 방향(splitting direction)을 지시하기 위하여 시그널링될 수 있다. 그 후 제3 플래그(a third flag, ex. mtt_split_cu_binary_flag)가 분할 타입이 바이너리 분할인지 터너리 분할인지 여부를 지시하기 위하여 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 상기 mtt_split_cu_vertical_flag 및 상기 mtt_split_cu_binary_flag를 기반으로, CU의 멀티타입 트리 분할 모드(multi-type tree splitting mode, MttSplitMode)가 다음 표 1과 같이 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000001
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 쿼드트리 및 수반되는 멀티타입 트리(quadtree and nested multi-type tree) 구조를 기반으로 CTU를 다중 CU들로 분할하는 방법을 예시하는 도면이다.
여기서, 볼드 블록 엣지들(bold block edges)는 쿼드트리 파티셔닝을, 나머지 엣지들은 멀티타입 트리 파티셔닝을 나타낸다. 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 파티션은 컨텐츠-어댑티드 코딩 트리 구조를 제공할 수 있다. CU는 코딩 블록(CB)에 대응될 수 있다. 혹은 CU는 루마 샘플들의 코딩 블록과, 대응하는 크로마 샘플들의 두개의 코딩 블록들을 포함할 수 있다. CU의 사이즈는 CTU만큼 클 수도 있고, 또는 루마 샘플 단위에서 4x4 만큼 잘을 수도 있다. 예를 들어, 4:2:0 컬러 포멧(or 크로마 포멧)인 경우, 최대 크로마 CB 사이즈는 64x64이고 최소 크로마 CB 사이즈는 2x2일 수 있다.
본 문서에서 예를 들어, 최대 허용 루마 TB 사이즈는 64x64이고, 최대 허용 크로마 TB 사이즈는 32x32일 수 있다. 만약 상기 트리 구조에 따라 분할된 CB의 너비 또는 높이가 최대 변환 너비 또는 높이보다 큰 경우, 해당 CB는 자동적으로(또는 묵시적으로) 수평 및 수직 방향의 TB 사이즈 제한을 만족할 때까지 분할될 수 있다.
한편, 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 트리 스킴을 위하여, 다음 파라미터들이 SPS 신텍스 요소로 정의 및 식별될 수 있다.
- CTU size: the root node size of a quaternary tree
- MinQTSize: the minimum allowed quaternary tree leaf node size
- MaxBtSize: the maximum allowed binary tree root node size
- MaxTtSize: the maximum allowed ternary tree root node size
- MaxMttDepth: the maximum allowed hierarchy depth of multi-type tree splitting from a quadtree leaf
- MinBtSize: the minimum allowed binary tree leaf node size
- MinTtSize: the minimum allowed ternary tree leaf node size
멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 트리 구조의 일 예로, CTU 사이즈는 128x128 루마 샘플들 및 두개의 대응하는 크로마 샘플들의 64x64 블록들로 설정될 수 있다(4:2:0 크로마 포멧에서). 이 경우, MinOTSize는 16x16으로 설정되고, MaxBtSize는 128x128로 설정되고, MaxTtSzie는 64x64로 설정되고, MinBtSize 및 MinTtSize (for both width and height)는 4x4로, 그리고 MaxMttDepth는 4로 설정될 수 있다. 쿼트트리 파티셔닝은 CTU에 적용되어 쿼드트리 리프 노드들을 생성할 수 있다. 쿼드트리 리프 노드는 리프 QT 노드라고 불릴 수 있다. 쿼드트리 리프 노드들은 16x16 사이즈 (i.e. the MinOTSize)로부터 128x128 사이즈(i.e. the CTU size)를 가질 수 있다. 만약 리프 QT 노드가 128x128인 경우, 추가적으로 바이너리 트리/터너리 트리로 분할되지 않을 수 있다. 이는 이 경우 분할되더라도 MaxBtsize 및 MaxTtszie (i.e. 64x64)를 초과하기 때문이다. 이 외의 경우, 리프 QT 노드는 멀티타입 트리로 추가적으로 분할될 수 있다. 그러므로, 리프 QT 노드는 멀티타입 트리에 대한 루트 노드(root node)이고, 리프 QT 노드는 멀티타입 트리 뎁스(mttDepth) 0 값을 가질 수 있다. 만약, 멀티타입 트리 뎁스가 MaxMttdepth (ex. 4)에 도달한 경우, 더 이상 추가 분할은 고려되지 않을 수 있다. 만약, 멀티타입 트리 노드의 너비가 MinBtSize와 같고, 2xMinTtSize보다 작거나 같을 때, 더 이상 추가적인 수평 분할은 고려되지 않을 수 있다. 만약, 멀티타입 트리 노드의 높이가 MinBtSize와 같고, 2xMinTtSize보다 작거나 같을 때, 더 이상 추가적인 수직 분할은 고려되지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 터너리 트리(ternary-tree) 분할을 제한하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 하드웨어 디코더에서의 64x64 루마 블록 및 32x32 크로마 파이프라인 디자인을 허용하기 위하여, TT 분할은 특정 경우 제한될 수 있다. 예를 들어, 루마 코딩 블록의 너비 또는 높이가 기 설정된 특정 값(예컨대, 32, 64)보다 큰 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, TT 분할이 제한될 수 있다.
본 문서에서, 코딩 트리 스킴은 루마 및 크로마 블록이 개별적(separate) 블록 트리 구조를 가지는 것을 지원할 수 있다. P 및 B 슬라이스들에 대하여, 하나의 CTU 내 루마 및 크로마 CTB들은 동일한 코딩 트리 구조를 갖도록 제한될 수 있다. 그러나, I 슬라이스들에 대하여, 루마 및 크로마 블록들은 서로 개별적 블록 트리 구조를 가질 수 있다. 만약 개별적 블록 트리 모드가 적용되는 경우, 루마 CTB는 특정 코딩 트리 구조를 기반으로 CU들로 분할되고, 크로마 CTB는 다른 코딩 트리 구조를 기반으로 크로마 CU들로 분할될 수 있다. 이는, I 슬라이스 내 CU는 루마 성분의 코딩 블록 또는 두 크로마 성분들의 코딩 블록들로 구성되고, P 또는 B 슬라이스의 CU는 세가지 컬러 성분의 블록들로 구성될 수 있음을 의미할 수 있다.
상술한 “Partitionig of the CTUs using a tree structure”에서 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 트리 구조에 대하여 설명하였으나, CU가 분할되는 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, BT 구조 및 TT 구조는 다수 분할 트리 (Multiple Partitioning Tree, MPT) 구조에 포함되는 개념으로 해석될 수 있고, CU는 QT 구조 및 MPT 구조를 통해 분할된다고 해석할 수 있다. QT 구조 및 MPT 구조를 통해 CU가 분할되는 일 예에서, QT 구조의 리프 노드가 몇 개의 블록으로 분할되는지에 관한 정보를 포함하는 신택스 요소(예를 들어, MPT_split_type) 및 QT 구조의 리프 노드가 수직과 수평 중 어느 방향으로 분할되는지에 관한 정보를 포함하는 신택스 요소(예를 들어, MPT_split_mode)가 시그널링 됨으로써 분할 구조가 결정될 수 있다.
또 다른 예에서, CU는 QT 구조, BT 구조 또는 TT 구조와 다른 방법으로 분할될 수 있다. 즉, QT 구조에 따라 하위 뎁스의 CU가 상위 뎁스의 CU의 1/4 크기로 분할되거나, BT 구조에 따라 하위 뎁스의 CU가 상위 뎁스의 CU의 1/2 크기로 분할되거나, TT 구조에 따라 하위 뎁스의 CU가 상위 뎁스의 CU의 1/4 또는 1/2 크기로 분할되는 것과 달리, 하위 뎁스의 CU는 경우에 따라 상위 뎁스의 CU의 1/5, 1/3, 3/8, 3/5, 2/3 또는 5/8 크기로 분할될 수 있으며, CU가 분할되는 방법은 이에 한정되지 않는다.
만약 트리 노드 블록의 부분(a portion)이 하단(bottom) 또는 오른쪽(right) 픽처 바운더리를 초과하는(exceeds) 경우, 해당 트리 노드 블록은 모든 코딩된 CU의 모든 샘플들이 상기 픽처 바운더리들 내에 위치하도록 제한될 수 있다. 이 경우 예를 들어 다음과 같은 분할 규칙이 적용될 수 있다.
- If a portion of a tree node block exceeds both the bottom and the right picture boundaries,
- If the block is a QT node and the size of the block is larger than the minimum QT size, the block is forced to be split with QT split mode.
- Otherwise, the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode
- Otherwise if a portion of a tree node block exceeds the bottom picture boundaries,
- If the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size, and the size of the block is larger than the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode.
- Otherwise, if the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_HOR mode.
- Otherwise (the block is a BTT node or the size of the block is smaller than or equal to the minimum QT size), the block is forced to be split with SPLIT_BT_HOR mode.
- Otherwise if a portion of a tree node block exceeds the right picture boundaries,
- If the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size, and the size of the block is larger than the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode.
- Otherwise, if the block is a QT node, and the size of the block is larger than the minimum QT size and the size of the block is smaller than or equal to the maximum BT size, the block is forced to be split with QT split mode or SPLIT_BT_VER mode.
- Otherwise (the block is a BTT node or the size of the block is smaller than or equal to the minimum QT size), the block is forced to be split with SPLIT_BT_VER mode.
한편, 상술한 멀티타입 트리를 수반한 쿼드트리 코딩 블록 구조는 매우 유연한 블록 파티셔닝 구조를 제공할 수 있다. 멀티타입 트리에 지원되는 분할 타입들 때문에, 다른 분할 패턴들이 경우에 따라서 잠재적으로 동일한 코딩 블록 구조 결과를 가져올 수 잇다. 이러한 리던던트(redundant)한 분할 패턴들의 발생을 제한함으로써 파티셔닝 정보의 데이터량을 줄일 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 바이너리 트리 분할 및 터너리 트리 분할에서 발생할 수 있는 리던던트 분할 패턴들을 예시하는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 2단계 레벨의 한 방향에 대한 연속적인 바이너리 분할(two levels of consecutive binary splits in one direction)은, 터너리 분할 이후 센터 파티션에 대한 바이너리 분할과 동일한 코딩 블록 구조를 갖는다. 이러한 경우, 터너리 트리 분할의 센터 파티션에 대한 바이너리 트리 분할 (in the given direction)은 제한될 수 있다. 이러한 제한는 모든 픽처들의 CU들에 대하여 적용될 수 있다. 이러한 특정 분할이 제한되는 경우, 대응하는 신텍스 요소들의 시그널링은 이러한 제한되는 경우를 반영하여 수정될 수 있고, 이를 통하여 파티셔닝을 위하여 시그널링되는 비트수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 예와 같이, CU의 센터 파티션에 대한 바이너리 트리 분할이 제한되는 경우, 분할이 바이너리 분할인지 테너리 분할인지 여부를 가리키는 mtt_split_cu_binary_flag 신텍스 요소는 시그널링되지 않고, 그 값은 0으로 디코더에 의하여 추론될 수 있다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인트라 예측(또는 화면 내 예측)에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인트라 예측(Intra prediction)(또는 화면 내 예측)
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
인트라 예측은 현재 블록이 속하는 픽처(이하, 현재 픽처) 내의 현재 블록 외부의 참조 샘플을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 예측을 나타낼 수 있다.
본 발명은 앞서 도 1 및 도 2에서 설명한 인트라 예측 방법의 세부 기술을 설명하는 것으로 디코더의 경우 후술하는 도 10의 인트라 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법 및 도 11의 디코딩 장치 내 인트라 예측부로 나타낼 수 있다. 더불어 인코더의 경우, 후술하는 도 8의 인트라 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법 및 도 9의 인코딩 장치 내 인트라 예측부로 나타낼 수 있다. 더하여, 도 8 및 도 9에 의해 인코딩된 데이터는 비트스트림의 형태로 저장될 수 있다.
현재 블록에 인트라 예측이 적용되는 경우, 현재 블록의 인트라 예측에 사용할 주변 참조 샘플들이 도출될 수 있다. 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 nWxnH 크기의 현재 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2xnH 개의 샘플들, 현재 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2xnW 개의 샘플들 및 현재 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수 있다. 또는, 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 복수열의 상측 주변 샘플들 및 복수행의 좌측 주변 샘플들을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 nWxnH 크기의 현재 블록의 우측(right) 경계에 인접한 총 nH 개의 샘플들, 현재 블록의 하측(bottom) 경계에 인접한 총 nW 개의 샘플들 및 현재 블록의 우하측(bottom-right)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수도 있다.
다만, 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코더는 이용 가능한 샘플들로 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 주변 참조 샘플들을 구성할 수 있다. 또는, 이용 가능한 샘플들의 보간(interpolation)을 통하여 예측에 사용할 주변 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
주변 참조 샘플들이 도출된 경우, 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. 또한, 상기 주변 참조 샘플들 중 상기 현재 블록의 예측 샘플을 기준으로 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향의 반대 방향에 위치하는 상기 제2 주변 샘플과 상기 제1 주변 샘플과의 보간을 통하여 상기 예측 샘플이 생성될 수도 있다. 상술한 경우는 선형 보간 인트라 예측(Linear interpolation intra prediction, LIP) 이라고 불릴 수 있다. 또한, 필터링된 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록의 임시 예측 샘플을 도출하고, 상기 기존의 주변 참조 샘플들, 즉, 필터링되지 않은 주변 참조 샘플들 중 상기 인트라 예측 모드에 따라 도출된 적어도 하나의 참조 샘플과 상기 임시 예측 샘플을 가중합(weighted sum)하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 도출할 수도 있다. 상술한 경우는 PDPC(Position dependent intra prediction) 라고 불릴 수 있다. 한편, 필요에 따라서 도출된 예측 샘플에 대한 후처리 필터링이 수행될 수도 있다.
구체적으로, 인트라 예측 절차는 인트라 예측 모드 결정 단계, 주변 참조 샘플 도출 단계, 인트라 예측 모드 기반 예측 샘플 도출 단계를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 도출된 예측 샘플에 대한 후처리 필터링(post-filtering) 단계가 수행될 수도 있다.
인트라 예측에 기반한 비디오/영상 인코딩 절차 및 인코딩 장치 내 인트라 예측부는 개략적으로 예를 들어 다음을 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 인코딩 장치 내 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, S801은 인코딩 장치의 인트라 예측부(185)에 의하여 수행될 수 있고, S802는 인코딩 장치의 레지듀얼 처리부에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로, S802은 인코딩 장치의 감산부(115)에 의하여 수행될 수 있다. S803에서 예측 정보는 인트라 예측부(185)에 의하여 도출되고, 엔트로피 인코딩부(190)에 의하여 인코딩될 수 있다. S803에서 레지듀얼 정보는 레지듀얼 처리부에 의하여 도출되고, 엔트로피 인코딩부(190)에 의하여 인코딩될 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 정보이다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 레지듀얼 샘플들은 인코딩 장치의 변환부(120)를 통하여 변환 계수들로 도출되고, 상기 변환 계수들은 양자화부(130)를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보가 레지듀얼 코딩 절차를 통하여 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행한다(S801). 인코딩 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출하고, 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있고, 상기 인트라 예측 모드 및 상기 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성한다. 여기서 인트라 예측 모드 결정, 주변 참조 샘플들 도(출 및 예측 샘플들 생성 절차는 동시에 수행될 수도 있고, 어느 한 절차가 다른 절차보다 먼저 수행될 수도 있다. 예를 들어, 인코딩 장치의 인트라 예측부(185)는 예측 모드 결정부(186), 참조 샘플 도출부(187), 예측 샘플 도출부(188)를 포함할 수 있으며, 예측 모드 결정부(186)에서 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 결정하고, 참조 샘플 도출부(187)에서 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출하고, 예측 샘플 도출부(188)에서 상기 현재 블록의 움직임 샘플들을 도출할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 후술하는 예측 샘플 필터링 절차가 수행되는 경우, 인트라 예측부(185)는 예측 샘플 필터부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 인코딩 장치는 복수의 인트라 예측 모드들 중 상기 현재 블록에 대하여 적용되는 모드를 결정할 수 있다. 인코딩 장치는 상기 인트라 예측 모드들에 대한 RD cost를 비교하고 상기 현재 블록에 대한 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다.
한편, 인코딩 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수도 있다. 예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 상기 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 상기 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 상기 예측 샘플 필터링 절차는 생략될 수 있다.
인코딩 장치는 (필터링된) 예측 샘플을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성한다(S802). 인코딩 장치는 상기 인트라 예측 모드를 나타내는 예측 모드 정보 및 상기 레듀얼 샘플들에 관한 레지듀얼 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩할 수 있다(S803). 인코딩된 영상 정보를 비트스트림 형태로 출력될 수 있다. 출력된 비트스트림은 저장매체 또는 네트워크를 통하여 디코딩 장치로 전달될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 인코딩 장치는 상기 참조 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처(복원 샘플들 및 복원 블록 포함)를 생성할 수 있다. 이는 디코딩 장치에서 수행되는 것과 동일한 예측 결과를 인코딩 장치에서 도출하기 위함이며, 이를 통하여 코딩 효율을 높일 수 있기 때문이다. 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법 및 본 발명의 실시예에 따른 디코딩 장치 내 인트라 예측부를 예시하는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 디코딩 장치는 상기 인코딩 장치에서 수행된 동작과 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 디코딩 장치는 수신된 예측 정보를 기반으로 현재 블록에 예측을 수행하고 예측 샘플들을 도출할 수 있다.
구체적으로 디코딩 장치는 수신된 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다(S1001). 디코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있다(S1002). 디코딩 장치는 상기 인트라 예측 모드 및 상기 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성한다(S1003). 이 경우 디코딩 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수 있다. 예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 상기 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 상기 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 예측 샘플 필터링 절차는 생략될 수 있다.
디코딩 장치는 수신된 레지듀얼 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성한다(S1004). 디코딩 장치는 상기 (필터링된) 예측 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다(S1005).
여기서, 디코딩 장치의 인트라 예측부(265)는 예측 모드 결정부(266), 참조 샘플 도출부(267), 예측 샘플 도출부(268)를 포함할 수 있으며, 예측 모드 결정부(266)는 인코딩 장치의 예측 모드 결정부(186)에서 수신된 예측 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 결정하고, 참조 샘플 도출부(266)는 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출하고, 예측 샘플 도출부(267)는 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 상술한 예측 샘플 필터링 절차가 수행되는 경우, 인트라 예측부(265)는 예측 샘플 필터부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
상기 예측 모드 정보는 MPM(most probable mode)가 상기 현재 블록에 적용되는지 아니면 리메이닝 모드(remaining mode)가 적용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보(ex. prev_intra_luma_pred_flag)를 포함할 수 있고, 상기 MPM이 상기 현재 블록에 적용되는 경우 상기 예측 모드 정보는 상기 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들) 중 하나를 가리키는 인덱스 정보(ex. mpm_idx)를 더 포함할 수 있다. 상기 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들)은 MPM 후보 리스트 또는 MPM 리스트로 구성될 수 있다. 또한, 상기 MPM이 상기 현재 블록에 적용되지 않는 경우, 상기 예측 모드 정보는 상기 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들)을 제외한 나머지 인트라 예측 모드들 중 하나를 가리키는 리메이닝 모드 정보(ex. rem_inra_luma_pred_mode)를 더 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 예측 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 상기 예측 모드 정보는 후술하는 코딩 방법을 통하여 인코딩/디코딩될 수 있다. 예를 들어, 상기 예측 모드 정보는 truncated (rice) binary code를 기반으로 엔코로피 코딩(ex. CABAC, CAVLC) 코딩을 통하여 인코딩/디코딩될 수 있다.
인트라 예측 모드 결정
인트라 예측이 적용되는 경우, 주변 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드가 결정될 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치는 현재 블록의 좌측 블록의 인트라 예측 모드 및 상측 블록의 인트라 예측 모드를 기반으로 도출된 mpm(most probable mode) 후보들 중 하나를 수신된 mpm 인덱스를 기반으로 선택할 수 있으며, 또는 상기 mpm 후보들에 포함되지 않은 나머지 인트라 예측 모드들 중 하나를 리메이닝 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 선택할 수 있다. 상기 mpm 인덱스는 mpm_idx 신텍스 요소의 형태로 시그널링될 수 있고, 상기 리메이닝 인트라 예측 모드 정보는 rem_intra_luma_pred_mode 신텍스 요소의 형태로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 상기 리메이닝 인트라 예측 모드 정보는 전체 인트라 예측 모드들 중 상기 mpm 후보들에 포함되지 않는 나머지 인트라 예측 모드들을 예측 모드 번호 순으로 인덱싱하여 그 중 하나를 가리킬 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성 인트라 예측 모드들과 33개의 방향성 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 플래너(planar) 인트라 예측 모드 및 DC 인트라 예측 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 34번 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 플래너 인트라 예측 모드는 플래너 모드라고 불릴 수 있고, 상기 DC 인트라 예측 모드는 DC 모드라고 불릴 수 있다.
한편, 자연 영상(natural video)에서 제시된 임의의 에지 방향(edge direction)을 캡쳐하기 위하여, 상기 방향성 인트라 예측 모드는 후술하는 도 13에 도시된 바와 같이 기존의 33개에서 65개로 확장될 수 있다. 이 경우, 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성 인트라 예측 모드들과 65개의 방향성 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 플래너(planar) 인트라 예측 모드 및 DC 인트라 예측 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 66번 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 확장된 방향성 인트라 예측 모든 사이즈의 블록들에 적용될 수 있고, 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 적용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에서, 인트라 예측 모드는 67개의 모드를 포함할 수 있다. 각각의 예측 모드 인덱스(또는 모드 번호)에 따른 예측 방향은 도 13에 도시된 바와 같다. 예측 모드 인덱스 0과 1은 각각 플래너 모드와 DC 모드를 나타낸다. 2부터 66까지의 예측 모드 인덱스는 도 13에 도시된 바와 같이 좌측 하단 방향의 화살표부터 우측 상단 방향 화살표까지 분할된 각도의 예측 방향을 나타낸다. 65 개의 각도 중에서, 예측 모드 2, 18, 50 및 66은 각각 수평 대각선 방향, 수평 방향, 수직 방향 및 수직 대각선 방향을 나타낸다.
또는, 상기 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성 인트라 예측 모드들과 129개의 방향성 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 플래너(planar) 인트라 예측 모드 및 DC 인트라 예측 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 130번 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다.
인코딩 장치/디코딩 장치의 예측부는 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따른 참조 샘플을 도출할 수 있고, 상기 참조 샘플을 기반으로 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성할 수 있다.
예를 들어, 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. 또한, 일 실시예에서, 보다 정확한 예측을 위하여 하나 이상의 참조 샘플 라인을 인트라 예측에 이용하는 멀티 참조 샘플 라인이 이용될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는, 인트라 예측 모드의 수가 도 13에서 설명한 바와 같이 종래의 영상 압축 기술보다 더 커지는 환경에서, 인트라 예측 모드를 시그널링하는 오버 헤드를 효과적으로 감소시키기 위해 MPM(most probale mode)를 구성하는 방법을 제안한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 인트라 예측 모드를 효율적으로 코딩함으로써 시그널링 오버헤드 감소 관점에서 코딩 효율을 향상시킬 수 있다. 시그널링 오버헤드를 줄임으로써 BD-rate/BD-PSNR 측면에서 더 나은 코딩 효율을 획득할 수 있다.
인코더 측에서 최상의 인트라 예측 모드는 비트율(bit-rate)과 왜곡(distortion)을 공동으로 고려하여 최적화된 예측 모드로 결정된다. 그 후, 최적의(선택된)예측 인트라 모드는 비트 스트림을 통해 코딩되며, 디코더는 비트 스트림으로부터 파싱된 최적의 인트라 예측 모드를 사용하여 인트라 예측을 수행한다. 그러나, 전술한 바와 같이 증가된 수의 인트라 예측 모드는 시그널링 오버 헤드를 최소화하기 위해 효율적인 인트라 모드 코딩을 필요로 한다.
MPM 리스트(도는 MPM 후보 리스트)는 인코더 및 디코더 모두에서 이웃하는 인트라 코딩된 블록의 인트라 예측 모드를 사용하여 구성될 수 있다. 인코더에서 선택된 최적의 예측 모드가 MPM 리스트에 포함된 예측 모드들 중 하나인 경우, MPM 인덱스 시그널링을 통해 오버헤드가 최소화될 수 있다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예에 따른 MPM 후보로 이용되는 주변 블록의 일 예를 도시한다.
종래의 영상 압축 기술(예컨대, HEVC)에서는, 도 14에 도시된 위치 F 및 G의 2 개의 이웃 인트라 예측 모드에 기초하여 3개의 MPM 리스트가 생성된다. 다음의 3가지 중 적어도 하나를 만족하는 경우, F 또는 G는 각각 DC 모드로 설정될 수 있다.
- F 또는 G가 이용 가능하지 않은 경우
- F 또는 G가 인트라 코딩된 블록이 아닌 경우
- F 또는 G가 현재 블록이 속한 현재 코딩 트리 유닛(CTU: coding tree unit)을 벗어나는 경우
본 명세서에서, 설명의 편의를 위해, 도 14에 도시된 A 내지 G 위치 블록의 인트라 예측 모드는 각각 A 내지 G로 표현될 수 있다. 즉, 상기 F 또는 G는 각각 F 또는 G 위치 블록의 인트라 예측 모드를 나타낸다. 만약, F 및 G가 결정되면, 3개의 MPM 리스트는 다음의 표 2의 의사 코드를 기반으로 구성될 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000002
표 2를 참조하면, F와 G가 동일한 경우, F가 2(또는 예측 모드 2, 2번 모드, 2번 예측 모드)보다 작은 경우, 제1 MPM 리스트가 생성(또는 유도)되고, F가 2보다 작지 않은 경우, 제2 MPM 리스트가 생성될 수 있다.
그리고, F와 G가 동일하지 않은 경우에는, F 또는 G가 플래너 모드가 아닌 경우 제3 MPM 리스트가 생성되고, (F+G)가 2보다 작은 경우 제4 리스트가 생성되고, 이외의 경우 제5 MPM 리스트가 생성될 수 있다.
일 실시예에서, MPM 리스트에 포함되는 MPM 후보의 수는 인트라 예측 모드의 수에 따라 다르게 설정될 수 있다. 일반적으로, 인트라 예측 모드 수가 증가하면 MPM 후보의 수가 증가할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 35 및 67 인트라 모드는 디자인에 따라 3, 4, 5와 같은 다양한 수의 MPM 후보 수를 가질 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 6개의 MPM 후보를 이용하여 MPM 리스트를 구성하는 경우, 인코더/디코더는 다양한 위치의 이웃 블록을 탐색할 수 있고, 동일한 인트라 예측 모드를 제외하기 위해 지속적으로 프루닝 체크(pruning check)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 도 14에 도시된 D 블록, B 블록, 플래너 모드, DC 모드, E 블록, C 블록 및 A 블록 순서로 탐색함으로써 6개의 MPM 리스트를 구성할 수 있다. 만약 MPM 리스트가 최대 후보 개수를 만족하지 않는 경우, 인접 각도 모드 및 미리 정의된 기본 모드가 MPM 후보로서 고려될 수 있다. 여기서, 인접 각도 모드는 MPM 리스트에 추가된 방향성 모드의 예측 방향에 인접한 예측 모드를 나타낸다. 이러한 탐색 및 프루닝 체크는 비트 레이트 절약에서 이점을 가질 수 있지만, 각 블록의 MPM 리스트 구성에 대한 하드웨어 동작 주기의 수가 증가할 수 있다. 최악의 시나리오에서 3840x2160 크기, 즉, 4K 이미지에 대한 인트라 예측을 위해 상기 4K 이미지가 4x4 블록으로 분할되는 경우, 각각의 4x4 블록에 대한 증가된 하드웨어 작동주기는 처리량에 결정적인 영향을 미칠 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 이웃하는 인터 코딩된 블록이 그들의 인트라 예측 모드를 알고 있는 경우, 이러한 인트라 예측 모드는 MPM 리스트를 구성하는데 사용될 수도 있다.
67개의 인트라 예측 모드가 인트라 예측에 사용되는 경우, 종래의 영상 압축 기술에서 이용되는 3개의 MPM 리스트는 증가된 인트라 예측 모드의 다양성을 나타내기 충분하지 않다. 또한, 정해진 MPM 후보의 수(또는 MPM 리스트의 길이)를 만족할 때까지 정의된 이웃 위치를 모두 탐색하는 기능 및 프루닝 체크 기능을 포함하는 6개의 MPM 리스트는 복잡도가 지나치게 높기 때문에, 처리량에 큰 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 명세서(present disclosure)에서는, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 복잡도와 코딩 효율 사이의 적절한 균형을 갖는 효율적인 MPM 리스트 구성 방법을 제안한다. disclosure의 용어는 document, specification, description 등의 용어로 대체될 수 있다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 미리 정의된 조건에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에 따른 MPM 리스트 구성 방법은 인코더에서도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 미리 정의된 조건들을 확인하여 효율적인 MPM 리스트를 유도할 수 있다.
구체적으로, 디코더는 미리 정의된 제1 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1501). 상기 제1 조건을 만족하는 경우, 디코더는 제1 MPM 리스트를 유도한다(S1502). 상기 제1 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 미리 정의된 제2 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1503).
상기 제2 조건을 만족하는 경우, 디코더는 미리 정의된 제3 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1504). 상기 제3 조건을 만족하는 경우, 디코더는 제2 MPM 리스트를 유도한다(S1505). 상기 제3 조건을 만족하지 않는는 경우, 디코더는 미리 정의된 제4 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1506). 상기 제4 조건을 만족하는 경우, 디코더는 제3 MPM 리스트를 유도한다(S1507). 상기 제4 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 제4 MPM 리스트를 유도한다(S1508). 상기 제2 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 제5 MPM 리스트를 유도한다(S1509).
본 명세서의 일 실시예에서, 디코더는 4개의 미리 정의된 조건에 기초하여 5개의 MPM 리스트(또는 5개 유형의 MPM 리스트)를 유도할 수 있다. 이 경우, 앞서 도 14에서 예시한 미리 정의된 위치의 주변 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 미리 정의된 기본(또는 디폴트) 인트라 예측 모드가 이용될 수 있다. 상기 기본 인트라 예측 모드는 통계적으로 많이 사용되는 인트라 예측 모드를 나타내며, 예를 들어, 상기 기본 인트라 예측 모드는 플래너 모드, DC 모드, 수직 모드, 수평 모드, 수평 대각선 모드, 수직 대각선 모드 등을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 내지 제5 MPM 리스트는 각각의 정해진 조건에 따라 주변 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 기본 인트라 예측 모드를 이용하여 결정될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 본 명세서에서 제안하는 효율적인 MPM 리스트의 길이(또는 MPM 후보 개수)를 나타내는 k는 3, 4, 5, 6과 같은 다양한 값으로 설정될 수 있다. 일 예로, 상기 k는 6보다 작은 값(예컨대, 5)일 수 있고, 이때, k개의 후보를 포함하는 MPM 리스트(k-MPM 리스트)를 생성하기 앞서 특정 인트라 예측 모드가 최상위 후보로서 인트라 예측에 고려될 수 있다. 다시 말해, 인코더/디코더는 특정 인트라 예측 모드가 현재 블록에 적용되는지 여부를 결정하고, 상기 특정 인트라 예측 모드가 상기 현재 블록에 적용되지 않는 경우, k-MPM 리스트를 생성할 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 공유된 리스트(shared list)를 이용하여 미리 정의된 조건에 따라 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에 따른 MPM 리스트 구성 방법은 인코더에서도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 공유된 리스트를 이용하여 미리 정의된 조건에 따라 효율적인 MPM 리스트를 유도할 수 있다. 상기 공유된 리스트는 각각의 조건에 따라 최종 MPM 리스트를 결정하기 전에 공유하는 리스트로서, 적어도 하나의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 공유된 리스트는 공유된 MPM 리스트, 임시 리스트, 임시 MPM 리스트 등으로 지칭될 수 있다.
구체적으로, 디코더는 미리 정의된 제1 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1601). 상기 제1 조건을 만족하는 경우, 디코더는 제1 MPM 리스트를 유도한다(S1602). 상기 제1 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 미리 정의된 제2 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1603).
상기 제2 조건을 만족하는 경우, 디코더는 제1 공유된 리스트를 유도한다(S1604). 디코더는 미리 정의된 제3 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1605). 상기 제3 조건을 만족하는 경우, 디코더는 상기 제1 공유된 리스트에 인트라 예측 모드를 추가(또는 삽입)함으로써, 제2 MPM 리스트를 유도한다(S1606).
상기 제3 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 제2 공유된 리스트를 유도한다(S1607). 실시예로서, 상기 제2 공유된 리스트는 상기 제1 공유된 리스트에 적어도 하나의 인트라 예측 모드가 추가된 리스트일 수 있다. 디코더는 미리 정의된 제4 조건을 만족하는지 여부를 확인한다(S1608). 상기 제4 조건을 만족하는 경우, 디코더는 상기 제2 공유된 리스트에 인트라 예측 모드를 추가함으로써, 제3 MPM 리스트를 유도한다(S1609). 상기 제4 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 상기 제2 공유된 리스트에 인트라 예측 모드를 추가함으로써, 제4 MPM 리스트를 유도한다(S1610). 상기 제2 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 제5 MPM 리스트를 유도한다(S1611).
본 명세서의 일 실시예에서, 디코더는 4개의 미리 정의된 조건에 기초하여 5개의 MPM 리스트(또는 5개 유형의 MPM 리스트)를 유도할 수 있다. 이 경우, 앞서 도 14에서 예시한 미리 정의된 위치의 주변 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 미리 정의된 기본(또는 디폴트) 인트라 예측 모드가 이용될 수 있다. 상기 기본 인트라 예측 모드는 통계적으로 많이 사용되는 인트라 예측 모드를 나타내며, 예를 들어, 상기 기본 인트라 예측 모드는 플래너 모드, DC 모드, 수직 모드, 수평 모드, 수평 대각선 모드, 수직 대각선 모드 등을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 내지 제5 MPM 리스트는 각각의 정해진 조건에 따라 주변 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 기본 인트라 예측 모드를 이용하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 공유된 리스트는 앞서 도 14에서 예시한 미리 정의된 위치의 주변 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 미리 정의된 기본(또는 디폴트) 인트라 예측 모드를 이용하여 유도될 수 있다.
이하에서는, 도 16의 실시예에서 설명한 조건, 공유된 리스트, 최종 MPM 리스트에 대한 구체적인 예시를 설명한다. 그러나 도 16에서 제안하는 방법이 후술하는 도 17의 예시에 제한되는 것은 아니다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 미리 정의된 조건에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 17을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에 따른 MPM 리스트 구성 방법은 인코더에서도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 공유된 리스트를 이용하여 미리 정의된 조건에 따라 효율적인 MPM 리스트를 유도할 수 있다.
구체적으로, 디코더는 현재 블록의 좌측 및 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드(또는 예측 모드의 모드 번호, 인덱스)가 모두 DC 모드보다 작거나 같은지 여부를 확인한다(S1701). 본 명세서에서, 좌측 이웃 블록의 인트라 예측 모드는 좌측 모드 또는 L로 지칭될 수 있고, 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드는 상측 모드 또는 A로 지칭될 수 있다.
좌측 모드 및 상측 모드가 모두 DC 모드보다 작거나 같은 경우, 디코더는 제1 MPM 리스트를 유도한다(S1702). 상기 제1 MPM 리스트는 플래너 모드, DC 모드, 수직 모드, 수평 모드, 수직 모드에서 4를 뺀 인덱스를 갖는 모드 및 수직 모드에서 4를 더한 인덱스를 갖는 모드를 포함할 수 있다.
좌측 모드 및 상측 모드가 모두 DC 모드보다 작거나 같지 않는 경우, 디코더는 좌측 모드 및 상측 모드가 같지 않은지 여부를 확인한다(S1703).
좌측 모드 및 상측 모드가 같지 않은 경우, 디코더는 제1 공유된 리스트를 유도한다(S1704). 상기 제1 공유된 리스트는 좌측 모드 및 상측 모드를 포함할 수 있다.
디코더는 좌측 모드 또는 상측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부를 확인한다(S1705). 좌측 모드 또는 상측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은 경우, 디코더는 상기 제1 공유된 리스트에 나머지 인트라 예측 모드를 추가(또는 삽입)함으로써, 제2 MPM 리스트를 유도한다(S1706). 본 명세서에서, 최대 모드는 좌측 모드 또는 상측 모드 중에서 인덱스 값이 큰 모드를 나타내고, 최소 모드는 좌측 모드 또는 상측 모드 중에서 인덱스 값이 작은 모드를 나타낸다. 상기 나머지 인트라 예측 모드는 최소 모드와 다른 비방향성 모드(즉, 최소 모드가 DC 모드인 경우에는 플래너 모드, 플래너 모드인 경우에는 DC 모드), 최대 모드에서 1을 뺀 모드, 최대 모드에 1을 더한 모드 및 최대 모드에 2를 뺀 모드를 포함할 수 있다.
좌측 모드 또는 상측 모드가 DC 모드보다 작거나 같지 않는 경우, 디코더는 제2 공유된 리스트를 유도한다(S1707). 실시예로서, 상기 제2 공유된 리스트는 상기 제1 공유된 리스트에 플래너 모드 및 DC 모드가 추가된 리스트일 수 있다.
디코더는 현재 추가된 리스트(즉, 제2 공유된 리스트) 내에서 예측 모드 인덱스의 최대값과 최소값간의 차가 63보다 크거나 같은지 여부를 확인한다(S1708). 상기 S1708 단계의 조건을 만족하는 경우, 디코더는 상기 제2 공유된 리스트에 최대 모드에서 1을 뺀 모드 및 최소 모드에 1을 더한 모드를 추가함으로써, 제3 MPM 리스트를 유도한다(S1709). 상기 S1708 단계의 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 상기 제2 공유된 리스트에 최소 모드에서 1을 뺀 모드 및 최대 모드에 1을 더한 모드를 추가함으로써, 제4 MPM 리스트를 유도한다(S1710). 좌측 모드 및 상측 모드가 같은 경우, 디코더는 제5 MPM 리스트를 유도한다(S1711). 상기 제5 MPM 리스트는 좌측 모드, 플래너 모드, DC 모드, 좌측 모드에서 1을 뺀 모드, 좌측 모드에 1을 더한 모드 및 좌측 모드에서 2를 뺀 모드를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, MPM 후보로서 이용되는 현재 블록의 좌측 이웃 블록은 도 14의 D 위치의 이웃 블록으로 설정되고, 상측 이웃 블록은 도 14의 B 위치의 이웃 블록으로 설정될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 공유된 리스트를 이용하여 효율적인 k-MPM 리스트를 생성하는 방법에 대한 구체적인 예시를 설명한다. k는 6이고, 5개의 MPM 리스트를 구성하기 위하여 4개의 미리 정의된 조건이 사용되는 경우를 가정한다. 이하에서, 도 14에서 이웃 위치 B 및 D의 인트라 모드는 각각 L 및 A로 표기될 수 있다.
첫 번째 단계에서, 인코더/디코더는 아래 수학식 1의 제1 조건을 이용하여 L 및 A가 비방향성 인트라 예측 모드인지 확인할 수 있다. 이때, 상기 비방향성 인트라 예측 모드는 플래너 모드 및 DC 모드를 포함할 수 있다. 인코더/디코더는 상기 제1 조건이 충족되면 후술하는 다섯 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면, 다음의 두 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000003
두 번째 단계에서, 인코더/디코더는 아래 수학식 2의 제2 조건을 이용하여 L과 A가 다른 인트라 예측 모드인지 확인할 수 있다. 상기 제2 조건이 충족되면 인코더/디코더는 다음의 세 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 후술하는 아홉 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000004
세 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 3과 같은 공유된 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000005
표 3을 참조하면, 최대 모드는 max_idx로, 최소 모드는 min_idx로 표시된다. 그리고, 인코더/디코더는 L 또는 A 중 어느 하나가 비방향성 모드인지 아래 수학식 3의 제3 조건을 이용하여 확인할 수 있다. 상기 제3 조건이 충족되면 인코더/디코더는 후술하는 여섯 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 다음의 네 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000006
네 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 4와 같은 공유된 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000007
이후, 인코더/디코더는 아래 수학식 4의 제4 조건을 이용하여 최대 모드와 최소 모드간 차이가 63보다 작거나 같은지 여부를 확인할 수 있다. 상기 제4 조건이 충족되면 인코더/디코더는 후술하는 일곱 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 후술하는 여덟 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000008
다섯 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 5와 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000009
인코더/디코더는 이상의 단계에서 생성된 공유된 리스트에 나머지 예측 모드들을 추가함으로써 최종 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
구체적으로, 여섯 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 6과 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000010
일곱 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 7과 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000011
여덟 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 8과 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000012
아홉 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 9와 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000013
도 17 및 상술한 실시예에서, MPM 후보로서 인접 방향의 예측 모드를 추가하는 방법을 설명하였다. 인접 방향의 예측 모드를 추가하기 위하여 +1, -1, +2, -2 모드를 이용하였다. 그런데, 일부 경우 덧셈 또는 뺄셈에 따라 인접 인트라 모드의 일관성을 파괴하는 비방향성 모드로 되거나 최대 이용 가능한 인트라 모드 인덱스를 초과하는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 예측 모드 2에서 1을 뺀 값은 DC 모드의 인덱스인 1이 된다. 또한, 예측 모드 66에 1을 더한 모드는 최대 인트라 모드 인덱스 값을 초과한다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 명세서에서는 인접 방향의 예측 모드를 추가하기 위한 모듈링 방법을 제안한다. 인코더/디코더는 +1, -1, -2의 인접 방향의 예측 모드를 이용하기 위하여 다음의 수학식 5의 모듈링 방법을 적용할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000014
수학식 5에서, %는 나머지 연산자를 나타낸다. 인코더/디코더는 인트라 예측 모드에 62를 더한 후 65로 나눈 나머지에 2를 더하여 -1 모드(즉, 1을 뺀 모드)를 유도할 수 있다. 또한, 인코더/디코더는 인트라 예측 모드에 1을 뺀 후 65로 나눈 나머지에 2를 더하여 +1 모드(즉, 1을 더한 모드)를 유도할 수 있다. 그리고, 인코더/디코더는 인트라 예측 모드에 61을 더한 후 65로 나눈 나머지에 2를 더하여 -2 모드(즉, 2를 뺀 모드)를 유도할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서, 증가된 방향성 인트라 모드의 수를 수용하기 위해 6개의 MPM을 갖는 인트라 모드 코딩 방법이 사용될 수 있다. 이때, 6 MPM의 엔트로피 코딩을 위해, 절삭된 단항 이진화(truncated unary binarization)가 적용될 수 있다.
구체적으로, 처음 3개의 빈은 현재 시그널링되는 빈과 관련된 MPM 모드에 의존하는 컨텍스트에 기초하여 코딩될 수 있다. MPM 모드는 다음의 3가지 카테고리로 분류될 수 있다. (a) 예측 모드가 수평 방향 인지(즉, MPM 모드가 대각선 방향보다 작거나 같은지), (b) 예측 모드가 수직 방향인지(즉, 대각선 방향보다 큰지), (c) 비방향성 모드인지(즉, 플래너 모드, DC 모드인지)
따라서, MPM 인덱스는 상술한 3가지 분류에 대응되는 3가지 컨텍스트를 이용하여 MPM 인덱스가 시그널링될 수 있다.
나머지 61개의 비(non)-MPM의 코딩은 다음과 같이 수행된다. 비-MPM 61 개는 먼저 선택된 모드 세트와 비-선택된 모드 세트의 두 세트로 나뉠 수 있다. 선택된 모드 세트는 16개의 모드를 포함할 수 있다. 그리고, 나머지(즉, 45개 모드)는 비-선택된 모드 세트에 할당될 수 있다. 현재 모드가 속하는 모드 세트는 플래그와 함께 비트 스트림에 표시될 수 있다. 그리고, 선택된 세트의 예측 모드는 4 비트 고정 길이 코드를 이용하여 시그널링(또는 이진화)되고, 비-선택된 모드 세트의 예측 모드는 절삭된 단항 이진 코드로 시그널링(또는 이진화)될 수 있다. 선택된 모드 세트 및 비-선택된 모드 세트는 다음과 같은 인덱스를 사용하여 총 61 개의 비-MPM 모드에 대한 서브 샘플링을 통해 생성될 수 있다.
- 선택된 모드 세트= {0, 4, 8, 12, 16, 20,…, 60}
- 비-선택된 모드 세트 = {1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10,…, 59}
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 미리 정의된 조건에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 18을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 실시예에 따른 MPM 리스트 구성 방법은 인코더에서도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 공유된 리스트를 이용하여 미리 정의된 조건에 따라 효율적인 MPM 리스트를 유도할 수 있다.
구체적으로, 디코더는 좌측 모드와 상측 모드가 동일한지 여부를 확인한다(S1801). 본 명세서에서, 좌측 이웃 블록의 인트라 예측 모드는 좌측 모드 또는 L로 지칭될 수 있고, 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드는 상측 모드 또는 A로 지칭될 수 있다.
디코더는 좌측 모드와 상측 모드가 동일한 경우, 좌측 모드가 DC 모드보다 큰지 여부를 확인한다(S1802). 좌측 모드가 DC 모드보다 큰 경우, 디코더는 제1 MPM 리스트를 유도한다(S1803). 상기 제1 MPM 리스트는 좌측 모드, 플래너 모드, DC 모드, 좌측 모드에서 1을 뺀 모드, 좌측 모드에 1을 더한 모드 및 좌측 모드에서 2를 뺀 모드를 포함할 수 있다.
좌측 모드가 DC 모드보다 크지 않은 경우, 디코더는 제2 MPM 리스트를 유도한다(S1804). 상기 제2 MPM 리스트는 좌측 모드, 좌측 모드와 다른 비방향성 모드, 수직 모드, 수평 모드, 수직 모드에서 4를 뺀 인덱스를 갖는 모드 및 수직 모드에서 4를 더한 인덱스를 갖는 모드를 포함할 수 있다.
좌측 모드와 상측 모드가 동일하지 않은 경우, 디코더는 제1 공유된 리스트를 유도한다(S1805). 상기 제1 공유된 리스트는 좌측 모드 및 상측 모드를 포함할 수 있다.
디코더는 좌측 모드 및 상측 모드가 DC 모드보다 큰지 여부를 확인한다(S1806). 좌측 모드 및 상측 모드가 DC 모드보다 크지 않은 경우, 디코더는 좌측 모드와 상측 모드를 더한 값이 2보다 크거나 같은지 여부를 확인한다(S1807). 좌측 모드와 상측 모드를 더한 값이 2보다 작은 경우, 디코더는 2 MPM 리스트를 유도한다. 좌측 모드와 상측 모드를 더한 값이 2보다 크거나 같은 경우, 상기 제1 공유된 리스트에 나머지 인트라 예측 모드를 추가(또는 삽입)함으로써, 제3 MPM 리스트를 유도한다(S1808). 본 명세서에서, 최대 모드는 좌측 모드 또는 상측 모드 중에서 인덱스 값이 큰 모드를 나타내고, 최소 모드는 좌측 모드 또는 상측 모드 중에서 인덱스 값이 작은 모드를 나타낸다. 상기 나머지 인트라 예측 모드는 최소 모드와 다른 비방향성 모드(즉, 최소 모드가 DC 모드인 경우에는 플래너 모드, 플래너 모드인 경우에는 DC 모드), 최대 모드에서 1을 뺀 모드, 최대 모드에 1을 더한 모드 및 최대 모드에 2를 뺀 모드를 포함할 수 있다.
좌측 모드 및 상측 모드가 DC 모드보다 큰 경우, 디코더는 제2 공유된 리스트를 유도한다(S1809). 실시예로서, 상기 제2 공유된 리스트는 상기 제1 공유된 리스트에 플래너 모드 및 DC 모드가 추가된 리스트일 수 있다.
디코더는 최소 모드와 최대 모드간의 차가 64가 아니고, 1이 아닌지 여부를 확인한다(S1810). 상기 S1810 단계의 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 상기 제2 공유된 리스트에 최대 모드에서 2를 뺀 모드 및 최대 모드에서 2를 더한 모드를 추가함으로써, 제4 MPM 리스트를 유도한다(S1811). 상기 S1810 단계의 조건을 만족하지 않는 경우, 디코더는 상기 제2 공유된 리스트에 최대 모드에서 1를 뺀 모드 및 최대 모드에서 1를 더한 모드를 추가함으로써, 제5 MPM 리스트를 유도한다(S1812).
일 실시예에서, MPM 후보로서 이용되는 현재 블록의 좌측 이웃 블록은 도 14의 D 위치의 이웃 블록으로 설정되고, 상측 이웃 블록은 도 14의 B 위치의 이웃 블록으로 설정될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 공유된 리스트를 이용하여 효율적인 k-MPM 리스트를 생성하는 방법에 대한 구체적인 예시를 설명한다. k는 6이고, 5개의 MPM 리스트를 구성하기 위하여 5개의 미리 정의된 조건이 사용되는 경우를 가정한다. 이하에서, 도 14에서 이웃 위치 B 및 D의 인트라 모드는 각각 L 및 A로 표기될 수 있다.
첫 번째 단계에서, 인코더/디코더는 아래 수학식 6의 제1 조건을 이용하여 L 및 A가 동일한지 확인할 수 있다. 인코더/디코더는 상기 제1 조건이 충족되면 다음의 두 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면, 다음의 세 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000015
두 번째 단계에서, L 및 A가 동일한 경우, 인코더/디코더는 아래 수학식 7의 제2 조건을 이용하여 L이 DC 모드보다 큰지 확인할 수 있다. 상기 제2 조건이 충족되면 인코더/디코더는 후술하는 여섯 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 후술하는 일곱 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000016
세 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 10과 같은 공유된 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000017
표 10을 참조하면, 최대 모드는 max_idx로, 최소 모드는 min_idx로 표시된다. 그리고, 인코더/디코더는 L 또는 A 중 어느 하나가 비방향성 모드인지 아래 수학식 8의 제3 조건을 이용하여 확인할 수 있다. 상기 제3 조건이 충족되면 인코더/디코더는 다음의 네 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 후술하는 다섯 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000018
네 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 11와 같은 공유된 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000019
이후, 인코더/디코더는 아래 수학식 9의 제4 조건을 이용하여 최대 모드와 최소 모드간 차이가 64가 아닌지 및 1이 아닌지 여부를 확인할 수 있다. 상기 제4 조건이 충족되면 인코더/디코더는 후술하는 열 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 후술하는 아홉 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000020
다섯 번째 단계에서, 인코더/디코더는 아래 수학식 10의 제5 조건을 이용하여 L 및 A가 비방향성 모드인지 확인할 수 있다. 제5 조건이 충족되면, 일곱 번째 단계를 수행하고, 그렇지 않으면 여덟 번째 단계를 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000021
여섯 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 12와 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000022
일곱 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 13과 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000023
인코더/디코더는 이상의 단계에서 생성된 공유된 리스트에 나머지 예측 모드들을 추가함으로써 최종 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
구체적으로, 여덟 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 14과 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000024
아홉 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 15와 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000025
열 번째 단계에서, 인코더/디코더는 다음의 표 16와 같은 MPM 리스트를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019011824-appb-img-000026
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 각각 독립적으로 구현될 수도 있고, 하나 이상의 실시예가 조합되어 구현될 수도 있다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 인트라 예측 블록을 생성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 19를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 블록 생성 방법은 인코더와 디코더에서 동일하게 수행될 수 있다.
디코더는 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode)이 적용되는지 여부를 지시하는 MPM 플래그(flag)를 획득한다(S1901). 여기서, 상기 MPM은 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 상기 현재 블록 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도되는 모드를 나타낸다.
디코더는 상기 현재 블록에 MPM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 좌측 및 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 미리 정의된 조건들을 만족하는지 여부에 기초하여 MPM 리스트를 구성한다(S1902).
디코더는 상기 MPM 리스트 내에서 특정 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스(index)를 획득한다(S1903).
디코더는 상기 MPM 인덱스에 의해 특정되는 인트라 예측 모드를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S1904).
전술한 바와 같이, 상기 좌측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 좌하단 샘플의 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정되고, 상기 상측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 우상단 샘플의 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 S1902 단계는, 미리 정의된 4개의 조건에 기초하여 특정 개수의 MPM 리스트 중에서 어느 하나의 MPM 리스트를 구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같이, 상기 S1902 단계는, 제1 조건을 만족하는 경우, 제1 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 제1 조건을 만족하지 않고 제2 조건 및 제3 조건을 만족하는 경우, 제2 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 제1 조건 및 상기 제3 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건 및 제4 조건을 만족하는 경우, 제3 MPM 리스트를 구성하는 단계; 상기 제1 조건, 상기 제3 조건 및 상기 제4 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건을 만족하는 경우, 제4 MPM 리스트를 구성하는 단계; 및 상기 제1 조건 및 상기 제2 조건을 만족하지 않는 경우, 제5 MPM 리스트를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고, 상기 제2 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일하지 않은지 여부로 설정되고, 상기 제3 조건은 상기 좌측 또는 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고, 상기 제4 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 큰 모드를 나타내는 최대 모드와, 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 작은 모드를 나타내는 최소 모드간 차이가 미리 정의된 특정 값보다 작은지 여부로 설정될 수 있다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호를 처리하기 위한 장치의 블록도의 예를 도시한다. 도 20의 비디오 신호 처리 장치는 도 1의 인코딩 장치 또는 도 2의 디코딩 장치에 해당할 수 있다. 도 20의 비디오 신호 처리 장치는 앞서 도 1 내지 도 19에서 설명한 방법을 적용하여 비디오 신호를 처리할 수 있다.
영상 신호를 처리하는 영상 처리 장치(2000)는, 영상 신호를 저장하는 메모리(2020)와, 상기 메모리와 결합되면서 영상 신호를 처리하는 프로세서(2010)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 프로세서(2010)는 영상 신호의 처리를 위한 적어도 하나의 프로세싱 회로로 구성될 수 있으며, 영상 신호를 인코딩 또는 디코딩을 위한 명령어들을 실행함으로써 영상 신호를 처리할 수 있다. 즉, 프로세서(2010)는 상술한 인코딩 또는 디코딩 방법들을 실행함으로써 원본 영상 데이터를 인코딩하거나 인코딩된 영상 신호를 디코딩할 수 있다.
도 21은 본 발명이 적용되는 비디오 코딩 시스템을 나타낸다.
비디오 코딩 시스템은 소스 디바이스(source device) 및 수신 디바이스(receiving device)를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스(video source), 인코딩 장치(encoding apparatus), 전송부(transmitter)를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부(receiver), 디코딩 장치(decoding apparatus) 및 렌더러(renderer)를 포함할 수 있다. 상기 인코딩 장치는 비디오/영상 인코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 비디오/영상 디코딩 장치라고 불릴 수 있다. 송신기는 인코딩 장치에 포함될 수 있다. 수신기는 디코딩 장치에 포함될 수 있다. 렌더러는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
인코딩 장치는 입력 비디오/영상을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치는 압축 및 코딩 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 인코딩된 데이터(인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림(bitstream) 형태로 출력될 수 있다.
전송부는 비트스트림 형태로 출력된 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스의 수신부로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘레멘트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 추출하여 디코딩 장치로 전달할 수 있다.
디코딩 장치는 인코딩 장치의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 디코딩할 수 있다.
렌더러는 디코딩된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
도 22를 참조하면, 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 발명이 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 인트라 예측 모드 기반으로 영상을 디코딩하는 방법에 있어서,
    현재 블록에 MPM(Most Probable Mode)이 적용되는지 여부를 지시하는 MPM 플래그(flag)를 획득하는 단계, 여기서 상기 MPM은 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 상기 현재 블록 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도되는 모드를 나타냄;
    상기 현재 블록에 MPM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 좌측 및 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 미리 정의된 조건들을 만족하는지 여부에 기초하여 MPM 리스트를 구성하는 단계;
    상기 MPM 리스트 내에서 특정 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스(index)를 획득하는 단계; 및
    상기 MPM 인덱스에 의해 특정되는 인트라 예측 모드를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 좌하단 샘플의 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정되고,
    상기 상측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 우상단 샘플의 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정되는, 영상 디코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 MPM 리스트를 구성하는 단계는,
    미리 정의된 4개의 조건에 기초하여 특정 개수의 MPM 리스트 중에서 어느 하나의 MPM 리스트를 구성하는 단계를 더 포함하는, 영상 디코딩 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 MPM 리스트를 구성하는 단계는,
    제1 조건을 만족하는 경우, 제1 MPM 리스트를 구성하는 단계;
    상기 제1 조건을 만족하지 않고 제2 조건 및 제3 조건을 만족하는 경우, 제2 MPM 리스트를 구성하는 단계;
    상기 제1 조건 및 상기 제3 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건 및 제4 조건을 만족하는 경우, 제3 MPM 리스트를 구성하는 단계;
    상기 제1 조건, 상기 제3 조건 및 상기 제4 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건을 만족하는 경우, 제4 MPM 리스트를 구성하는 단계; 및
    상기 제1 조건 및 상기 제2 조건을 만족하지 않는 경우, 제5 MPM 리스트를 구성하는 단계를 포함하는, 영상 디코딩 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고,
    상기 제2 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일하지 않은지 여부로 설정되고,
    상기 제3 조건은 상기 좌측 또는 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고,
    상기 제4 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 큰 모드를 나타내는 최대 모드와, 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 작은 모드를 나타내는 최소 모드간 차이가 미리 정의된 특정 값보다 작은지 여부로 설정되는, 영상 디코딩 방법.
  6. 인트라 예측 모드 기반으로 영상을 디코딩하는 장치에 있어서,
    상기 비디오 신호를 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리와 결합된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    현재 블록에 MPM(Most Probable Mode)이 적용되는지 여부를 지시하는 MPM 플래그(flag)를 획득하고, 여기서 상기 MPM은 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 상기 현재 블록 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도되는 모드를 나타냄,
    상기 현재 블록에 MPM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 좌측 및 상측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 미리 정의된 조건들을 만족하는지 여부에 기초하여 MPM 리스트를 구성하고,
    상기 MPM 리스트 내에서 특정 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스(index)를 획득하고, 그리고
    상기 MPM 인덱스에 의해 특정되는 인트라 예측 모드를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는, 영상 디코딩 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 좌하단 샘플의 수평 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정되고,
    상기 상측 이웃 블록은 상기 현재 블록 내 우상단 샘플의 수직 방향으로 인접한 픽셀을 포함하는 블록으로 설정되는, 영상 디코딩 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    미리 정의된 4개의 조건에 기초하여 특정 개수의 MPM 리스트 중에서 어느 하나의 MPM 리스트를 구성하는, 영상 디코딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1 조건을 만족하는 경우, 제1 MPM 리스트를 구성하고,
    상기 제1 조건을 만족하지 않고 제2 조건 및 제3 조건을 만족하는 경우, 제2 MPM 리스트를 구성하고,
    상기 제1 조건 및 상기 제3 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건 및 제4 조건을 만족하는 경우, 제3 MPM 리스트를 구성하고,
    상기 제1 조건, 상기 제3 조건 및 상기 제4 조건을 만족하지 않고, 상기 제2 조건을 만족하는 경우, 제4 MPM 리스트를 구성하고, 그리고
    상기 제1 조건 및 상기 제2 조건을 만족하지 않는 경우, 제5 MPM 리스트를 구성하는, 영상 디코딩 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고,
    상기 제2 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 동일하지 않은지 여부로 설정되고,
    상기 제3 조건은 상기 좌측 또는 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드가 DC 모드보다 작거나 같은지 여부로 설정되고,
    상기 제4 조건은 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 큰 모드를 나타내는 최대 모드와, 상기 좌측 및 상기 우측 이웃 블록의 인트라 예측 모드 중에서 모드 인덱스 값이 작은 모드를 나타내는 최소 모드간 차이가 미리 정의된 특정 값보다 작은지 여부로 설정되는, 영상 디코딩 장치.
PCT/KR2019/011824 2018-09-11 2019-09-11 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 WO2020055159A1 (ko)

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