WO2019199149A1 - 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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    • H04N19/593—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial prediction techniques

Definitions

  • the present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method for encoding / decoding a still image or moving image 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 for storing in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • An object of the present invention is to propose a linear interpolation intra prediction method for generating a weighted prediction sample based on a distance between a prediction sample and a reference sample.
  • An object of the present invention is to propose a method for generating an intra prediction block in consideration of more directionality in order to increase the accuracy of prediction in applying linear interpolation intra prediction.
  • LIP Linear Interpolation Intra Prediction
  • the LIP direction is a first prediction direction, a second prediction direction indicating a prediction direction of the prediction mode by adding 1 to the intra prediction mode, and a third direction indicating a prediction direction of the prediction mode by subtracting 1 from the intra prediction mode. It may include a prediction direction.
  • a bit shorter than an index indicating the second prediction direction or the third prediction direction may be allocated to the index indicating the first prediction direction.
  • generating a lower right reference sample adjacent to the lower right side of the current block Preferably, generating at least one of a right reference sample and a lower reference sample using the right bottom reference sample.
  • a LIP flag indicating whether Linear Interpolation Intra Prediction (LIP) is applied to a current block is used.
  • a LIP flag parsing unit for parsing;
  • a first reference sample derivation unit for deriving a first reference sample using at least one of a left, an upper, and an upper left reference sample of the current block based on an intra prediction mode of the current block ;
  • a directional index parser for parsing a directional index representing information about a LIP direction based on a first prediction direction indicating a prediction direction of the intra prediction mode;
  • a second reference sample deriving unit for deriving a second reference sample using at least one of the right, lower and right lower reference samples of the current block based on the LIP direction determined by the directional index;
  • a prediction sample generator that weights the first reference sample and the second reference sample to generate a prediction sample of the current block.
  • the LIP direction is a first prediction direction, a second prediction direction indicating a prediction direction of the prediction mode by adding 1 to the intra prediction mode, and a third direction indicating a prediction direction of the prediction mode by subtracting 1 from the intra prediction mode. It may include a prediction direction.
  • a bit shorter than an index indicating the second prediction direction or the third prediction direction may be allocated to the index indicating the first prediction direction.
  • the second reference sample derivation unit may generate a lower right reference sample adjacent to the lower right side of the current block, and generate at least one of a right reference sample or a lower reference sample by using the lower right reference sample.
  • the accuracy of prediction may be improved by linearly interpolating a plurality of reference samples based on the intra prediction mode.
  • An object of the present invention in generating linear interpolation prediction samples, can increase the accuracy of prediction and improve the compression performance by considering more directionality.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoding apparatus in which an encoding of a video / image signal is performed, according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoding apparatus in which an embodiment of the present invention is applied and decoding of a video / image signal is performed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a multi-type tree structure as an embodiment to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a signaling mechanism of partition partition information of a quadtree with nested multi-type tree structure according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of dividing a CTU into multiple CUs based on a quadtree and accompanying multi-type tree structure as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of limiting ternary-tree splitting as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating redundant division patterns that may occur in binary tree division and ternary tree division, as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating an intra prediction based video / image encoding method and an intra prediction unit in an encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating an intra prediction based video / image decoding method and an intra prediction unit in a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 and 13 illustrate a prediction direction of an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • 14 and 15 are diagrams for explaining a linear interpolation prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 16 is a diagram for describing a method of generating a lower right reference sample in a linear interpolation prediction method according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 17 is a diagram for describing a method of generating right reference samples and bottom reference samples according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a method of determining an optimal prediction mode in intra prediction coding according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a method of performing linear interpolation intra prediction in consideration of an adjacent prediction direction as an embodiment to which the present invention is applied.
  • 20 and 21 are flowcharts illustrating a linear interpolation intra prediction method using adjacent directionality according to an embodiment of the present invention.
  • 22 is a flowchart illustrating a method of generating an intra prediction block according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an intra prediction apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 24 is a diagram illustrating a method of performing linear interpolation intra prediction using multi-reference lines as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 25 shows a video coding system to which the present invention is applied.
  • 26 is a diagram illustrating the structure of a content streaming system according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the 'processing unit' refers to a unit in which a process of encoding / decoding such as prediction, transformation, and / or quantization is performed.
  • the processing unit may be referred to as a 'processing block' or 'block'.
  • the processing unit may be interpreted to include a unit for the luma component and a unit for the chroma component.
  • the processing unit may correspond to a Coding Tree Unit (CTU), a Coding Unit (CU), a Prediction Unit (PU), or a Transform Unit (TU).
  • CTU Coding Tree Unit
  • CU Coding Unit
  • PU Prediction Unit
  • TU Transform Unit
  • the processing unit may be interpreted as a unit for a luma component or a unit for a chroma component.
  • the processing unit may be a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a luma component. May correspond to. Or, it may correspond to a coding tree block (CTB), a coding block (CB), a prediction block (PU), or a transform block (TB) for a chroma component.
  • CTB coding tree block
  • CB coding block
  • PU prediction block
  • TB transform block
  • the present invention is not limited thereto, and the processing unit may be interpreted to include a unit for a luma component and a unit for a chroma component.
  • processing unit is not necessarily limited to square blocks, but may also be configured in a polygonal form having three or more vertices.
  • a pixel, a pixel, and the like are referred to collectively as samples.
  • using a sample may mean using a pixel value or a pixel value.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoding apparatus in which an encoding of a video / image signal is performed, according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoding apparatus 100 may include an image splitter 110, a subtractor 115, a transformer 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transformer 150,
  • the adder 155, the filter 160, the memory 170, the inter predictor 180, the intra predictor 185, and the entropy encoder 190 may be configured.
  • the inter predictor 180 and the intra predictor 185 may be collectively referred to as a predictor.
  • the predictor may include an inter predictor 180 and an intra predictor 185.
  • the transform unit 120, the quantization unit 130, the inverse quantization unit 140, and the inverse transform unit 150 may be included in the residual processing unit.
  • the residual processing unit may further include a subtracting unit 115.
  • the image divider 110, the subtractor 115, the transformer 120, the quantizer 130, the inverse quantizer 140, the inverse transformer 150, and the adder 155 may be described.
  • 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 (eg, an encoder or a 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 divider 110 may divide the input image (or picture or 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.
  • the quad tree structure may be applied first and the binary tree structure may be applied later.
  • the binary tree structure may be applied first.
  • the coding procedure according to the present invention may be performed based on the final coding unit that is no longer split.
  • the maximum coding unit may be used as the final coding unit immediately based on coding efficiency according to the image characteristic, or if necessary, the coding unit is recursively divided into coding units of lower depths and optimized.
  • a coding unit of size may be used as the final coding unit.
  • the coding procedure may include a procedure of prediction, transform, and reconstruction, which will be described later.
  • the processing unit may 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 aforementioned 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.
  • an M ⁇ N block may represent a set of samples or transform coefficients composed of M columns and N rows.
  • a sample may generally represent a pixel or a value of a pixel, and may only represent pixel / pixel values of the luma component, or only pixel / pixel values of the chroma component.
  • a sample may be used as a term corresponding to one picture (or image) for a pixel or a pel.
  • the encoding apparatus 100 subtracts the prediction signal (predicted block, 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 may be generated (residual signal, residual block, residual sample array), and the generated residual signal is transmitted to the converter 120.
  • a unit that subtracts a prediction signal (prediction block, prediction sample array) from an input image signal (original block, original sample array) in the encoder 100 may be called a subtraction unit 115.
  • the prediction unit may perform a 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 on a current block or CU basis. As described later in the description of each prediction mode, the prediction unit may generate various information related to prediction, such as prediction mode information, and transmit the generated information to the entropy encoding unit 190. The information about the prediction may be encoded in the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the intra predictor 185 may predict the current block by referring to the samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in the neighborhood of the current block or may be located apart according to the prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • Non-directional mode may include, for example, DC mode and planner mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes according to the degree of detail of the prediction direction. However, as an example, more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra predictor 185 may determine the prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter predictor 180 may derive the predicted block with respect to the current block based on the reference block (reference sample array) specified by the motion vector on the reference picture.
  • the motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of the motion information between the neighboring block and the 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 as a collocated reference block, a collocated CU (colCU), and the like, and a reference picture including the temporal neighboring block is called a collocated picture (colPic). It may be.
  • the inter prediction unit 180 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks and provides information indicating which candidates are used to derive a motion vector and / or a reference picture index of the current block. Can be generated. Inter prediction may be performed based on various prediction modes.
  • the inter prediction unit 180 may use motion information of a neighboring block as motion information of a current block.
  • the residual signal may not be transmitted.
  • the motion vector of the neighboring block is used as a motion vector predictor and the motion vector difference is signaled by signaling a motion vector difference. Can be directed.
  • the prediction signal generated by the inter predictor 180 or the intra predictor 185 may be used to generate a reconstruction signal or to generate a residual signal.
  • the transformer 120 may apply transform techniques to the residual signal to generate transform coefficients.
  • the transformation technique may include at least one of a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a karhunen-loeve transform (KLT), a graph-based transform (GBT), or a conditionally non-linear transform (CNT).
  • DCT discrete cosine transform
  • DST discrete sine transform
  • KLT karhunen-loeve transform
  • GBT graph-based transform
  • CNT conditionally non-linear transform
  • GBT means a conversion obtained from this graph when the relationship information between pixels is represented by a graph.
  • CNT refers to a transform that is generated based on and generates a prediction signal using all previously reconstructed pixels.
  • the conversion process may be applied to pixel blocks having the same size as the square, or may be applied to blocks of variable size rather than square.
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits them to the entropy encoding unit 190.
  • the entropy encoding unit 190 encodes the quantized signal (information about the quantized transform coefficients) and outputs the bitstream. have.
  • the information about the quantized transform coefficients may be referred to as residual information.
  • the quantization unit 130 may rearrange block quantized transform coefficients into a one-dimensional vector form based on a coefficient scan order, and quantize the quantized transform coefficients based on the quantized transform coefficients in the one-dimensional vector form. Information about transform coefficients may be generated.
  • the entropy encoding unit 190 may perform various encoding methods such as, for example, exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC), and the like.
  • the entropy encoding unit 190 may encode information necessary for video / image reconstruction other than quantized transform coefficients (for example, values of syntax elements) together or separately.
  • Encoded information eg, encoded video / image information
  • NALs 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, and the like.
  • the signal output from the entropy encoding unit 190 may include a transmitting unit (not shown) for transmitting and / or a storing unit (not shown) for storing as an internal / external element of the encoding apparatus 100, 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 quantized transform coefficients may be reconstructed in the residual signal by applying inverse quantization and inverse transform through inverse quantization unit 140 and inverse transform unit 150 in a 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 a reconstructed signal (reconstructed picture, reconstructed block, reconstructed sample array) is added. Can be generated. 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 the reconstructed block.
  • the adder 155 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstruction signal may be used for intra prediction of a next processing target block in a current picture, and may be used for inter prediction of a next picture through filtering as described below.
  • the filtering unit 160 may improve subjective / objective image quality by applying filtering to the reconstruction signal.
  • the filtering unit 160 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture is stored in the memory 170, specifically, the DPB of the memory 170.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, a sample adaptive offset, an adaptive loop filter, a bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 160 may generate various information about the filtering and transmit the generated information to the entropy encoding unit 190.
  • the filtering information may be encoded in 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 the reference picture in the inter predictor 180.
  • the encoding apparatus may avoid prediction mismatch between the encoding apparatus 100 and the decoding apparatus, and may improve encoding efficiency.
  • the memory 170 DPB may store the modified reconstructed picture for use as a reference picture in the inter predictor 180.
  • the memory 170 may store the motion information of the block from which the motion information in the current picture is derived (or encoded) and / or the motion information of the blocks in the picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter predictor 180 to use the motion information of the spatial neighboring block or the motion information of the temporal neighboring block.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and transfer the reconstructed samples to the intra predictor 185.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoding apparatus in which an embodiment of the present invention is applied and decoding of a video / image signal is performed.
  • the decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantizer 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filter 240, a memory 250, and an inter
  • the prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be configured.
  • the inter predictor 260 and the intra predictor 265 may be collectively called a predictor. That is, the predictor may include an inter predictor 180 and an intra predictor 185.
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse transform unit 230 may be collectively called a residual processing unit. That is, the residual processing unit may include an inverse quantization unit 220 and an inverse transformation unit 230.
  • the entropy decoder 210, the inverse quantizer 220, the inverse transformer 230, the adder 235, the filter 240, the inter predictor 260, and the intra predictor 265 are described in the embodiment. Can be configured by one hardware component (eg, decoder 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 decoding apparatus 200 may reconstruct an image corresponding to a process in which 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 a coding unit, for example, which may be split along a quad tree structure and / or a binary tree structure from a coding tree unit or a maximum coding unit.
  • the reconstructed video signal decoded and output through the decoding apparatus 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoding apparatus 200 may receive a 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, quantized values of syntax elements required for image reconstruction, and transform coefficients for residuals. Can be output.
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and decodes syntax element information and decoding information of neighboring and decoding target blocks or information of symbols / bins decoded in a previous step.
  • the context model may be determined using the context model, the probability of occurrence of a bin may be predicted according to the determined context model, and arithmetic decoding of the bin may be performed to generate a symbol corresponding to the value of each syntax element. have.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model by using the information of the decoded symbol / bin for the context model of the next symbol / bean after determining the context model.
  • the information related to the prediction among the information decoded by the entropy decoding unit 2110 is provided to the prediction unit (the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265), and the entropy decoding performed by the entropy decoding unit 210 is performed. Dual values, that is, quantized transform coefficients and related parameter information, may be input to the inverse quantizer 220.
  • information on filtering among information decoded by the entropy decoding unit 210 may be provided to the filtering unit 240.
  • a receiver (not shown) that receives a signal output from the encoding apparatus may be further configured as an internal / external element of the decoding apparatus 200, or the receiver may be a component of the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 may dequantize the quantized transform coefficients and output the transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 220 may rearrange the quantized transform coefficients in the form of a two-dimensional block. In this case, the reordering may be performed based on the coefficient scan order performed by the encoding apparatus.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients using a quantization parameter (for example, quantization step size information), and may obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter for example, quantization step size information
  • the inverse transformer 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 or inter prediction is applied to the current block based on the information about the prediction output from the entropy decoding unit 210, and may determine a specific intra / inter prediction mode.
  • the intra predictor 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 according to the prediction mode.
  • prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the intra predictor 265 may determine the prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 260 may derive the predicted block for the current block based on the reference block (reference sample array) specified by the motion vector on the reference picture.
  • the motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on the correlation of the motion information between the neighboring block and the 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 a 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 the information about the prediction may include information indicating a mode of inter prediction for the current block.
  • the adder 235 adds the obtained residual signal to the predictive signal (predicted block, predictive sample array) output from the inter predictor 260 or the intra predictor 265 to restore the reconstructed signal (reconstructed picture, reconstructed block). , Restore 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 the reconstructed block.
  • the adder 235 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstruction signal may be used for intra prediction of a next processing target block in a current picture, and may be used for inter prediction of a next picture through filtering as described below.
  • the filtering unit 240 may improve subjective / objective image quality by applying filtering to the reconstruction 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 stored in the memory 250, specifically, the DPB of the memory 250. Can be sent to.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, a sample adaptive offset, an adaptive loop filter, a bilateral filter, and the like.
  • the (modified) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 250 may be used as the reference picture in the inter predictor 260.
  • the memory 250 may store the motion information of the block from which the motion information in the current picture is derived (or decoded) and / or the motion information of the blocks in the picture that are already reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter predictor 260 to use the motion information of the spatial neighboring block or the motion information of the temporal neighboring block.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and transfer the reconstructed samples to the intra predictor 265.
  • the embodiments described by 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 also apply to the unit 260 and the intra predictor 265.
  • the video / image coding method according to this document may be performed based on various detailed techniques, and each detailed technique will be described as follows. Techniques described below include prediction, residual processing ((inverse) transformation, (inverse) quantization, etc.), syntax element coding, filtering, partitioning / division, etc. in the video / image encoding / decoding procedures described above and / or described below. It will be apparent to those skilled in the art that they may be involved in related procedures.
  • the block partitioning procedure according to this document may be performed by the image splitter 110 of the encoding apparatus described above, and the partitioning related information may be processed (encoded) by the entropy encoding unit 190 and transmitted to the decoding apparatus 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 (eg, prediction and residual) for image decoding. 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 an N ⁇ N block of luma samples and two corresponding blocks of chroma samples.
  • the maximum allowable size of the CTU for coding and prediction may be different from the maximum allowable size of the CTU for transform.
  • 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 may be divided based on a multitype tree structure partition 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 partition structure
  • the QTBTTT may include a quadtree, binary tree, and ternary tree based partition structure.
  • the QTBT structure may include a quadtree, binary tree and ternary tree based partitioning structure.
  • a coding tree structure a CU may have a square or rectangular shape.
  • the CTU may first be divided into quadtree structures. After that, the leaf nodes of the quadtree structure may be further divided by the multitype tree structure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a multi-type tree structure as an embodiment to which the present invention can be applied.
  • the multitype tree structure may include four partition types as shown in FIG.
  • the four types of split include vertical binary splitting (SPLIT_BT_VER), horizontal binary splitting (SPLIT_BT_HOR), vertical ternary splitting (SPLIT_TT_VER), and horizontal ternary splitting (SPLIT_TT_HOR). ) May be included.
  • Leaf nodes of the multitype tree structure may be called CUs. These CUs can be used for prediction and transform procedures.
  • CU, PU, and TU may have the same block size in this document. 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 a diagram illustrating a signaling mechanism of partition partition information of a quadtree with nested multi-type tree structure according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the CTU is treated as the root of the quadtree, and is partitioned for the first time into a quadtree structure.
  • Each quadtree leaf node may then be further partitioned into a multitype tree structure.
  • a first flag (ex. Mtt_split_cu_flag) is signaled to indicate whether the node is additionally partitioned.
  • a second flag (ex. Mtt_split_cu_verticla_flag) may be signaled to indicate the splitting direction.
  • a third flag (ex. Mtt_split_cu_binary_flag) may be signaled to indicate whether the partition type is binary partition or ternary partition.
  • a multi-type tree splitting mode (MttSplitMode) of a CU may be derived as shown in Table 1 below.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of dividing a CTU into multiple CUs based on a quadtree and accompanying multi-type tree structure as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • 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 CTU, or may be cut by 4 ⁇ 4 in luma sample units. For example, in the 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 allowable luma TB size may be 64x64 and the maximum allowable chroma TB size may be 32x32. If the width or height of the CB divided according to the tree structure is larger than the maximum transform width or height, the CB may be automatically (or implicitly) split until the TB size limit in the horizontal and vertical directions is satisfied.
  • the following parameters may be defined and identified as SPS syntax elements.
  • 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
  • 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 can be set to 16x16
  • MaxBtSize to 128x128, MaxTtSzie to 64x64
  • MinBtSize and MinTtSize (for both width and height) to 4x4, and MaxMttDepth to 4.
  • Quarttree partitioning may be applied to the CTU to generate quadtree leaf nodes.
  • the quadtree leaf node may be called a leaf QT node.
  • Quadtree leaf nodes may have a 128x128 size (i.e. the CTU size) from a 16x16 size (i.e. the MinOTSize). If the leaf QT node is 128x128, it may not be additionally divided into a binary tree / a ternary tree. This is because in this case, even if split, it exceeds MaxBtsize and MaxTtszie (i.e. 64x64). In other cases, leaf QT nodes may be further partitioned into a multitype tree. Therefore, the leaf QT node is the root node for the multitype tree, and the leaf QT node may have a multitype tree depth (mttDepth) 0 value.
  • mttDepth multitype tree depth
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of limiting ternary-tree splitting as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • TT partitioning may be limited in certain cases. For example, when the width or height of the luma coding block is greater than a predetermined specific value (eg, 32 and 64), TT partitioning may be limited as shown in FIG. 6.
  • a predetermined specific value e.g, 32 and 64
  • the coding tree scheme may support that the luma and chroma blocks have separate block tree structures.
  • luma and chroma CTBs in one CTU may be limited to have the same coding tree structure.
  • luma and chroma blocks may have a separate block tree structure from each other. If an individual block tree mode is applied, the luma CTB may be split into CUs based on a particular coding tree structure, and the chroma CTB may be split into chroma CUs based on another coding tree structure. This may mean that a CU in an I slice may consist of a coding block of a luma component or coding blocks of two chroma components, and a CU of a P or B slice may be composed of blocks of three color components.
  • a quadtree coding tree structure involving a multitype tree has been described, but a structure in which a CU is divided is not limited thereto.
  • the BT structure and the TT structure may be interpreted as a concept included in a multiple partitioning tree (MPT) structure, and the CU may be interpreted to be divided through the QT structure and the MPT structure.
  • MPT multiple partitioning tree
  • a syntax element eg, MPT_split_type
  • MPT_split_mode a syntax element that contains information about which direction is divided into and horizontally.
  • the CU may be partitioned in a different way than 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 size of the CU of the upper depth, or the CU of the lower depth is divided into 1/2 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 is divided into 1/4 or 1/2 size of the CU of the upper depth, the CU of the lower depth is sometimes 1/5, 1/3, 3/8, 3 of the CU of the upper depth. It can be divided into / 5, 2/3 or 5/8 size, the way in which the CU is divided is not limited to this.
  • the tree node block is placed so that all samples of all coded CUs are located within the picture boundaries. May 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 quadtree coded block structure with the multi-type tree described above can provide a very flexible block partitioning structure. Because of the partition types supported in a multitype tree, different partition patterns can sometimes lead to potentially identical coding block structure results. By limiting the occurrence of such redundant partition patterns, the data amount of partitioning information can be reduced. It demonstrates with reference to the following drawings.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating redundant division patterns that may occur in binary tree division and ternary tree division, as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • two levels of consecutive binary splits in one direction have the same coding block structure as the binary split for the center partition after the ternary split.
  • the binary tree split in the given direction for the center partition of the ternary tree split may be limited. This restriction can be applied for CUs of all pictures. If this particular partitioning is restricted, the signaling of the corresponding syntax elements can be modified to reflect this limited case, thereby reducing the number of bits signaled for partitioning. For example, as shown in FIG.
  • the mtt_split_cu_binary_flag syntax element indicating whether the split is a binary split or a tenary split is not signaled, and its value is Can be inferred by the decoder to zero.
  • the decoded portion of the current picture or other pictures in which the current processing unit is included may be used to reconstruct the current processing unit in which decoding is performed.
  • Intra picture or I picture which uses only the current picture for reconstruction, i.e. performs only intra picture prediction, predicts a picture (slice) using at most one motion vector and reference index to predict each unit
  • a picture using a predictive picture or P picture (slice), up to two motion vectors, and a reference index (slice) may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Inter prediction means a prediction method of deriving a current processing block based on data elements (eg, sample values or motion vectors, etc.) of pictures other than the current picture. That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in other reconstructed pictures other than the current picture.
  • data elements eg, sample values or motion vectors, etc.
  • intra prediction (or intra prediction) will be described in more detail.
  • Intra prediction or intra prediction
  • Intra prediction means a prediction method that derives the current processing block from data elements (eg, sample values, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in the current picture.
  • data elements eg, sample values, etc.
  • Intra prediction may indicate prediction for generating a prediction sample for a current block based on reference samples outside the current block in a picture to which the current block belongs (hereinafter, referred to as a current picture).
  • the present invention describes the detailed description of the intra prediction method described above with reference to FIGS. 1 and 2, and the decoder may be represented by the intra prediction-based video / image decoding method of FIG. 10 described later and the intra prediction unit in the decoding apparatus of FIG. 11. .
  • the encoder may be represented by the intra prediction-based video / video encoding method of FIG. 8 and the intra prediction unit in the encoding apparatus of FIG. 9.
  • the data encoded by FIGS. 8 and 9 may 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 peripheral reference samples of the current block are samples adjacent to the left boundary of the current block of size nWxnH and a total of 2xnH samples neighboring the bottom-left, and 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 a plurality of upper peripheral samples and a plurality of left peripheral samples.
  • peripheral reference samples of the current block are a total of nH samples adjacent to the right boundary of the current block of size nWxnH, a total of nW samples adjacent to the bottom boundary of the current block and the lower right side of the current block. It may include one sample neighboring (bottom-right).
  • peripheral reference samples of the current block may not be decoded yet or available.
  • the decoder may construct the surrounding reference samples to use for prediction by substituting the samples that are not available with the available samples.
  • peripheral reference samples to be used for prediction may be configured through interpolation of the available samples.
  • the prediction sample can be derived based on the average or interpolation of neighboring reference samples of the current block, and (ii) the prediction among the neighbor reference samples of the current block.
  • the prediction sample may be derived based on a reference sample present in a specific (prediction) direction with respect to the sample. In case of (i), it may be called non-directional mode or non-angle mode, and in case of (ii), it may be called directional mode or angular mode.
  • the 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 prediction sample of the current block among the neighboring reference samples may be performed. Prediction samples may be generated.
  • LIP linear interpolation intra prediction
  • a temporary prediction sample of the current block is derived based on filtered neighbor reference samples, and at least one of the existing neighbor reference samples, that is, unfiltered neighbor reference samples, derived according to the intra prediction mode.
  • a weighted sum of a reference sample and the temporary prediction sample may be used to derive the prediction sample of the current block.
  • PDPC position dependent intra prediction
  • post-processing filtering may be performed on the predicted sample derived as needed.
  • 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.
  • a post-filtering step may be performed on the predicted sample derived as needed.
  • a video / image encoding procedure based on intra prediction and an intra prediction unit in the encoding apparatus may roughly include, for example, the following.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams illustrating an intra prediction based video / image encoding method and an intra prediction unit in an encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • S801 may be performed by the intra predictor 185 of the encoding apparatus, and S802 may be performed by the residual processor of the encoding apparatus.
  • S802 may be performed by the subtraction unit 115 of the encoding apparatus.
  • the prediction information may be derived by the intra prediction unit 185 and encoded by the entropy encoding unit 190.
  • the residual information may be derived by the residual processor and 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 transform coefficients quantized through the quantization unit 130.
  • Information about the quantized transform coefficients may be encoded by the entropy encoding unit 190 through a residual coding procedure.
  • the encoding apparatus performs intra prediction on the current block (S801).
  • the encoding apparatus may derive an intra prediction mode for the current block, derive the peripheral reference samples of the current block, and generate the prediction samples in the current block based on the intra prediction mode and the peripheral reference samples.
  • the intra prediction mode determination, the peripheral reference samples (the procedure of generating the prediction and the prediction samples may be performed simultaneously or one procedure may be performed before the other procedure.
  • the intra prediction unit of the encoding apparatus ( 185 may include a prediction mode determiner 186, a reference sample derivator 187, and a prediction sample derivator 188, and the prediction mode determiner 186 determines an intra prediction mode for the current block.
  • the reference sample derivator 187 may derive peripheral reference samples of the current block, and the predictive sample derivator 188 may derive the motion samples of the current block.
  • the intra predictor 185 may further include a predictive sample filter unit (not shown)
  • the encoding apparatus may further include the current block among a plurality of intra prediction modes. The encoding apparatus may compare an RD cost for the intra prediction modes and determine an optimal intra prediction mode for the current block.
  • the encoding 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 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 regarding the residual samples (S803).
  • the encoded image information may be output in the form of a bitstream.
  • the output bitstream may be delivered to the decoding apparatus via a storage medium or a network.
  • the encoding apparatus may generate a reconstructed picture (including the reconstructed samples and the reconstructed block) based on the reference samples and the residual samples. This is because the encoding apparatus derives the same prediction result as that performed in the decoding apparatus, and thus the coding efficiency can be increased. As described above, an 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 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 the operation performed by the encoding apparatus.
  • the decoding apparatus may perform prediction on the current block and derive prediction samples based on the received prediction information.
  • the decoding apparatus may derive the intra prediction mode for the current block based on the received prediction mode information (S1001).
  • the decoding apparatus may derive peripheral 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 peripheral 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) prediction samples and the residual samples, and generate a reconstructed picture based on the (S1005).
  • the intra prediction unit 265 of the decoding apparatus may include a prediction mode determiner 266, a reference sample derivator 267, and a prediction sample derivator 268, and the prediction mode determiner 266 may be encoded.
  • the intra prediction mode for the current block is determined based on the prediction mode information received by the prediction mode determiner 186 of the apparatus, and the reference sample derivator 266 derives the neighbor reference samples of the current block and predicts the prediction mode.
  • the sample derivator 267 may derive the predictive samples of the current block.
  • the intra prediction unit 265 may further include a prediction sample filter (not shown).
  • the prediction mode information may include flag information (ex. Prev_intra_luma_pred_flag) indicating whether a most probable mode (MPM) is applied to the current block or a remaining mode is applied, 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 consist of an MPM candidate list or an MPM list.
  • the prediction mode information further includes remaining mode information (ex. Rem_inra_luma_pred_mode) indicating one of the intra prediction modes except for the intra prediction mode candidates (MPM candidates). It may include.
  • the decoding apparatus may determine the 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 (ex. CABAC, CAVLC) based on truncated (rice) binary code.
  • the intra prediction mode applied to the current block may be determined using the intra prediction mode of the neighboring block.
  • 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 not included in the mpm candidates may be selected based on the remaining intra prediction mode information.
  • the mpm index may be signaled in the form of an mpm_idx syntax element
  • the remaining intra prediction mode information may be signaled in the form of a rem_intra_luma_pred_mode syntax element.
  • the remaining intra prediction mode information may index remaining intra prediction modes not included in the mpm candidates among all intra prediction modes in order of prediction mode number to indicate one of them.
  • FIG. 12 and 13 illustrate a prediction direction of an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention may 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 2 to 34 intra prediction modes.
  • 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 33 to 65 as shown in FIG. 13.
  • 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 2 to 66 intra prediction modes.
  • Extended Directional Intra Prediction It can be applied to blocks of all sizes and to both luma and chroma components.
  • 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 apparatus / decoding apparatus may derive a reference sample according to the intra prediction mode of the current block among neighbor reference samples of the current block, and generate a prediction sample of the current block based on the reference sample. .
  • the prediction sample may be derived based on the average or interpolation of neighboring reference samples of the current block, and (ii) specific to the prediction sample among the neighboring reference samples of the current block.
  • the prediction sample may be derived based on a reference sample present in the (prediction) direction. In case of (i), it may be called non-directional mode or non-angle mode, and in case of (ii), it may be called directional mode or angular mode.
  • multi-reference sample lines may be used that utilize one or more reference sample lines for intra prediction for more accurate prediction.
  • a prediction sample is generated using a neighbor reference sample (upper reference sample or left reference sample, assuming that the case is encoded / decoded in the raster scan order). The generated prediction sample is copied according to the direction of the intra prediction mode.
  • the prediction sample values are simply copied according to the prediction direction, a problem arises that the accuracy of prediction decreases as the distance from the reference sample increases. That is, the prediction accuracy is high when the distance between the reference samples and the prediction sample used for prediction is close, but the prediction accuracy is low when the distance between the reference samples and the prediction sample used for prediction is far.
  • the present invention proposes a linear interpolation intra prediction method for generating a weighted prediction sample based on the distance between the prediction sample and the reference sample.
  • the present invention proposes a method for generating the lower right reference sample more accurately than the lower right reference sample generation method in the linear interpolation prediction method which is recently discussed.
  • 14 and 15 are diagrams for explaining a linear interpolation prediction method according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder is mainly described for convenience of description, but the linear interpolation prediction method proposed by the present invention may be performed in the same manner in the encoder.
  • the decoder parses (or confirms) a LIP flag indicating whether Linear Interpolation Intra Prediction (LIP) (or linear interpolation intra prediction) is applied to the current block from the bit stream received from the encoder (S1401).
  • LIP Linear Interpolation Intra Prediction
  • the decoder may induce the intra prediction mode of the current block before step S1401, and may derive the intra prediction mode of the current block after step S1401.
  • a step of deriving an intra prediction mode may be added before or after step S1401.
  • the deriving of the intra prediction mode may include parsing an MPM flag indicating whether Most Probable Mode (MPM) is applied to the current block, and depending on whether the MPM is applied within the MPM candidate or the remaining prediction mode candidate. Parsing an index indicating a prediction mode applied to intra prediction of the current block.
  • MPM Most Probable Mode
  • the decoder generates a lower right reference sample adjacent to the lower right side of the current block (S1402).
  • the decoder may generate the lower right reference sample using a variety of methods. This will be described later in more detail.
  • the decoder generates a right reference sample array or a lower reference sample array using the reconstructed reference samples around the current block and the lower right reference sample generated in step S1402 (S1403).
  • a right reference sample array may be collectively referred to as a right reference sample, a right reference sample, a right reference sample array, a right buffer, a right buffer, a right sample buffer, a right sample buffer, and the like
  • the lower reference sample array is a lower reference sample. It may be collectively referred to as a bottom reference sample, a bottom reference sample array, a bottom buffer, a bottom buffer, a bottom sample buffer, a bottom sample buffer, and the like. This will be described later in more detail.
  • the decoder generates the first prediction sample and the second prediction sample based on the prediction direction of the intra prediction mode of the current block (S1404 and S1405).
  • the first prediction sample (which may be referred to as a first reference sample) and the second prediction sample (which may also be referred to as a second reference sample) may be reference samples positioned opposite to each other in the current block with respect to the prediction direction, or Prediction samples generated using reference samples located opposite to each other in the current block are shown.
  • the first prediction sample represents a prediction sample generated using the first reference sample determined according to the intra prediction mode of the current block among the reference samples (left, top left, and top reference samples) of the reconstructed region, and the second prediction sample is generated.
  • the prediction sample represents a prediction sample generated using a second reference sample determined according to the intra prediction mode of the current block among the right reference sample array or the lower reference sample array in step S1403.
  • the decoder interpolates (or linear interpolates) the first prediction sample and the second prediction sample generated in steps S1404 and S1405 to generate a final prediction sample (S1406).
  • the decoder may weight the first prediction sample and the second prediction sample based on the distance between the current sample and the prediction samples (or reference samples) to generate a final prediction sample.
  • a decoder is mainly described for convenience of description, but the linear interpolation prediction method proposed by the present invention may be performed in the encoder.
  • the decoder may generate the first prediction sample P based on the intra prediction mode.
  • the decoder may derive the first prediction sample by interpolating (or linear interpolating) the A reference sample and the B reference sample determined according to the prediction direction among the upper reference samples.
  • inter-reference interpolation may not be performed when a reference sample determined according to a prediction direction is located at an integer pixel position.
  • the decoder may generate a second prediction sample P ′ based on the intra prediction mode. Specifically, the decoder determines the A 'reference sample and the B' reference sample according to the prediction direction of the intra prediction mode of the current block among the lower reference samples, and linearly interpolates the A 'reference sample and the B' reference sample to make the second prediction. Samples can be derived. On the other hand, unlike in FIG. 15, inter-reference interpolation may not be performed when a reference sample determined according to a prediction direction is located at an integer pixel position.
  • the decoder determines weights applied to the first prediction sample and the second prediction sample based on the distance between the current sample and the prediction sample (or the reference sample), and uses the determined weights to determine the first prediction sample and the second prediction.
  • the sample can be weighted to produce the final predicted sample.
  • the encoder / decoder may generate a final prediction sample using Equation 1 below.
  • the weight determination method (w1, w2) shown in FIG. 15 is one example, and the decoder determines the weights applied to the first prediction sample and the second prediction sample, respectively, as shown in FIG. 15.
  • the vertical distance between the prediction sample (or reference sample) may be used, or the actual distance between the current sample and the prediction sample (or reference sample) may be used. If the actual distance is used, the distance may be calculated and weighted (or derived) based on the actual position of the second reference sample used to generate the second prediction sample.
  • the linear interpolation prediction method may be applied to a mode directional prediction mode except a planar mode and a DC mode, which are non-directional modes.
  • FIG. 16 is a diagram for describing a method of generating a lower right reference sample in a linear interpolation prediction method according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the encoder / decoder uses the upper right reference sample 1601 adjacent to the upper right side of the current block and the lower right adjacent to the lower right side of the current block by using the lower left reference sample 1602 adjacent to the lower left of the current block.
  • Reference sample 1603 may be generated.
  • the encoder / decoder may generate the lower right reference sample 1603 using Equation 2 below.
  • the encoder / decoder is a sample located at the rightmost side of the reference samples neighboring the top right side of the current block (hereinafter, referred to as the top right reference sample) (eg, at the top left of the current block).
  • a sample that is two times the width of the current block in the horizontal direction relative to the reference sample i.e., [2 * n-1, -1 samples] in the n ⁇ n block;
  • the sample located at the bottom of the reference samples (hereinafter referred to as the leftmost reference sample) (for example, a sample spaced twice the current block height in the vertical direction with respect to the upper left reference sample of the current block, that is, n [-1, 2 * n-1] samples) 905 in the ⁇ n block may be used to generate the lower right reference sample 1606.
  • the encoder / decoder may generate the lower right reference sample 1606 by using Equation 3 below.
  • FIG. 17 is a diagram for describing a method of generating right reference samples and bottom reference samples according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder may generate a right reference sample and / or a lower reference sample by using a lower right reference sample BR adjacent to the lower right side of the current block and a reconstructed reference sample around the current block.
  • the encoder / decoder may generate a lower reference sample by linearly interpolating a bottom right sample BR and a reference sample BL bottom left adjacent to the current block.
  • the encoder / decoder may generate lower reference samples by performing weighted sum on a pixel basis according to a distance ratio with respect to each of the lower right reference sample BR and the lower left reference sample BL.
  • the encoder / decoder may generate a right reference sample by linearly interpolating a lower right reference sample BR and a reference sample (TR: top right) adjacent to the upper right side of the current block.
  • the encoder / decoder may generate lower reference samples by performing weighted summation on a pixel basis according to a distance ratio with respect to each of the lower right reference sample BR and the upper right reference sample TR.
  • the encoder / decoder performs a weighted sum of reference samples of previously encoded / decoded and reconstructed regions and reference samples of a predicted (or derived) region that has not yet been encoded / decoded.
  • the prediction block can be generated. That is, the reference sample of the reconstructed area and the reference sample of the unreconstructed area are used together for linear interpolation intra prediction. Therefore, the accuracy of the prediction in the linear interpolation intra prediction method depends on the accuracy of the reference sample of the unreconstructed region. In other words, the compression efficiency of the linear interpolation intra prediction method depends on how accurately the right bottom reference sample, the right reference sample or the bottom reference sample is generated.
  • the present invention proposes a method for more accurately generating a lower right reference sample, a right reference sample, and a lower reference sample used for linear interpolation intra prediction. According to an embodiment of the present invention, by effectively generating the reference samples of the unreconstructed region, it is possible to improve the accuracy of the linear interpolation intra prediction.
  • intra prediction that is not linear interpolation intra prediction may be referred to as general intra prediction (or normal intra prediction).
  • general intra prediction is an intra prediction method used in a conventional image compression technique (eg, HEVC), and is interpolated using one reference sample (or two adjacent integer pixel reference samples) determined according to a prediction direction. Reference sample).
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a method of determining an optimal prediction mode in intra prediction coding according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder / decoder starts a process of determining an intra prediction coding mode (S1801).
  • the encoder / decoder first determines a candidate even mode for full RD (rate-distortion) through a rough mode decision method for the even mode (S1802).
  • the encoder / decoder may determine a cost value based on the difference between the prediction block and the original block and the bits required for coding the prediction mode information, and may determine a mode having a low cost value as a candidate even mode.
  • the encoder / decoder again determines how to determine the rough mode for an odd mode ⁇ 1 to the determined even mode number (e.g., ⁇ 1 odd mode for modes 19 and 21 when the selected even mode is 20).
  • the candidate mode for Full RD is determined through the operation (S1803).
  • the encoder / decoder After determining the candidate mode through the rough mode determination, the encoder / decoder finds a similar mode around the current block using the most probable mode (MPM) method and adds it to the candidate mode (S1804).
  • MPM most probable mode
  • the encoder / decoder determines the final intra prediction mode through Full RD in terms of rate-distortion optimization (RDO) (S1805).
  • An object of the present invention proposes a method for generating an intra prediction block in consideration of more directionality in order to increase the accuracy of prediction in applying the linear interpolation prediction described above with reference to FIGS. 14 to 18.
  • an object of the present invention will be described a method of generating a prediction block by performing the prediction method in the linear interpolation screen based on various prediction blocks.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a method of performing linear interpolation intra prediction in consideration of an adjacent prediction direction as an embodiment to which the present invention is applied.
  • a decoder is mainly described for convenience of description, but the linear interpolation prediction method proposed in the present invention may be performed in the same manner in an encoder.
  • the decoder may apply the method described above with reference to FIGS. 14 to 18, and description thereof will be omitted.
  • the decoder may generate (or derive) the first prediction sample P based on the intra prediction mode.
  • the decoder may generate first prediction samples by interpolating (or linear interpolating) reference samples of integer pixel positions determined according to a prediction direction among upper reference samples. When the reference sample determined according to the prediction direction of the intra prediction mode is located at the integer pixel position, inter-reference interpolation may not be performed.
  • the decoder may generate a second prediction sample P ′ based on the intra prediction mode.
  • C is a sample position to be currently encoded
  • P is a sample predicted from the first reference sample (upper reference sample)
  • a P sample value generated from a first reference sample and a P ′ sample value generated from a second reference sample are obtained by performing a linear interpolation (or weighted sum) of the final predicted sample value according to a distance ratio.
  • the decoder may further consider a prediction direction adjacent to the prediction direction of the intra prediction mode of the current block, as shown in FIG. 19.
  • the decoder may generate a second reference sample using a prediction direction adjacent to the prediction direction of the intra prediction mode (that is, ⁇ 1 mode of the intra prediction mode number).
  • the encoder may select an optimal reference sample among P 'reference samples, PL' reference samples, and PR 'reference samples, and signal optimal reference sample (or optimal directional) information to the decoder.
  • the encoder may generate the predicted sample (or reference sample) value P 'in consideration of the directionality 2 corresponding to the prediction direction of the intra prediction mode of the current block.
  • the encoder may generate reference sample (or prediction sample) values PL 'and PR' based on prediction directions +1 and -1 from the current direction, that is, 1 and 3 prediction directions.
  • the encoder may linearly interpolate each reference sample value with the first reference sample to generate a predictive sample of the current sample. Then, the reference sample having the smallest difference from the original sample (or original block) can be selected. In this way, the encoder can generate the following three prediction samples (or prediction blocks).
  • the encoder may select an optimal prediction block by comparing the prediction blocks generated in terms of rate-distortion optimization (RDO).
  • RDO rate-distortion optimization
  • the present invention is not limited thereto.
  • the number of prediction directions (or prediction blocks) to compare may be determined variably, and five prediction directions may be considered.
  • the decoder may perform linear interpolation prediction using ⁇ N prediction directions based on the current direction.
  • the decoder may use a reference sample determined in a total of five prediction directions of ⁇ 2 based on the current directionality for linear interpolation prediction.
  • the decoder may perform linear interpolation prediction using ⁇ N prediction directions based on the current direction.
  • a reference sample determined in a total of five prediction directions of ⁇ 2 based on the current direction may be used for linear interpolation prediction.
  • the number of prediction directions to compare since the encoding bits for signaling the selected information also increase, it may be determined to be an optimal number in terms of encoding efficiency. That is, if the prediction direction used to generate the secondary reference samples increases, the accuracy of the prediction can be increased because more reference samples can be considered, while directional information bit signaling may be required by considering more directions. have. In consideration of this, the number of directionalities ( ⁇ N prediction directions) that may be considered may vary depending on the prediction mode (ie, prediction direction) of the current block or the size of the current block.
  • the decoder may be set to consider more directionality than if the size of the current block is greater than or equal to a certain size. For example, the decoder uses ⁇ 2 (i.e., 5 total) directionalities if the block size is greater than or equal to the predetermined size, and ⁇ 1 (i.e., total) if the block size is smaller than the predetermined size. Three) can be used. If the size of the current block is greater than or equal to a certain size, more directionality can be taken into account to improve prediction accuracy and prevent further splitting, which in turn improves overall compression performance.
  • ⁇ 2 i.e., 5 total
  • ⁇ 1 i.e., total
  • the decoder uses ⁇ 2 (i.e., 5 total) directionalities when the size of the current block is greater than or equal to 16x16 block size, and the block size is smaller than 16x16 size (e.g., For example, 8x8, 4x4) can use ⁇ 1 (i.e. total 3) directionalities.
  • the size of the predetermined block described above may be changed by way of example. For example, it may be set to a block size of 64x64, 32x32, 8x8, not 16x16. Alternatively, the decoder may set another size to a predetermined block size.
  • the decoder may also consider ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3 directionality when the block size varies. For example, ⁇ 1 for 4x4, ⁇ 2 for 8x8 to 16x16, and ⁇ 3 for 32x32 to 64x64. Even in this case, the directionality according to the size of the block may be variously considered.
  • the decoder may first parse a LIP flag indicating whether LIP is applied to the current block. If the LIP is applied to the current block, the decoder may additionally parse the bits and identify information on which direction to perform linear interpolation prediction. In the previous example, a total of three prediction blocks were generated, and various information methods can be used to parse the information on the direction. As an example, when the frequency of occurrence is high, a small number of bits may be allocated. On the contrary, when the frequency of occurrence is low, many bits may be allocated to efficiently use the bit.
  • the encoder / decoder may allocate fewer bits to the directionality (that is, the prediction direction) corresponding to the current prediction direction rather than the adjacent directionality, as shown in Table 2 below.
  • the encoder / decoder obtains weights applied to the first prediction sample (or first reference sample) and the second prediction sample (or second reference sample) based on the distance between the current sample and the prediction sample (or reference sample), respectively.
  • the final prediction sample may be generated by weighting the first prediction sample and the second prediction sample using the determined weight.
  • 20 and 21 are flowcharts illustrating a linear interpolation intra prediction method using adjacent directionality according to an embodiment of the present invention.
  • a decoder is mainly described for convenience of description, but the linear interpolation prediction method proposed in the present invention may be performed in the encoder as well.
  • FIG. 20 illustrates a method of applying the linear interpolation prediction proposed by the present invention in a structure of parsing an LIP flag indicating whether to apply the LIP before the MPM flag indicating whether to apply the MPM
  • FIG. 21 illustrates an MPM flag before the LIP flag.
  • the decoder parses the LIP flag to determine whether LIP is applied to the current block.
  • the decoder indicates directional information (or prediction direction information, directional syntax, prediction direction syntax) indicating whether to use the adjacent prediction direction of the intra prediction mode of the current block to generate a prediction sample. Parse) The decoder parses an MPM index indicating an intra prediction mode applied to the current block among MPM candidates. The decoder performs linear interpolation intra prediction based on the parsed prediction mode.
  • the decoder parses an MPM flag indicating whether the MPM is applied. If the MPM is applied, the MPM index is parsed. If the MPM is not applied, the MPM index is parsed indicating the intra prediction mode applied to the current block among intra prediction modes except the MPM. The decoder performs general intra prediction using the determined intra prediction mode.
  • the decoder parses an MPM flag to determine whether MPM is applied to a current block.
  • the decoder parses the LIP flag to determine whether the LIP is applied to the current block. If no LIP is applied to the current block, the decoder parses the MPM index and the decoder performs general intra prediction based on the parsed prediction mode. If LIP is applied to the current block, the decoder indicates directional information (or prediction direction information, directional syntax, prediction direction syntax) indicating whether to use the adjacent prediction direction of the intra prediction mode of the current block to generate a prediction sample. Parse) The decoder parses an MPM index indicating an intra prediction mode applied to the current block among MPM candidates. The decoder performs linear interpolation intra prediction based on the parsed prediction mode.
  • the decoder parses an MPM index indicating an intra prediction mode applied to the current block among intra prediction modes except for the MPM.
  • the decoder performs general intra prediction using the determined intra prediction mode.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented independently, or one or more embodiments may be implemented in combination.
  • 22 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 for convenience of description, but the present invention is not limited thereto, and the method of generating an intra prediction block according to the embodiment of the present invention may be performed in the same manner in the encoder and the decoder.
  • the decoder parses a LIP flag indicating whether Linear Interpolation Intra Prediction (LIP) is applied to the current block (S2201).
  • LIP Linear Interpolation Intra Prediction
  • the decoder When the LIP is applied to the current block, the decoder derives a first reference sample using at least one of a left, an upper, and an upper left reference sample of the current block based on the intra prediction mode of the current block (S2202). .
  • the decoder parses a directional index indicating information on the LIP direction based on the first prediction direction indicating the prediction direction of the intra prediction mode (S2203).
  • the decoder derives the second reference sample by using at least one of the right, lower, and lower right reference samples of the current block based on the LIP direction determined by the directional index (S2204).
  • the decoder weights (or linearly interpolates) the first reference sample and the second reference sample to generate a prediction sample of the current block (S2205).
  • the LIP direction represents the first prediction direction, a second prediction direction indicating a prediction direction of the prediction mode plus 1 to the intra prediction mode, and a prediction direction of the prediction mode minus 1 to the intra prediction mode. It may include a third prediction direction.
  • a bit shorter than an index indicating the second prediction direction or the third prediction direction may be allocated to the index indicating the first prediction direction.
  • the decoder may generate a lower right reference sample adjacent to the lower right side of the current block, and generate at least one of a right reference sample or a lower reference sample by using the lower right reference sample.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an intra prediction apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the intra predictor is illustrated as one block, but the intra predictor may be implemented in a configuration included in the encoder and / or the decoder.
  • the intra predictor implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 8 to 22.
  • the intra predictor may include a LIP flag parser 2301, a first reference sample derivator 2302, a directional index parser 2303, a second reference sample derivator 2304, and a predictive sample generator 2305. Can be.
  • the LIP flag parser 2301 parses a LIP flag indicating whether Linear Interpolation Intra Prediction (LIP) is applied to the current block.
  • LIP Linear Interpolation Intra Prediction
  • the first reference sample deriving unit 2302 uses the first reference sample based on at least one of a left, an upper, and an upper left reference sample of the current block based on an intra prediction mode of the current block. Induce a sample.
  • the directional index parser 2303 parses a directional index representing information on the LIP direction based on the first prediction direction indicating the prediction direction of the intra prediction mode.
  • the second reference sample derivator 2304 derives the second reference sample by using at least one of the right, lower, and lower right reference samples of the current block based on the LIP direction determined by the directional index.
  • the prediction sample generator 2305 weights the first reference sample and the second reference sample to generate a prediction sample of the current block.
  • the LIP direction represents the first prediction direction, a second prediction direction indicating a prediction direction of the prediction mode plus 1 to the intra prediction mode, and a prediction direction of the prediction mode minus 1 to the intra prediction mode. It may include a third prediction direction.
  • a bit shorter than an index indicating the second prediction direction or the third prediction direction may be allocated to the index indicating the first prediction direction.
  • the second reference sample inducing unit 2304 generates a lower right reference sample adjacent to the lower right side of the current block and uses at least one of a right reference sample or a lower reference sample by using the lower right reference sample. Can be generated.
  • 24 is a diagram illustrating a method of performing linear interpolation intra prediction using multi-reference lines as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the method described with reference to FIGS. 14 to 23 may be equally applied to a multi-reference line (or a multi-reference sample line).
  • the method proposed in the present invention can be applied even when using two or more reference lines as shown in FIG. 24.
  • FIG. 24 it is assumed that two reference lines are used, but the present invention is not limited thereto and may be applied to a multi-reference line intra prediction method using three or more reference lines.
  • two adjacent reference samples are used by considering additional directionality in linear interpolation prediction.
  • a differential reference sample that is, P ′ of FIG. 19 described above
  • P ′ of FIG. 19 can be generated, and the same effect as that of extending the single reference line according to the direction can be obtained.
  • block division for intra prediction can be minimized, thereby maximizing compression performance.
  • the prediction error tends to increase as the distance between the prediction sample and the reference sample increases.
  • the prediction error may be higher than that of the prediction sample that is relatively far from the upper reference sample line.
  • the influence of the sample value is large.
  • the accuracy of the prediction may be relatively lower and the weight of the region with higher weight for the lower reference sample may be reduced. The accuracy can be effectively increased.
  • signaling bits may increase according to more directional considerations
  • further block division for intra prediction may be prevented by further increasing the accuracy of linear interpolation prediction.
  • much more (about 7 to 8 bits or more) of header information may be required for signaling prediction mode information in intra prediction, and as a result, overall compression performance may be improved by minimizing block partitioning.
  • FIG. 25 shows a video coding system to which the present invention is applied.
  • the video coding system can include a source device and a receiving device.
  • the source device may deliver the encoded video / image information or data to a receiving device through a digital storage medium or network in a file or streaming form.
  • 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 / image encoding device, and the decoding device may be called a video / image decoding device.
  • the transmitter may 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 the video / image through a process of capturing, synthesizing, or generating the video / image.
  • the video source may comprise 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, video / image archives including previously captured video / images, and the like.
  • Video / image generation devices may include, for example, computers, tablets and smartphones, and may (electronically) generate video / images.
  • a virtual video / image may be generated through a computer or the like. In this case, the video / image capturing process may be replaced by a process of generating related data.
  • the encoding device may encode the input video / image.
  • the encoding apparatus may perform a series of procedures such as prediction, transform, and quantization for compression and coding efficiency.
  • the encoded data (encoded video / image information) may be output in the form of a bitstream.
  • the transmitter may transmit the encoded video / video information or data output in the form of a bitstream to the receiver of the receiving device through a digital storage medium or a network in the form of a file or streaming.
  • the digital storage medium may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, SSD, and the like.
  • 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 the extracted bitstream to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may decode the 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 may render the decoded video / image.
  • the rendered video / image may be displayed through the display unit.
  • 26 is a diagram illustrating the structure of a content streaming system according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • 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 compresses content input from multimedia input devices such as a smart phone, a camera, a camcorder, etc. into digital data to generate a bitstream and transmit the bitstream to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smart phones, cameras, camcorders, etc. directly generate a bitstream
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an encoding method or a bitstream generation method to which the present invention is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in the process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server transmits the multimedia data to the user device based on the user's request through the web server, and the web server serves as a medium for informing the user of what service.
  • the web server delivers it to a streaming server, and the streaming server transmits multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server.
  • the control server plays a role of controlling a command / response between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media store and / or an encoding server. For example, when the content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, a slate PC, Tablet PCs, ultrabooks, wearable devices (e.g., smartwatches, glass glasses, head mounted displays), digital TVs, desktops Computer, digital signage, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PCs ultrabooks
  • wearable devices e.g., smartwatches, glass glasses, head mounted displays
  • digital TVs desktops Computer
  • digital signage digital signage
  • Each server in the content streaming system may be operated as a distributed server, in which case data received from each server may be distributed.
  • the embodiments described herein may be implemented and performed on a processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the functional units shown in each drawing may be implemented and performed on a computer, processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the decoder and encoder to which the present invention is applied include a multimedia broadcasting transmitting and receiving device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video chat device, a real time communication device such as video communication, a mobile streaming device, Storage media, camcorders, video on demand (VoD) service providing devices, OTT video (Over the top video) devices, Internet streaming service providing devices, three-dimensional (3D) video devices, video telephony video devices, and medical video devices. It can be used to process video signals or data signals.
  • the OTT video device may include a game console, a Blu-ray player, an internet access TV, a home theater system, a smartphone, a tablet PC, a digital video recorder (DVR), and the like.
  • the processing method to which the present invention is applied can be produced in the form of a program executed by a computer, and stored in a computer-readable recording medium.
  • Multimedia data having a data structure according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer readable recording medium includes all kinds of storage devices and distributed storage devices in which computer readable data is stored.
  • the computer-readable recording medium may be, for example, a Blu-ray disc (BD), a universal serial bus (USB), a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, and an optical disc. It may include a data storage device.
  • the computer-readable recording medium also includes media embodied in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the bitstream generated by the encoding method may be stored in a computer-readable recording medium or transmitted through a wired or wireless communication network.
  • an embodiment of the present invention may be implemented as a computer program product by program code, which may be performed on a computer by an embodiment of the present invention.
  • the program code may be stored on a carrier readable by a computer.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), 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 may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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

Abstract

본 발명에서는 비디오 신호 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 현재 블록에 선형 보간 인트라 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱하는 단계; 상기 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 좌측, 상측 및 좌상측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제1 참조 샘플을 유도하는 단계; 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제1 예측 방향을 기준으로 LIP 방향에 관한 정보를 나타내는 방향성 인덱스를 파싱하는 단계; 상기 방향성 인덱스에 의해 결정되는 LIP 방향에 기초하여 상기 현재 블록의 우측, 하측 및 우하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제2 참조 샘플을 유도하는 단계; 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 가중합하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 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.
본 발명의 목적은, 예측 샘플과 참조 샘플간 거리를 기반으로 가중치가 적용된 예측 샘플을 생성하는 선형 보간 인트라 예측 방법을 제안한다.
본 발명의 목적은, 선형 보간 화면 내 예측을 적용함에 있어서, 예측의 정확도를 높이기 위해 보다 많은 방향성을 고려하여 인트라 예측 블록을 생성하는 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(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록에 선형 보간 인트라 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱하는 단계; 상기 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 좌측, 상측 및 좌상측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제1 참조 샘플을 유도하는 단계; 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제1 예측 방향을 기준으로 LIP 방향에 관한 정보를 나타내는 방향성 인덱스를 파싱하는 단계; 상기 방향성 인덱스에 의해 결정되는 LIP 방향에 기초하여 상기 현재 블록의 우측, 하측 및 우하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제2 참조 샘플을 유도하는 단계; 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 가중합하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 LIP 방향은 상기 제1 예측 방향, 상기 인트라 예측 모드에 1을 더한 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제2 예측 방향 및 상기 인트라 예측 모드에 1을 뺀 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제3 예측 방향을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 예측 방향을 지시하는 인덱스에 상기 제2 예측 방향 또는 상기 제3 예측 방향을 지시하는 인덱스 보다 더 짧은 비트가 할당될 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플을 생성하는 단계; 및 상기 우하단 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 또는 하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록에 선형 보간 인트라 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱하는 LIP 플래그 파싱부; 상기 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 좌측, 상측 및 좌상측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제1 참조 샘플을 유도하는 제1 참조 샘플 유도부; 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제1 예측 방향을 기준으로 LIP 방향에 관한 정보를 나타내는 방향성 인덱스를 파싱하는 방향성 인덱스 파싱부; 상기 방향성 인덱스에 의해 결정되는 LIP 방향에 기초하여 상기 현재 블록의 우측, 하측 및 우하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제2 참조 샘플을 유도하는 제2 참조 샘플 유도부; 및 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 가중합하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 예측 샘플 생성부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 LIP 방향은 상기 제1 예측 방향, 상기 인트라 예측 모드에 1을 더한 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제2 예측 방향 및 상기 인트라 예측 모드에 1을 뺀 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제3 예측 방향을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 예측 방향을 지시하는 인덱스에 상기 제2 예측 방향 또는 상기 제3 예측 방향을 지시하는 인덱스 보다 더 짧은 비트가 할당될 수 있다.
바람직하게, 상기 제2 참조 샘플 유도부는 상기 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플을 생성하고, 상기 우하단 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 또는 하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인트라 예측 모드에 기초하여 복수의 참조 샘플들을 선형 보간함으로써 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 목적은, 선형 보간 예측 샘플을 생성함에 있어서, 보다 많은 방향성을 고려함으로써 예측의 정확도를 높이고 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 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 14 및 도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 선형 보간 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 종래의 선형 보간 예측 방법에서의 우하단 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 우측 참조 샘플들 및 하측 참조 샘플들을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 인트라 예측 코딩에서 최적의 예측 모드를 결정하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 19는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 인접한 예측 방향을 고려하여 선형 보간 인트라 예측을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 방향성을 이용하는 선형 보간 인트라 예측 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 인트라 예측 블록을 생성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 23은 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 인트라 예측 장치를 예시하는 도면이다.
도 24는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 멀티 참조 라인을 이용하여 선형 보간 인트라 예측을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 25은 본 발명이 적용되는 비디오 코딩 시스템을 나타낸다.
도 26는 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 PCTKR2019004521-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.
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.
종래의 영상 압축 기술에서는 인트라 예측(또는 화면 내 예측)을 통해 33가지(또는 65가지)의 방향성 예측 방법과 두 가지의 무 방향성 예측 방법, 총 35가지(또는 67가지) 예측 방법을 이용하며, 주변 참조 샘플(래스터 스캔 순서로 부호화/복호화되는 경우를 가정하면, 상측 참조 샘플 또는 좌측 참조 샘플)을 이용하여 예측 샘플을 생성한다. 그리고, 생성된 예측 샘플을 인트라 예측 모드의 방향성에 따라 생성된 예측 샘플을 복사한다.
예측 샘플 값을 예측 방향에 따라 단순히 복사하기 때문에, 참조 샘플로부터 거리가 멀어짐에 따라 예측의 정확도가 떨어지는 문제가 발생한다. 즉, 예측에 이용되는 참조 샘플들과 예측 샘플의 거리가 가까운 경우에는 예측 정확도가 높지만, 예측에 이용되는 참조 샘플들과 예측 샘플의 거리가 먼 경우에는 예측 정확도가 낮다.
이러한 예측 에러를 줄이기 위하여, 본 발명에서는 예측 샘플과 참조 샘플간 거리를 기반으로 가중치가 적용된 예측 샘플을 생성하는 선형 보간 인트라 예측 방법을 제안한다. 특히, 본 발명에서는 최근 논의되는 선형 보간 예측 방법에서의 우하단 참조 샘플 생성 방법 대비 보다 정확하게 우하단 참조 샘플을 생성하는 방법을 제안한다. 먼저, 아래의 도면을 참조하여 선형 보간 예측 방법을 설명한다.
도 14 및 도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 선형 보간 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 발명에서 제안하는 선형 보간 예측 방법은 인코더에서도 동일하게 수행될 수 있다.
디코더는 인코더로부터 수신된 비트 스트림으로부터 현재 블록에 선형 보간 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)(또는 선형 보간 인트라 예측)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱(또는 확인)한다(S1401).
일 실시예에서, 디코더는 S1401 단계에 앞서 현재 블록의 인트라 예측 모드를 유도할 수도 있고, S1401 단계 이후에 현재 블록의 인트라 예측 모드를 유도할 수도 있다. 다시 말해, S1401 단계 이전 또는 이후에 인트라 예측 모드를 유도하는 단계가 추가될 수 있다. 그리고, 인트라 예측 모드를 유도하는 단계는 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode)가 적용되는지 여부를 지시하는 MPM 플래그를 파싱하는 단계, 그리고 MPM이 적용되는지 여부에 따라 MPM 후보 또는 잔여 예측 모드 후보 내에서 현재 블록의 인트라 예측에 적용되는 예측 모드를 지시하는 인덱스를 파싱하는 단계를 포함할 수 있다.
디코더는 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플을 생성한다(S1402). 디코더는 다양한 여러 방법을 이용하여 우하단 참조 샘플을 생성할 수 있다. 이에 대하여 보다 상세한 설명은 후술한다.
디코더는 현재 블록 주변의 복원된 참조 샘플 및 S1402 단계에서 생성된 우하단 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 배열 또는 하측 참조 샘플 배열을 생성한다(S1403). 본 발명에서, 우측 참조 샘플 배열은 우측 참조 샘플, 우단 참조 샘플, 우단 참조 샘플 배열, 우단 버퍼, 우측 버퍼, 우단 샘플 버퍼, 우측 샘플 버퍼 등으로 통칭될 수 있고, 하측 참조 샘플 배열은 하측 참조 샘플, 하단 참조 샘플, 하단 참조 샘플 배열, 하단 버퍼, 하측 버퍼, 하단 샘플 버퍼, 하측 샘플 버퍼 등으로 통칭될 수 있다. 이에 대하여 보다 상세한 설명은 후술한다.
디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 기초하여 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플을 생성한다(S1404, S1405). 여기서, 제1 예측 샘플(제1 참조 샘플로 지칭될 수도 있음)과 제2 예측 샘플(제2 참조 샘플로 지칭될 수도 있음)은 예측 방향을 기준으로 서로 현재 블록의 반대편에 위치하는 참조 샘플 또는 서로 현재 블록의 반대편에 위치하는 참조 샘플을 이용하여 생성된 예측 샘플을 나타낸다. 제1 예측 샘플은 복원된 영역의 참조 샘플들(좌측, 좌상측, 상측 참조 샘플들) 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정되는 제1 참조 샘플을 이용하여 생성되는 예측 샘플을 나타내고, 제2 예측 샘플은 S1403 단계에서 우측 참조 샘플 배열 또는 하측 참조 샘플 배열 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정되는 제2 참조 샘플을 이용하여 생성되는 예측 샘플을 나타낸다.
디코더는 S1404 단계 및 S1405 단계에서 생성된 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플을 보간(또는 선형 보간)하여 최종 예측 샘플을 생성한다(S1406). 다시 말해, 디코더는 현재 샘플과 예측 샘플들(또는 참조 샘플)간 거리에 기초하여 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플을 가중합하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
도 15를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 발명에서 제안하는 선형 보간 예측 방법은 인코더에서도 동일하게 수행될 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드에 기초하여 제1 예측 샘플(P)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 디코더는 상측 참조 샘플들 중에서 예측 방향에 따라 결정되는 A 참조 샘플과 B 참조 샘플을 보간(또는 선형 보간)하여 제1 예측 샘플을 유도할 수 있다. 한편, 도 15에 도시된 바와 달리, 예측 방향에 따라 결정되는 참조 샘플이 정수 화소 위치에 위치하는 경우 참조 샘플간 보간이 수행되지 않을 수 있다.
또한, 디코더는 인트라 예측 모드에 기초하여 제2 예측 샘플(P’)를 생성할 수 있다. 구체적으로, 디코더는 하측 참조 샘플들 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 따라 A’참조 샘플과 B’참조 샘플을 결정하고, A’참조 샘플과 B’참조 샘플을 선형 보간하여 제2 예측 샘플을 유도할 수 있다. 한편, 도 15에 도시된 바와 달리, 예측 방향에 따라 결정되는 참조 샘플이 정수 화소 위치에 위치하는 경우 참조 샘플간 보간이 수행되지 않을 수 있다.
그리고, 디코더는 현재 샘플과 예측 샘플(또는 참조 샘플)간 거리에 기초하여 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플에 각각 적용되는 가중치를 결정하고, 결정된 가중치를 이용하여 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플을 가중합하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다. 일 예로, 인코더/디코더는 다음의 수학식 1을 이용하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
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도 15에 도시된 가중치 결정 방법(w1, w2)은 하나의 예시로서, 디코더는 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플에 각각 적용되는 가중치를 결정함에 있어서, 도 15에 도시된 바와 같이 현재 샘플과 예측 샘플(또는 참조 샘플)간 수직 거리를 이용할 수도 있고, 현재 샘플과 예측 샘플(또는 참조 샘플)간 실제 거리를 이용할 수도 있다. 만약 실제 거리가 이용되는 경우, 제2 예측 샘플의 생성에 이용된 제2 참조 샘플의 실제 위치를 기준으로 거리가 계산되고 가중치가 결정(또는 유도)될 수도 있다.
일 실시예에서, 선형 보간 예측 방법은 비방향성 모드인 플래너(planar) 모드 및 DC 모드를 제외한 모드 방향성 예측 모드에 적용될 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 종래의 선형 보간 예측 방법에서의 우하단 참조 샘플 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 블록의 우상측에 인접한 우상단 참조 샘플(1601)과 현재 블록의 좌하측에 인접한 좌하단 참조 샘플(1602)을 이용하여 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플(1603)을 생성할 수 있다. 일 예로, 인코더/디코더는 다음의 수학식 2를 이용하여 우하단 참조 샘플(1603)을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019004521-appb-img-000003
도 16(b)를 참조하면, 인코더/디코더는 현재 블록의 우상측에 이웃하는 참조 샘플들 중 최우측에 위치하는 샘플(이하, 최우상단 참조 샘플이라고 지칭함)(예를 들어, 현재 블록의 좌상단 참조 샘플을 기준으로 수평 방향으로 현재 블록의 너비의 2배 거리만큼 떨어진 샘플, 즉 n×n 블록에서 [2*n-1, -1] 샘플)(2104)과 현재 블록의 좌하측에 이웃하는 참조 샘플들 중 최하측에 위치하는 샘플(이하, 최좌하단 참조 샘플이라고 지칭함)(예를 들어, 현재 블록의 좌상단 참조 샘플을 기준으로 수직 방향으로 현재 블록 높이의 2배 거리만큼 떨어진 샘플, 즉 n×n 블록에서 [-1, 2*n-1] 샘플)(905)을 이용하여 우하단 참조 샘플(1606)을 생성할 수 있다. 일 예로, 인코더/디코더는 다음의 수학식 3을 이용하여 우하단 참조 샘플(1606)을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2019004521-appb-img-000004
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 우측 참조 샘플들 및 하측 참조 샘플들을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 현재 블록의 크기가 2x4 크기인 경우를 가정하여 설명한다. 인코더/디코더는 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플(BR)과 현재 블록 주변의 복원된 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 및/또는 하측 참조 샘플을 생성할 수 있다.
구체적으로, 인코더/디코더는 우하단 참조 샘플(BR: bottom right)과 현재 블록의 좌하측에 인접한 참조 샘플(BL: bottom left)을 선형 보간하여 하측 참조 샘플을 생성할 수 있다. 다시 말해, 인코더/디코더는 우하단 참조 샘플(BR) 및 좌하단 참조 샘플(BL) 각각에 대한 거리비에 따라 픽셀 단위로 가중합을 수행함으로써 하측 참조 샘플들을 생성할 수 있다.
또한, 인코더/디코더는 우하단 참조 샘플(BR)과 현재 블록의 우상측에 인접한 참조 샘플(TR: top right)을 선형 보간하여 우측 참조 샘플을 생성할 수 있다. 다시 말해, 인코더/디코더는 우하단 참조 샘플(BR) 및 우상단 참조 샘플(TR) 각각에 대한 거리비에 따라 픽셀 단위로 가중합을 수행함으로써 하측 참조 샘플들을 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 선형 보간 예측 방법에서 인코더/디코더는 이전에 부호화/복호화되어 복원된 영역의 참조 샘플과 아직 부호화/복호화가 수행되지 않은 예측된(또는 유도된) 영역의 참조 샘플의 가중합을 통해 예측 블록을 생성할 수 있다. 즉, 복원된 영역의 참조 샘플과 복원되지 않은 영역의 참조 샘플이 함께 선형 보간 인트라 예측에 이용된다. 따라서, 선형 보간 인트라 예측 방법에서 예측의 정확도는 복원되지 않은 영역의 참조 샘플의 정확도에 의존한다. 즉, 선형 보간 인트라 예측 방법의 압축 효율은 우하단 참조 샘플, 우단 참조 샘플 또는 하단 참조 샘플을 얼마나 정확하게 생성하는지에 달려있다.
따라서, 본 발명에서는 선형 보간 인트라 예측에 이용되는 우하단 참조 샘플, 우측 참조 샘플, 하측 참조 샘플을 보다 정확하게 생성하는 방법을 제안한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 복원되지 않은 영역의 참조 샘플들을 효과적으로 생성함으로써, 선형 보간 인트라 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서, 선형 보간 인트라 예측이 아닌 인트라 예측은 일반 인트라 예측(또는 일반 화면 내 예측)으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 일반 인트라 예측은 기존의 영상 압축 기술(예컨대, HEVC)에서 사용되는 인트라 예측 방법으로서, 예측 방향에 따라 결정되는 하나의 참조 샘플(또는 인접한 2개의 정수 화소 참조 샘플을 이용하여 보간된 참조 샘플)을 이용하는 인트라 예측 방법일 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 인트라 예측 코딩에서 최적의 예측 모드를 결정하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 18을 참조하면, 인코더/디코더는 인트라 예측 코딩 모드를 결정 프로세스를 시작한다(S1801).
인코더/디코더는 먼저 짝수 모드에 대한 러프 모드(rough mode) 결정 방법을 통해 Full RD(rate-distortion)를 위한 후보 짝수 모드를 결정한다(S1802). 실시예로서, 인코더/디코더는 예측 블록과 원 블록의 차이 및 예측 모드 정보를 코딩하는데 필요한 비트를 기반으로 비용 값을 결정하고 비용 값이 적은 모드를 후보 짝수 모드로 결정할 수 있다.
인코더/디코더는 결정된 짝수 모드의 모드 번호에 ±1한 홀수 모드(예를 들어, 선택된 짝수 모드가 20일 경우 ±1한 홀수 모드는 19번 모드와 21번 모드)에 대해 다시 러프 모드 결정 방법을 통해 Full RD를 위한 후보 모드를 결정한다(S1803).
인코더/디코더는 러프 모드 결정을 통해 후보 모드를 결정한 후, MPM (most probable mode) 방법을 사용하여 현재 블록 주변의 유사 모드를 찾고 이를 후보 모드에 추가한다(S1804).
마지막으로 인코더/디코더는 비트율 왜곡 최적화(rate-distortion optimization, RDO) 관점에서 Full RD를 통해 최종적인 화면 내 예측 모드를 결정한다(S1805).
본 발명의 목적은, 앞서 도 14 내지 도 18에서 설명한 선형 보간 화면 내 예측을 적용함에 있어서, 예측의 정확도를 높이기 위해 보다 많은 방향성을 고려하여 인트라 예측 블록을 생성하는 방법을 제안한다.
다시 말해, 본 발명의 목적은, 다양한 예측 블록을 기반으로 선형 보간 화면 내 예측 방법을 수행하여 예측 블록을 생성하는 방법을 설명한다.
도 19는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 인접한 예측 방향을 고려하여 선형 보간 인트라 예측을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 19를 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 발명에서 제안하는 선형 보간 예측 방법은 인코더에서도 동일하게 수행될 수 있다. 도 19에서 선형 보간 인트라 예측을 수행함에 있어 디코더는 앞서 도 14 내지 도 18에서 설명한 방법을 적용할 수 있고, 관련하여 중복된 설명은 생략한다.
디코더는 인트라 예측 모드에 기초하여 제1 예측 샘플(P)를 생성(또는 유도)할 수 있다. 일 실시예로서, 디코더는 상측 참조 샘플들 중에서 예측 방향에 따라 결정되는 정수 화소 위치의 참조 샘플들을 보간(또는 선형 보간)하여 제1 예측 샘플을 생성할 수 있다. 인트라 예측 모드의 예측 방향에 따라 결정되는 참조 샘플이 정수 화소 위치에 위치하는 경우 참조 샘플간 보간이 수행되지 않을 수 있다. 그리고, 디코더는 인트라 예측 모드에 기초하여 제2 예측 샘플(P’)를 생성할 수 있다.
C는 현재 부호화하고자 하는 샘플 위치이고 P는 제1 참조 샘플(상단 참조 샘플)로부터 예측된 샘플이고 P’은 제2 참조 샘플(하단 참조 샘플)로부터 예측된 샘플을 나타낸다. 종래의 선형 보간 화면 내 예측 방법은 제1 참조 샘플로부터 생성된 P 샘플 값과 제2 참조 샘플로부터 생성된 P’샘플 값을 거리비에 따른 선형 보간(또는 가중합)을 통해 최종 예측 샘플 값을 생성한다.
본 발명의 실시예에서, 디코더는 도 19에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 인접한 예측 방향을 추가적으로 고려할 수 있다. 다시 말해, 디코더는 인트라 예측 모드의 예측 방향에 인접한 예측 방향(즉, 인트라 예측 모드 번호의 ±1 모드)을 이용하여 제2 참조 샘플을 생성할 수 있다.
인코더는 P’참조 샘플, PL’참조 샘플 및 PR’참조 샘플 중에서 최적의 참조 샘플을 선택하고, 최적의 참조 샘플(또는 최적의 방향성) 정보를 디코더로 시그널링할 수 있다.
다시 말해, 인코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 대응하는 방향성 ②를 고려하여 예측 샘플(또는 참조 샘플) 값 P’을 생성할 수 있다. 그리고 인코더는 현재 방향에서 +1, -1한 예측 방향, 즉, ①과 ③ 예측 방향에 기초하여 참조 샘플(또는 예측 샘플) 값 PL’과 PR’을 생성할 수 있다. 인코더는 각각의 참조 샘플 값을 제1 참조 샘플과 선형 보간하여 현재 샘플의 예측 샘플을 생성할 수 있다. 그리고, 원 샘플(또는 원 블록)과 차이가 가장 적은 참조 샘플을 선책할 수 있다. 이와 같은 방법으로 인코더는 다음의 총 3가지 예측 샘플(또는 예측 블록)을 생성할 수 있다.
1) 현재 방향성(또는 예측 방향)과 대응되는 ②번 방향성을 사용하여 선형 보간 예측을 수행(예를 들어, P 샘플과 P’ 샘플을 사용)
2) 현재 방향성의 +1 방향성에 대응되는 ①번 방향성을 사용하여 선형 보간 예측을 수행(예를 들어, P 샘플과 PL’ 샘플을 사용)
3) 현재 방향성의 -1 방향성에 대응되는 ③번 방향성을 사용하여 선형 보간 예측을 수행(예를 들어, P 샘플과 PR’ 샘플을 사용)
인코더는 비트율 왜곡 최적화(RDO, rate-distortion optimization) 관점에서 생성된 예측 블록을 비교하여 최적의 예측 블록을 선택할 수 있다.
본 실시예에서, 현재 방향성을 기준으로 ±1한 총 3개의 예측 방향을 이용하는 경우를 위주로 설명하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 비교할 예측 방향(또는 예측 블록)의 수는 가변적으로 결정될 수도 있고, 5개의 예측 방향을 고려할 수도 있다.
다시 말해, 디코더는 현재 방향성을 기준으로 ±N 개의 예측 방향을 이용하여 선형 보간 예측을 수행할 수 있다. 예를 들어, 디코더는 현재 방향성을 기준으로 ±2의 총 5개의 예측 방향으로 결정되는 참조 샘플을 선형 보간 예측에 이용할 수 있다. 다시 말해, 디코더는 현재 방향성을 기준으로 ±N 개의 예측 방향을 이용하여 선형 보간 예측을 수행할 수 있다. 예를 들어, 현재 방향성을 기준으로 ±2의 총 5개의 예측 방향으로 결정되는 참조 샘플을 선형 보간 예측에 이용할 수 있다.
비교할 예측 방향의 수가 증가되는 경우, 선택된 정보를 시그널링하기 위한 부호화 비트 역시 증가하기 때문에, 부호화 효율 관점에서 최적의 수로 결정될 수 있다. 즉, 2차 참조 샘플의 생성에 이용되는 예측 방향이 증가하면 더 많은 참조 샘플을 고려할 수 있기 때문에 예측의 정확도가 높아질 수 있는 반면에, 더 많은 방향을 고려함에 따른 방향성 정보 비트 시그널링이 요구될 수 있다. 이러한 점을 고려하여 현재 블록의 예측 모드(즉, 예측 방향) 또는 현재 블록의 크기에 따라 고려할 수 있는 방향성의 개수(±N 개의 예측 방향)가 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 디코더는 현재 블록의 크기가 특정 크기보다 크거나 같은 경우에는, 그렇지 않은 경우보다 더 많은 방향성을 고려하도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 디코더는 블록의 크기가 미리 정해진 크기 이상인 경우에는 ±2개(즉, 총 5개)의 방향성을 이용하고, 블록의 크기가 미리 정해진 크기보다 작은 경우에는 ±1개(즉, 총 3개)의 방향성을 이용할 수 있다. 현재 블록의 크기가 특정 크기보다 크거나 같은 경우, 더 많은 방향성을 고려하도록 함으로써 예측의 정확도를 높이고 추가 분할을 막을 수 있기 때문에 결과적으로 전체적인 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 디코더는 현재 블록의 크기가 16x16 크기의 블록 크기 이상인 경우에는 ±2개(즉, 총 5개)의 방향성을 이용하고, 블록의 크기가 16x16 크기 보다 작은 경우(예를 들어 8x8, 4x4)에는 ±1개(즉, 총 3개)의 방향성을 이용할 수 있다. 상술한 미리 정해지는 블록의 크기는 하나의 예시로서, 변경될 수 있다. 예를 들어, 16x16 크기가 아닌 64x64, 32x32, 8x8의 블록 크기로 설정될 수도 있다. 또는, 디코더는 이외에 다른 크기를 미리 정해지는 블록 크기로 설정할 수도 있다.
또한, 일 실시예에서, 디코더는 블록의 크기가 다양할 경우에는 ±1개, ±2개, ±3개의 방향성도 고려할 수 있다. 예를 들어, 4x4인 경우는 ±1개, 8x8~16x16인 경우에는 ±2개, 32x32 ~ 64x64인 경우는 ±3개를 고려할 수 있다. 이 경우에도 블록의 크기에 따른 방향성은 다양하게 고려될 수 있다.
디코더는 먼저 현재 블록에 LIP가 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱할 수 있다. 만약, 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 디코더는 추가적으로 비트를 파싱하여 어떠한 방향성을 사용하여 선형 보간 예측을 수행할지에 대한 정보를 확인할 수 있다. 앞의 예에서는 총 3개의 예측 블록을 생성하였으므로 다양한 여러 방법을 사용하여 방향성에 관한 정보를 파싱할 수 있다. 일 실시예로서, 발생 빈도가 높은 경우에는 적은 비트를 할당하고 반대로 발생 빈도가 낮은 경우에는 많은 비트를 할당하여 효율적으로 비트를 사용할 수 있다.
일반적으로 현재 예측 방향에 대응되는 방향성이 선택될 확률이 높다. 따라서, 일 실시예에서, 인코더/디코더는 다음의 표 2와 같이, 인접 방향성이 아닌 현재 예측 방향에 대응되는 방향성(즉, ② 예측 방향)에 더 적은 비트를 할당할 수 있다.
Figure PCTKR2019004521-appb-img-000005
인코더/디코더는 현재 샘플과 예측 샘플(또는 참조 샘플)간 거리에 기초하여 제1 예측 샘플(또는, 제1 참조 샘플) 및 제2 예측 샘플(또는, 제2 참조 샘플)에 각각 적용되는 가중치를 결정하고, 결정된 가중치를 이용하여 제1 예측 샘플 및 제2 예측 샘플을 가중합하여 최종 예측 샘플을 생성할 수 있다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 방향성을 이용하는 선형 보간 인트라 예측 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 설명의 편의를 위해 디코더를 위주로 설명하나, 본 발명에서 제안하는 선형 보간 예측 방법은 인코더에서도 동일하게 수행될 수 있다.
도 20에서는 LIP 적용 여부를 나타내는 LIP 플래그를 MPM 적용 여부를 나타내는 MPM 플래그 보다 먼저 파싱하는 구조에서 본 발명에서 제안하는 선형 보간 예측을 적용하는 방법을 설명하고, 도 21에서는 LIP 플래그 보다 MPM 플래그를 먼저 파싱하는 구조에서 본 발명에서 제안하는 선형 보간 예측을 적용하는 방법을 설명한다
구체적으로, 도 20을 참조하면, 디코더는 LIP 플래그를 파싱하여 현재 블록에 LIP가 적용되는지 여부를 확인한다.
만약, 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 디코더는 예측 샘플을 생성하기 위하여 현재 블록의 인트라 예측 모드의 인접 예측 방향을 이용하는지 여부를 지시하는 방향성 정보(또는 예측 방향 정보, 방향성 신택스, 예측 방향 신택스)를 파싱한다. 그리고, 디코더는 MPM 후보 중에서 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스를 파싱한다. 디코더는 파싱된 예측 모드에 기초하여 선형 보간 인트라 예측을 수행한다.
만약, 현재 블록에 LIP가 적용되지 않는 경우, 디코더는 MPM 적용 여부를 나타내는 MPM 플래그를 파싱한다. 만약, MPM이 적용되는 경우, MPM 인덱스를 파싱하고, MPM이 적용되지 않는 경우, MPM을 제외한 인트라 예측 모드 중에서 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스를 파싱한다. 디코더는 결정된 인트라 예측 모드를 이용하여 일반적인 인트라 예측을 수행한다.
도 21을 참조하면, 디코더는 MPM 플래그를 파싱하여 현재 블록에 MPM이 적용되는지 여부를 확인한다.
만약, 현재 블록에 MPM이 적용되는 경우, 디코더는 LIP 플래그를 파싱하여 현재 블록에 LIP가 적용되는지 여부를 확인한다. 만약, 현재 블록에 LIP가 적용되지 않는 경우, 디코더는 MPM 인덱스를 파싱하고 디코더는 파싱된 예측 모드에 기초하여 일반적인 인트라 예측을 수행한다. 만약, 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 디코더는 예측 샘플을 생성하기 위하여 현재 블록의 인트라 예측 모드의 인접 예측 방향을 이용하는지 여부를 지시하는 방향성 정보(또는 예측 방향 정보, 방향성 신택스, 예측 방향 신택스)를 파싱한다. 그리고, 디코더는 MPM 후보 중에서 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스를 파싱한다. 디코더는 파싱된 예측 모드에 기초하여 선형 보간 인트라 예측을 수행한다.
만약, 현재 블록에 MPM이 적용되지 않는 경우, 디코더는 MPM을 제외한 인트라 예측 모드 중에서 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드를 지시하는 MPM 인덱스를 파싱한다. 디코더는 결정된 인트라 예측 모드를 이용하여 일반적인 인트라 예측을 수행한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 각각 독립적으로 구현될 수도 있고, 하나 이상의 실시예가 조합되어 구현될 수도 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 인트라 예측 블록을 생성하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 22를 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 선형 보간 인트라 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱한다(S2201).
디코더는 상기 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 좌측, 상측 및 좌상측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제1 참조 샘플을 유도한다(S2202).
디코더는 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제1 예측 방향을 기준으로 LIP 방향에 관한 정보를 나타내는 방향성 인덱스를 파싱한다(S2203).
디코더는 상기 방향성 인덱스에 의해 결정되는 LIP 방향에 기초하여 상기 현재 블록의 우측, 하측 및 우하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제2 참조 샘플을 유도한다(S2204).
디코더는 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 가중합하여(또는 선형 보간하여) 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성한다(S2205).
전술한 바와 같이, 상기 LIP 방향은 상기 제1 예측 방향, 상기 인트라 예측 모드에 1을 더한 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제2 예측 방향 및 상기 인트라 예측 모드에 1을 뺀 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제3 예측 방향을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 제1 예측 방향을 지시하는 인덱스에 상기 제2 예측 방향 또는 상기 제3 예측 방향을 지시하는 인덱스 보다 더 짧은 비트가 할당될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 디코더는 상기 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플을 생성하고, 상기 우하단 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 또는 하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.
도 23는 본 발명이 적용되는 실시예에 따른 인트라 예측 장치를 예시하는 도면이다.
도 23에서는 설명의 편의를 위해 인트라 예측부를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인트라 예측부는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 23을 참조하면, 인트라 예측부는 앞서 도 8내지 도 22에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인트라 예측부는 LIP 플래그 파싱부(2301), 제1 참조 샘플 유도부(2302), 방향성 인덱스 파싱부(2303), 제2 참조 샘플 유도부(2304) 및 예측 샘플 생성부(2305)를 포함할 수 있다.
LIP 플래그 파싱부(2301)는 현재 블록에 선형 보간 인트라 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱한다.
제1 참조 샘플 유도부(2302)는 상기 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 좌측, 상측 및 좌상측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제1 참조 샘플을 유도한다.
방향성 인덱스 파싱부(2303)는 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제1 예측 방향을 기준으로 LIP 방향에 관한 정보를 나타내는 방향성 인덱스를 파싱한다.
제2 참조 샘플 유도부(2304)는 상기 방향성 인덱스에 의해 결정되는 LIP 방향에 기초하여 상기 현재 블록의 우측, 하측 및 우하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제2 참조 샘플을 유도한다.
예측 샘플 생성부(2305)는 상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 가중합하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성한다.
전술한 바와 같이, 상기 LIP 방향은 상기 제1 예측 방향, 상기 인트라 예측 모드에 1을 더한 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제2 예측 방향 및 상기 인트라 예측 모드에 1을 뺀 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제3 예측 방향을 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 제1 예측 방향을 지시하는 인덱스에 상기 제2 예측 방향 또는 상기 제3 예측 방향을 지시하는 인덱스 보다 더 짧은 비트가 할당될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 제2 참조 샘플 유도부(2304)는 상기 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플을 생성하고, 상기 우하단 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 또는 하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.
도 24는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 멀티 참조 라인을 이용하여 선형 보간 인트라 예측을 수행하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 24를 참조하면, 앞서 도 14 내지 도 23에서 설명한 방법은 멀티 참조 라인(또는 멀티 참조 샘플 라인)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 제안하는 방법은 도 24에 도시된 바와 같이 2개 이상의 참조 라인을 이용하는 경우에도 적용될 수 있다. 도 24에서는 2개의 참조 라인을 이용하는 경우를 가정하나, 이에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 참조 라인을 이용하는 멀티 참조 라인 인트라 예측 방법에도 적용될 수 있다.
멀티 참조 라인을 이용하는 인트라 예측에서 제안하는 방법이 적용되는 경우, 제2 참조 샘플(즉, 앞서 설명한 도 19의 P’)을 생성함에 있어서 추가적인 방향성을 고려함에 따라 더 많은 참조 샘플을 선형 보간 예측에 이용할 수 있기 때문에 예측의 정확도를 효과적으로 높일 수 있다.
반면 멀티 참조 라인을 이용하지 않는 경우(즉, 기존의 싱글 참조 라인을 참조하는 경우)에도, 본 발명의 실시예에 따르면, 선형 보간 예측에서 추가 방향성을 고려함으로써 더 많은 인접 참조 샘플을 이용하여 2차 참조 샘플(즉, 즉, 앞서 설명한 도 19의 P’)을 생성할 수 있고, 방향성에 따라 싱글 참조 라인을 확장한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 예측의 정확도를 높임으로써 인트라 예측을 위한 블록 분할을 최소화할 수 있고 이를 통해 압축 성능 향상을 극대화할 수 있다.
구체적으로 예를 들어 설명한다. 상술한 바와 같이, 인트라 예측에서, 예측 샘플과 참조 샘플과의 거리가 멀어질수록 예측 에러가 높아지는 경향을 보인다. 앞서 설명한 도 19에서와 같은 예측 방향의 경우, 상단 참조 샘플 라인과 상대적으로 먼 거리에 위치한 예측 샘플의 경우에는 그렇지 않은 예측 샘플 대비 예측 에러가 높아질 수 있는 동시에, 가중치로 인하여 하단 참조 샘플 라인의 참조 샘플 값의 영향이 크다. 따라서, 더 많은 방향성을 고려하여 제2 참조 샘플(즉, 즉, 앞서 설명한 도 19의 P’)을 생성함으로써 상대적으로 예측의 정확도가 떨어질 수 있고 하단 참조 샘플에 대한 가중치가 더 높은 영역의 예측의 정확도를 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 비록 더 많은 방향성을 고려함에 따른 시그널링 비트가 증가할 수 있으나, 선형 보간 예측의 정확도를 더욱 높임으로써 인트라 예측을 위한 추가적인 블록 분할을 막을 수 있다. 일반적으로 인트라 예측에서 예측 모드 정보를 시그널링하기 위하여 이보다 훨씬 많은(약 7~8 비트 이상) 헤더 정보가 요구될 수 있기 때문에, 결과적으로 블록 분할을 최소화함으로써 전체적인 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
도 25은 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 26은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
도 26을 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 (8)

  1. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록에 선형 보간 인트라 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱하는 단계;
    상기 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 좌측, 상측 및 좌상측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제1 참조 샘플을 유도하는 단계;
    상기 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제1 예측 방향을 기준으로 LIP 방향에 관한 정보를 나타내는 방향성 인덱스를 파싱하는 단계;
    상기 방향성 인덱스에 의해 결정되는 LIP 방향에 기초하여 상기 현재 블록의 우측, 하측 및 우하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제2 참조 샘플을 유도하는 단계; 및
    상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 가중합하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LIP 방향은 상기 제1 예측 방향, 상기 인트라 예측 모드에 1을 더한 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제2 예측 방향 및 상기 인트라 예측 모드에 1을 뺀 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제3 예측 방향을 포함하는 영상 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 예측 방향을 지시하는 인덱스에 상기 제2 예측 방향 또는 상기 제3 예측 방향을 지시하는 인덱스 보다 더 짧은 비트가 할당되는 영상 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플을 생성하는 단계; 및
    상기 우하단 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 또는 하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 생성하는 단계를 더 포함하는 영상 처리 방법.
  5. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    현재 블록에 선형 보간 인트라 예측(LIP: Linear Interpolation Intra Prediction)이 적용되는지 여부를 지시하는 LIP 플래그를 파싱하는 LIP 플래그 파싱부;
    상기 현재 블록에 LIP가 적용되는 경우, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록의 좌측, 상측 및 좌상측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제1 참조 샘플을 유도하는 제1 참조 샘플 유도부;
    상기 인트라 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제1 예측 방향을 기준으로 LIP 방향에 관한 정보를 나타내는 방향성 인덱스를 파싱하는 방향성 인덱스 파싱부;
    상기 방향성 인덱스에 의해 결정되는 LIP 방향에 기초하여 상기 현재 블록의 우측, 하측 및 우하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 제2 참조 샘플을 유도하는 제2 참조 샘플 유도부; 및
    상기 제1 참조 샘플 및 상기 제2 참조 샘플을 가중합하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성하는 예측 샘플 생성부를 포함하는 영상 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 LIP 방향은 상기 제1 예측 방향, 상기 인트라 예측 모드에 1을 더한 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제2 예측 방향 및 상기 인트라 예측 모드에 1을 뺀 예측 모드의 예측 방향을 나타내는 제3 예측 방향을 포함하는 영상 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 예측 방향을 지시하는 인덱스에 상기 제2 예측 방향 또는 상기 제3 예측 방향을 지시하는 인덱스 보다 더 짧은 비트가 할당되는 영상 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 참조 샘플 유도부는 상기 현재 블록의 우하측에 인접한 우하단 참조 샘플을 생성하고,
    상기 우하단 참조 샘플을 이용하여 우측 참조 샘플 또는 하측 참조 샘플 중 적어도 하나를 생성하는 영상 처리 장치.
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