WO2020009556A1 - 변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치 - Google Patents

변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치 Download PDF

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    • H04N19/91—Entropy coding, e.g. variable length coding [VLC] or arithmetic coding

Definitions

  • the present invention relates to image coding technology, and more particularly, to a method and apparatus for image coding based on transform in an image coding system.
  • the demand for high resolution, high quality video / video such as Ultra High Definition (UHD) video / video of 4K or more is increasing in various fields.
  • the higher the resolution and quality of the video / video data the higher the amount of information or bits transmitted compared to the existing video / video data. Therefore, the video data can be transmitted using a medium such as a conventional wired / wireless broadband line or an existing storage medium can be used. In the case of storing video / video data by using a network, transmission and storage costs are increased.
  • VR Virtual Reality
  • AR Artificial Realtiy
  • holograms video / videos having video characteristics different from real video such as game video are increasing. Broadcasting for is increasing.
  • a high-efficiency image / video compression technique is required to effectively compress, transmit, store, and reproduce information of a high resolution high quality image / video having various characteristics as described above.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving image coding efficiency.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for improving conversion efficiency.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for increasing the efficiency of residual coding through transformation.
  • Another technical problem of the present invention is to provide an image coding method and apparatus based on reduced secondary transform (RST).
  • RST reduced secondary transform
  • Another technical problem of the present invention is to provide an image coding method and apparatus based on a transform set that can increase coding efficiency.
  • an image decoding method performed by a decoding apparatus.
  • the method includes deriving quantized transform coefficients for a target block from a bitstream; Deriving transform coefficients through inverse quantization based on quantized transform coefficients for the target block; Deriving modified transform coefficients based on an inverse reduced secondary transform (RST) for the transform coefficients; Deriving residual samples for the target block based on an inverse first order transform on the modified transform coefficients; And generating a reconstruction block based on the residual samples for the target block and the prediction samples derived based on the intra prediction mode for the target block, wherein the inverse RST includes a plurality of transform kernel matrices.
  • a plurality of intras are performed based on a transform kernel matrix selected from a transform set, and the transform set is determined based on a mapping relationship according to the intra prediction mode applied to the target block, and includes an intra prediction mode of the target block.
  • the prediction modes are characterized in that they are mapped to one transform set.
  • a decoding apparatus for performing image decoding.
  • the decoding apparatus includes an entropy decoding unit for deriving information on quantized transform coefficients and prediction for a target block from a bitstream; A prediction unit generating a prediction sample for a target block based on an intra prediction mode included in the information on the prediction; An inverse quantizer for deriving transform coefficients through inverse quantization based on quantized transform coefficients of the target block; A residual sample for the target block based on an inverse RST unit for deriving modified transform coefficients based on an inverse reduced secondary transform (RST) for the transform coefficients and an inverse primary transform for the modified transform coefficients.
  • RST inverse reduced secondary transform
  • An inverse transform unit including an inverse primary transform unit for deriving them; And an adder for generating a reconstructed picture based on the residual samples and the prediction samples, wherein the inverse RST unit performs an inverse RST based on a transform kernel matrix included in a transform set having a mapping relationship with the intra prediction mode.
  • the transform set is determined based on a mapping relationship according to the intra prediction mode applied to the target block, and the plurality of intra prediction modes including the intra prediction mode of the target block are mapped to one transform set. It features.
  • an image encoding method performed by an encoding apparatus.
  • the method includes deriving prediction samples based on an intra prediction mode applied to a target block; Deriving residual samples for the target block based on the prediction sample; Deriving transform coefficients for the target block based on the first order transform for the residual sample; Deriving modified transform coefficients based on a reduced secondary transform (RST) for the transform coefficients; Performing quantization based on the modified transform coefficients to derive quantized transform coefficients, wherein the RST is performed based on a transform kernel matrix selected from a transform set including a plurality of transform kernel matrices, The set is determined based on a mapping relationship according to the intra prediction mode applied to the target block, and the plurality of intra prediction modes including the intra prediction mode of the target block are mapped to one transform set.
  • a digital storage medium storing image data including encoded image information generated according to an image encoding method performed by an encoding apparatus may be provided.
  • a digital storage medium storing image data including encoded image information causing the decoding apparatus to perform the image decoding method may be provided.
  • the overall video / video compression efficiency can be improved.
  • the amount of data to be transmitted for residual processing can be reduced through efficient conversion, and the residual coding efficiency can be improved.
  • non-zero transform coefficients may be concentrated on low frequency components through a second order transform in the frequency domain.
  • image coding efficiency may be improved by performing image coding based on a transform set.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video / image coding system to which the present invention may be applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video / video encoding apparatus to which the present invention may be applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video / video decoding apparatus to which the present invention may be applied.
  • 5 exemplarily shows intra directional modes of 65 prediction directions.
  • FIG. 6 is a view for explaining an RST according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an inverse RST process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an inverse RST process according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an inverse RST process based on non-separated secondary transformation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a block to which an RST is applied according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a diagram illustrating a scan order applied to a 4x4 transform coefficient.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating mapping transform coefficients according to a diagonal scan order according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating mapping transform coefficients based on a diagonal scan order according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method of selecting a transform set in consideration of specific conditions according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating an operation of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating the operation of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 exemplarily shows a structure diagram of a content streaming system to which the present invention is applied.
  • each configuration in the drawings described in the present invention are shown independently for the convenience of description of the different characteristic functions, it does not mean that each configuration is implemented by separate hardware or separate software.
  • two or more of each configuration may be combined to form one configuration, or one configuration may be divided into a plurality of configurations.
  • Embodiments in which each configuration is integrated and / or separated are also included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
  • VVC Versatile Video Coding
  • HEVC High Efficiency Video Coding
  • EVC essential video coding
  • video may refer to a series of images over time.
  • a picture generally refers to a unit representing one image in a specific time zone, and a slice / tile is a unit constituting part of a picture in coding.
  • the slice / tile may comprise one or more coding tree units (CTUs).
  • One picture may consist of one or more slices / tiles.
  • One picture may consist of one or more tile groups.
  • One tile group may include one or more tiles.
  • a pixel or a pel may refer to a minimum unit constituting one picture (or image). Also, 'sample' may be used as a term corresponding to a pixel.
  • a sample may generally represent a pixel or a value of a pixel, and may represent only a pixel / pixel value of a luma component or only a pixel / pixel value of a chroma component. Alternatively, the sample may mean a pixel value in the spatial domain, or when the pixel value is converted into the frequency domain, it may mean a transform coefficient in the frequency domain.
  • a unit may represent a basic unit of image processing.
  • the unit may include at least one of a specific region of the picture and information related to the region.
  • One unit may include one luma block and two chroma (ex. Cb, cr) blocks.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as block or area in some cases.
  • an M ⁇ N block may comprise a sample (or sample array) or a set (or array) of transform coefficients of M columns and N rows.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a video / image coding system to which the present invention may be applied.
  • a video / image coding system may include a source device and a receiving device.
  • the source device may deliver the encoded video / image information or data to the receiving device via a digital storage medium or network in the form of a file or streaming.
  • the source device may include a video source, an encoding apparatus, and a transmitter.
  • the receiving device may include a receiving unit, 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 receive / extract the bitstream and transmit the received 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.
  • the video encoding apparatus may include an image encoding apparatus.
  • the encoding apparatus 200 may include an image partitioner 210, a predictor 220, a residual processor 230, an entropy encoder 240, It may be configured to include an adder 250, a filter 260, and a memory 270.
  • the predictor 220 may include an inter predictor 221 and an intra predictor 222.
  • the residual processor 230 may include a transformer 232, a quantizer 233, a dequantizer 234, and an inverse transformer 235.
  • the residual processor 230 may further include a subtractor 231.
  • the adder 250 may be called a reconstructor or a recontructged block generator.
  • the image divider 210, the predictor 220, the residual processor 230, the entropy encoder 240, the adder 250, and the filter 260 may include at least one hardware component (for example, an encoder chipset or processor).
  • the memory 270 may include a decoded picture buffer (DPB) or may be configured by a digital storage medium.
  • the hardware component may further include the memory 270 as an internal / external component.
  • the image divider 210 may divide the input image (or picture, frame) input to the encoding apparatus 200 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 ternary-tree (QTBTTT) structure from a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU).
  • QTBTTT quad-tree binary-tree ternary-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, a binary tree structure, and / or a ternary structure.
  • the quad tree structure may be applied first and the binary tree structure and / or ternary 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 subtractor 231 subtracts the prediction signal (predicted block, prediction samples, or prediction sample array) output from the prediction unit 220 from the input image signal (the original block, the original samples, or the original sample array).
  • a signal residual block, residual samples, or residual sample array
  • the prediction unit 220 may predict a block to be processed (hereinafter, referred to as a current block) and generate a predicted block including prediction samples of the current block.
  • the prediction unit 220 may determine whether intra prediction or inter prediction is applied on a current block or CU basis.
  • 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 240.
  • the information about the prediction may be encoded in the entropy encoding unit 240 and output in the form of a bitstream.
  • the intra predictor 222 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 222 may determine the prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 221 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 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 221 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks, and provides information indicating which candidate is 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 221 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 prediction (MVP) mode 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.
  • MVP motion vector prediction
  • the prediction unit 220 may generate a prediction signal based on various prediction methods described below.
  • the prediction unit may not only apply intra prediction or inter prediction to predict one block but also simultaneously apply intra prediction and inter prediction. This may be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) to predict a block.
  • the intra block copy may be used for content video / video coding of a game or the like, for example, screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • the IBC basically performs prediction in the current picture but may be performed similarly to inter prediction in that a reference block is derived in the current picture. That is, the IBC can use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the prediction signal generated by the inter predictor 221 and / or the intra predictor 222 may be used to generate a reconstruction signal or may be used to generate a residual signal.
  • the transformer 232 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique may include a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), a conditionally non-linear transform (CNT), and the like.
  • DCT discrete cosine transform
  • DST discrete sine 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 233 quantizes the transform coefficients and transmits them to the entropy encoding unit 240.
  • the entropy encoding unit 240 may encode the quantized signal (information about the quantized transform coefficients) and output the bitstream as a bitstream. have.
  • the information about the quantized transform coefficients may be referred to as residual information.
  • the quantization unit 233 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 240 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 240 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 video / image information may further include information about various parameter sets such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video / image information may further include general constraint information.
  • Signaling / transmitted information and / or syntax elements described later in this document may be encoded and included in the bitstream through the above-described encoding procedure.
  • the bitstream may be transmitted over a network or may be stored in a digital storage medium.
  • the network may include a broadcasting network and / or a communication network
  • 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 240 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 200, or the transmitting unit It may be included in the entropy encoding unit 240.
  • the quantized transform coefficients output from the quantization unit 233 may be used to generate a prediction signal.
  • a residual signal residual block or residual samples
  • the adder 250 may generate a reconstructed signal (reconstructed picture, reconstructed block, reconstructed samples or reconstructed sample array) by adding the reconstructed residual signal to the predicted signal output from the predictor 220. . 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 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.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 260 may improve subjective / objective image quality by applying filtering to the reconstruction signal. For example, the filtering unit 260 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and output the modified reconstructed picture to the memory 270, specifically, a DPB of the memory 270. Can be stored in The various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, a sample adaptive offset (SAO), an adaptive loop filter, a bilateral filter, and the like. The filtering unit 260 may generate various information related to the filtering and transmit the generated information to the entropy encoding unit 290 as described later in each filtering method. The filtering information may be encoded in the entropy encoding unit 290 and output in the form of a bitstream.
  • SAO sample adaptive offset
  • the filtering unit 260 may generate various information related to the filtering and transmit the generated information to the entropy encoding unit 290 as described later in each filtering method.
  • the filtering information may be
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 270 may be used as the reference picture in the inter predictor 280.
  • the encoding apparatus may avoid prediction mismatch between the encoding apparatus 200 and the decoding apparatus, and may improve encoding efficiency.
  • the DPB of the memory 270 may store the modified reconstructed picture for use as a reference picture in the inter predictor 221.
  • the memory 270 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 221 in order to use the motion information of the spatial neighboring block or the motion information of the temporal neighboring block.
  • the memory 270 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may transfer the reconstructed samples to the intra predictor 222.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a video / video decoding apparatus to which the present invention may be applied.
  • the decoding apparatus 300 includes an entropy decoder 310, a residual processor 320, a predictor 330, an adder 340, and a filtering unit. and a filter (350) and a memory (360).
  • the predictor 330 may include an inter predictor 331 and an intra predictor 332.
  • the residual processor 320 may include a dequantizer 321 and an inverse transformer 321.
  • the entropy decoding unit 310, the residual processing unit 320, the predicting unit 330, the adding unit 340, and the filtering unit 350 may be a hardware component (for example, a decoder chipset or a processor) according to an exemplary embodiment. It can be configured by).
  • the memory 360 may include a decoded picture buffer (DPB) or may be configured by a digital storage medium.
  • the hardware component may further include the memory 360 as an internal / external component.
  • the decoding apparatus 300 may reconstruct an image corresponding to a process in which video / image information is processed in the encoding apparatus of FIG. 2. For example, the decoding apparatus 300 may derive units / blocks based on block division related information obtained from the bitstream. The decoding apparatus 300 may perform decoding using a processing unit applied in the encoding apparatus.
  • the processing unit of decoding may be a coding unit, for example, and the coding unit may be divided along the quad tree structure, binary tree structure and / or ternary tree structure from the coding tree unit or the largest coding unit.
  • One or more transform units may be derived from the coding unit.
  • the reconstructed video signal decoded and output through the decoding apparatus 300 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoding apparatus 300 may receive a signal output from the encoding apparatus of FIG. 2 in the form of a bitstream, and the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 310.
  • the entropy decoding unit 310 may parse the bitstream to derive information (eg, video / image information) necessary for image reconstruction (or picture reconstruction).
  • the video / image information may further include information about various parameter sets such as an adaptation parameter set (APS), a picture parameter set (PPS), a sequence parameter set (SPS), or a video parameter set (VPS).
  • the video / image information may further include general constraint information.
  • the decoding apparatus may further decode the picture based on the information about the parameter set and / or the general restriction information.
  • Signaling / received information and / or syntax elements described later in this document may be decoded through the decoding procedure and obtained from the bitstream.
  • the entropy decoding unit 310 decodes information in the 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. More specifically, 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.
  • 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 310 is provided to the prediction unit 330, and information about the residual on which entropy decoding is performed by the entropy decoding unit 310, that is, quantized transform coefficients and The relevant parameter information may be input to the inverse quantization unit 321.
  • information on filtering among information decoded by the entropy decoding unit 310 may be provided to the filtering unit 350.
  • a receiver (not shown) for receiving a signal output from the encoding apparatus may be further configured as an internal / external element of the decoding apparatus 300, or the receiver may be a component of the entropy decoding unit 310.
  • the decoding apparatus may be referred to as a video / image / picture decoding apparatus, and the decoding apparatus may be divided into an information decoder (video / image / picture information decoder) and a sample decoder (video / image / picture sample decoder). It may be.
  • the information decoder may include the entropy decoding unit 310, and the sample decoder may include the inverse quantizer 321, an inverse transformer 322, a predictor 330, an adder 340, and a filter ( 350 and memory 360.
  • the inverse quantizer 321 may dequantize the quantized transform coefficients and output the transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 321 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 321 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients by 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 322 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 310, and may determine a specific intra / inter prediction mode.
  • the prediction unit may generate a prediction signal based on various prediction methods described below. For example, the prediction unit may not only apply intra prediction or inter prediction to predict one block but also simultaneously apply intra prediction and inter prediction. This may be called combined inter and intra prediction (CIIP).
  • the prediction unit may perform intra block copy (IBC) to predict a block.
  • the intra block copy may be used for content video / video coding of a game or the like, for example, screen content coding (SCC).
  • SCC screen content coding
  • the IBC basically performs prediction in the current picture but may be performed similarly to inter prediction in that a reference block is derived in the current picture. That is, the IBC can use at least one of the inter prediction techniques described in this document.
  • the intra predictor 332 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.
  • the intra predictor 332 may determine the prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 331 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 331 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 340 generates a reconstruction signal (restored picture, reconstruction block, reconstructed sample array) by adding the obtained residual signal to the predicted signal (predicted block, predicted sample array) output from the predictor 330. Can be. 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 340 may be called a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstruction signal may be used for intra prediction of the next block to be processed in the current picture, may be output through filtering as described below, or may be used for inter prediction of the next picture.
  • LMCS luma mapping with chroma scaling
  • the filtering unit 350 may improve subjective / objective image quality by applying filtering to the reconstruction signal.
  • the filtering unit 350 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 60, specifically, the DPB of the memory 360. 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 360 may be used as the reference picture in the inter predictor 331.
  • the memory 360 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 331 in order to use the motion information of the spatial neighboring block or the motion information of the temporal neighboring block.
  • the memory 360 may store reconstructed samples of the reconstructed blocks in the current picture, and transfer the reconstructed samples to the intra predictor 332.
  • the embodiments described in the predicting unit 330, the inverse quantization unit 321, the inverse transform unit 322, the filtering unit 350, and the like of the decoding device 300 are respectively predicted by the prediction unit of the encoding device 200 ( 220, the inverse quantization unit 234, the inverse transform unit 235, and the filtering unit 260 may also be applied to the same or corresponding.
  • a predicted block including prediction samples of the current block which is a coding target block
  • the predicted block comprises prediction samples in the spatial domain (or pixel domain).
  • the predicted block is derived identically in the encoding apparatus and the decoding apparatus, and the encoding apparatus decodes information (residual information) about the residual between the original block and the predicted block, not the original sample value itself of the original block. Signaling to an apparatus may increase image coding efficiency.
  • the decoding apparatus may derive a residual block including residual samples based on the residual information, generate the reconstructed block including reconstructed samples by adding the residual block and the predicted block, and generate reconstructed blocks. A reconstructed picture may be generated.
  • the residual information may be generated through a transform and quantization procedure.
  • the encoding apparatus derives a residual block between the original block and the predicted block, and performs transform procedure on residual samples (residual sample array) included in the residual block to derive transform coefficients.
  • the quantized transform coefficients may be derived by performing a quantization procedure on the transform coefficients to signal related residual information to the decoding device (via a bitstream).
  • the residual information may include information such as value information of the quantized transform coefficients, position information, a transform scheme, a transform kernel, and a quantization parameter.
  • the decoding apparatus may perform an inverse quantization / inverse transformation procedure and derive residual samples (or residual blocks) based on the residual information.
  • the decoding apparatus may generate a reconstructed picture based on the predicted block and the residual block.
  • the encoding apparatus may then dequantize / inverse transform the quantized transform coefficients for reference for inter prediction of the picture to derive a residual block, and generate a reconstructed picture based thereon.
  • the transform unit may correspond to a transform unit in the encoding apparatus of FIG. 2 described above, and the inverse transform unit may correspond to an inverse transform unit in the encoding apparatus of FIG. 2 or an inverse transform unit in the decoding apparatus of FIG. 3. .
  • the transform unit may derive the (first-order) transform coefficients by performing a first-order transform based on the residual samples (the residual sample array) in the residual block (S410).
  • This primary transform may be referred to as a core transform.
  • the primary transform may be based on multiple transform selection (MTS), and may be referred to as a multi-core transform when multiple transforms are applied as the primary transform.
  • MTS multiple transform selection
  • the multi-core transform may represent a method of additionally using a discrete cosine transform (DCT) type 2, a discrete sine transform (DST) type 7, a DCT type 8, and / or a DST type 1. That is, the multi-core transform is a frequency domain of a residual signal (or residual block) of the spatial domain based on a plurality of transform kernels selected from the DCT type 2, the DST type 7, the DCT type 8, and the DST type 1.
  • a transform method of converting to transform coefficients (or first-order transform coefficients) may be represented.
  • the first-order transform coefficients may be referred to as temporary transform coefficients from the transform unit's point of view.
  • transform coefficients may be generated by applying the spatial domain to the frequency domain transform for the residual signal (or the residual block) based on the DCT type 2.
  • Transform may be applied to produce transform coefficients (or first order transform coefficients).
  • the DCT type 2, the DST type 7, the DCT type 8, and the DST type 1 may be referred to as a transform type, a transform kernel, or a transform core.
  • the DCT / DST conversion types may be defined based on base functions, and the base functions may be represented as the following table.
  • a vertical transform kernel and a horizontal transform kernel of a target block among the transform kernels may be selected, and a vertical transform is performed on the target block based on the vertical transform kernel.
  • a horizontal transform on the target block may be performed based on a horizontal transform kernel.
  • the horizontal transform may indicate a transform for horizontal components of the target block
  • the vertical transform may indicate a transform for vertical components of the target block.
  • the vertical transform kernel / horizontal transform kernel may be adaptively determined based on the prediction mode and / or the transform index of the target block (CU or subblock) including the residual block.
  • the transformer may derive the modified (secondary) transform coefficients by performing a quadratic transformation based on the (primary) transform coefficients (S420).
  • the first-order transform is a transform from the spatial domain to the frequency domain
  • the second-order transform refers to a transform into a more compact representation using correlations existing between (first-order) transform coefficients.
  • the secondary transform may include a non-separable transform.
  • the secondary transform may be referred to as a non-separable secondary transform (NSST) or a mode-dependent non-separable secondary transform (MDNSST).
  • the non-separated quadratic transform is a second-order transform of the (first-order) transform coefficients derived through the first-order transform based on a non-separable transform matrix (modified transform coefficients for the residual signal) (Or quadratic transform coefficients).
  • the transformation may be applied at once without applying the vertical and horizontal transformations (or independently of the horizontal and vertical transformations) to the (primary) transformation coefficients based on the non-separated transformation matrix.
  • the non-separated quadratic transform does not separate the vertical and horizontal components of the (primary) transform coefficients, for example two-dimensional signals (transform coefficients) in a specific predetermined direction (e.g., row-first Reordering to a one-dimensional signal through the direction or column-first), and then generates a transform method (or second-order transform coefficients) based on the non-separated transform matrix Can be.
  • the non-separated secondary transform may be applied to a top-left region of a block composed of (primary) transform coefficients (hereinafter, referred to as a transform coefficient block).
  • an 8x8 non-separated secondary transform may be applied to the upper left 8x8 region of the transform coefficient block.
  • an 8x8 non-separated secondary transform may be applied to the upper left 8x8 region of the transform coefficient block.
  • 4 ⁇ 4 non-separated secondary A transform may be applied to the upper left min (8, W) ⁇ min (8, H) region of the transform coefficient block.
  • the embodiment is not limited thereto.
  • the 4 ⁇ 4 non-separated quadratic transform is performed on the upper left end of the transform coefficient block. It may also be applied to the min (8, W) ⁇ min (8, H) region.
  • non-separated quadratic transformation may be performed as follows.
  • the 4x4 input block X may be represented as follows.
  • the second order non-separation transform can be calculated as follows.
  • T denotes a 16x16 (non-separated) transform matrix
  • the non-separated secondary transform may be mode dependent and a transform kernel (or a transform core or transform type) may be selected.
  • the mode may include an intra prediction mode and / or an inter prediction mode.
  • the non-separated secondary transform may be performed based on an 8 ⁇ 8 transform or a 4 ⁇ 4 transform determined based on the width W and the height H of the transform coefficient block.
  • 35 sets of non-separated secondary transform kernels, 3 for non-separated secondary transform may be configured for both 8x8 transform and 4x4 transform. That is, 35 transform sets may be configured for 8 ⁇ 8 transforms and 35 transform sets may be configured for 4 ⁇ 4 transforms.
  • 35 transform sets for 8 ⁇ 8 transforms may contain three 8 ⁇ 8 transform kernels, and in this case, 35 transform sets for 4 ⁇ 4 transforms each contain three 4 ⁇ 4 transform kernels. May be included.
  • the size of the transform, the number of sets and the number of transform kernels in a set may be used as an example other than 8 ⁇ 8 or 4 ⁇ 4, or n sets are configured and k transforms in each set Kernels may be included.
  • the translation set may be called an NSST set, and the translation kernel within the NSST set may be called an NSST kernel. Selection of a specific set of the transform sets may be performed based on, for example, the intra prediction mode of the target block (CU or subblock).
  • the intra prediction mode includes two non-directinoal or non-angular intra prediction modes and 65 directional or angular intra prediction modes. Can include them.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar intra prediction mode of 0 and a DC intra prediction mode of 1, and the directional intra prediction modes may include 65 intra prediction modes of 2 to 66. .
  • the present invention may be applied to a case where the number of intra prediction modes is different.
  • the intra prediction mode 67 may further be used, and the intra prediction mode 67 may represent a linear model (LM) mode.
  • LM linear model
  • 5 exemplarily shows intra directional modes of 65 prediction directions.
  • an intra prediction mode having horizontal directionality and an intra prediction mode having vertical directionality may be distinguished from an intra prediction mode 34 having a left upward diagonal prediction direction.
  • H and V in FIG. 5 mean horizontal directionality and vertical directionality, respectively, and numbers of -32 to 32 represent displacements of 1/32 units on a sample grid position. This may indicate an offset to the mode index value.
  • Intra prediction modes 2 to 33 have horizontal orientation
  • intra prediction modes 34 to 66 have vertical orientation.
  • the 34th intra prediction mode is not strictly horizontal orientation nor vertical orientation, but can be classified as belonging to the horizontal orientation in terms of determining the transform set of the secondary transform.
  • Intra prediction mode 18 and intra prediction mode 50 indicate a horizontal intra prediction mode and a vertical intra prediction mode, respectively.
  • Intra prediction mode 2 has a left reference pixel and moves upward in the right direction.
  • the 34th intra prediction mode may be referred to as a right downward diagonal intra prediction mode
  • the 66th intra prediction mode may be referred to as a left downward diagonal intra prediction mode.
  • mapping between the 35 transform sets and the intra prediction modes may be represented, for example, in the following table.
  • the quadratic transformation may not be applied to the target block.
  • one of k transform kernels in the particular set may be selected via a non-separated secondary transform index.
  • the encoding apparatus may derive a non-separated secondary transform index pointing to a specific transform kernel based on a rate-distortion (RD) check, and may signal the non-separated secondary transform index to the decoding apparatus.
  • the decoding apparatus may select one of k transform kernels in a specific set based on the non-separated secondary transform index.
  • NSST index value 0 can point to the first non-isolated secondary transform kernel
  • NSST index value 1 can point to the second non-isolated secondary transform kernel
  • NSST index value 2 is the third non-isolated secondary transform kernel.
  • the NSST index value 0 may indicate that the first non-separated secondary transform is not applied to the target block
  • the NSST index values 1 to 3 may indicate the three transform kernels.
  • the transform unit may perform the non-separated secondary transform based on the selected transform kernels and may obtain modified (secondary) transform coefficients.
  • the modified transform coefficients may be derived as quantized transform coefficients through the quantization unit as described above, and may be encoded and transferred to the decoding apparatus and to the inverse quantization / inverse transform unit in the encoding apparatus.
  • the (primary) transform coefficients which are outputs of the primary (separated) transform, may be derived as quantized transform coefficients through the quantization unit as described above, and may be encoded.
  • the decoding apparatus may be transferred to an inverse quantization / inverse transform unit in the signaling and encoding apparatus.
  • the inverse transform unit may perform a series of procedures in a reverse order of the procedure performed in the above-described transform unit.
  • the inverse transform unit receives the (inverse quantized) transform coefficients, performs a second order (inverse) transform, and derives (first order) transform coefficients (S450), and performs a first order (inverse) transform on the (first order) transform coefficients.
  • the transformation may be performed to obtain a residual block (residual samples).
  • the first transform coefficients may be referred to as modified transform coefficients from an inverse transform unit.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a reconstructed block based on the residual block and the predicted block, and generate a reconstructed picture based on the residual block and the predicted block.
  • a residual block (residual samples) may be obtained by receiving the (dequantized) transform coefficients and performing the first (separated) inverse transform.
  • the encoding apparatus and the decoding apparatus may generate a reconstructed block based on the residual block and the predicted block, and generate a reconstructed picture based on the residual block and the predicted block.
  • a reduced secondary transform (RST) having a reduced size of a transformation matrix (kernel) may be applied to the concept of NSST in order to reduce computational and memory requirements associated with non-separated secondary transformation.
  • the transform kernel, transform matrix, and coefficients constituting the transform kernel matrix described in the present invention may be represented by 8 bits. This may be one condition to be implemented in the decoding device and the encoding device, and may reduce the memory requirement for storing the translation kernel, accompanied by a reasonably acceptable performance degradation compared to the existing 9 or 10 bits. .
  • a small multiplier can be used, and more suitable for a single instruction multiple data (SIMD) instruction used for optimal software implementation.
  • RST may mean a transform performed on residual samples for a target block based on a transform matrix whose size is reduced according to a simple factor.
  • the amount of computation required in the transform may be reduced due to the reduction in the size of the transform matrix. That is, the RST may be used to solve a computational complexity issue that occurs when transforming a large block or non-separating transform.
  • RST may be referred to in various terms such as reduced transform, reduced transform, reduced transform, reduced secondary transform, reduction transform, simplified transform, simple transform, and the like.
  • the name to which RST may be referred is not limited to the examples listed.
  • the RST may be referred to as a low-frequency non-separable transform (LFNST) because the RST is mainly performed in a low frequency region including nonzero coefficients in a transform block.
  • LNNST low-frequency non-separable transform
  • the inverse transform unit 235 of the encoding apparatus 200 and the inverse transform unit 322 of the decoding apparatus 300 are transforms modified based on the inverse RST of the transform coefficients.
  • An inverse RST unit for deriving coefficients and an inverse primary transform unit for deriving residual samples for the target block based on the inverse linear transform of modified transform coefficients may be included.
  • Inverse primary transform means an inverse transform of a primary transform applied to a residual.
  • FIG. 6 is a view for explaining an RST according to an embodiment of the present invention.
  • a “target block” may mean a current block or a residual block in which coding is performed.
  • an N-dimensional vector may be mapped to an R-dimensional vector located in another space to determine a reduced transform matrix, where R is less than N.
  • N may mean the square of the length of one side of the block to which the transform is applied or the total number of transform coefficients corresponding to the block to which the transform is applied, and the simplification factor may mean an R / N value.
  • the simplified factor may be referred to in various terms such as a reduced factor, a reduced factor, a reduced factor, a reduction factor, a simplified factor, and a simple factor. Meanwhile, R may be referred to as a reduced coefficient, but in some cases, the simplified factor may mean R. In addition, in some cases, the simplified factor may mean an N / R value.
  • the simplification factor or simplification coefficient may be signaled through the bitstream, but the embodiment is not limited thereto.
  • a predefined value for the streamlined factor or streamlined coefficient may be stored in each encoding device 200 and the streamlined decoding device 300, in which case the streamlined factor or streamlined coefficient may not be signaled separately.
  • the size of the simplified transform matrix according to an embodiment is RxN smaller than the size NxN of the conventional transform matrix, and may be defined as in Equation 4 below.
  • the matrix T in the reduced transform block shown in FIG. 6A may mean the matrix T RxN of Equation 4.
  • FIG. 6A when the simplified transform matrix T RxN is multiplied with the residual samples for the target block, transform coefficients for the target block may be derived.
  • the RST according to FIG. It may be represented by a matrix operation such as Equation 5.
  • the memory and multiply operations can be reduced to approximately one quarter by the simplification factor.
  • Equation 5 r 1 to r 64 may represent residual samples for the target block.
  • transform coefficients c i for the target block may be derived, and the derivation process of c i may be as in Equation 6.
  • the size of the normal transform matrix is 64x64 (NxN), but the size of the simplified transform matrix is reduced to 16x64 (RxN).
  • Memory usage can be reduced by an R / N ratio.
  • the number of multiplication operations can be reduced (RxN) at an R / N ratio.
  • the transform unit 232 of the encoding apparatus 200 may derive transform coefficients for the target block by performing the first-order transform and the RST-based secondary transform on the residual samples for the target block.
  • the transform coefficients may be transferred to an inverse transform unit of the decoding apparatus 300, and the inverse transform unit 322 of the decoding apparatus 300 derives modified transform coefficients based on an inverse reduced secondary transform (RST) for the transform coefficients.
  • RST inverse reduced secondary transform
  • the size of the inverse RST matrix T NxR is NxR smaller than the size NxN of the conventional inverse transform matrix, and is in a transpose relationship with the simplified transform matrix T RxN shown in Equation 4.
  • the matrix T t in the Transform block may mean an inverse RST matrix T NxR T (superscript T means transpose).
  • T means transpose
  • modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived. .
  • modified transform coefficients for the target block may be derived when the inverse RST matrix T NxR T is multiplied by the transform coefficients for the target block.
  • inverse RST may be applied as an inverse first transform, and in this case, residual samples for the target block may be derived when the inverse RST matrix T NxR T is multiplied by the transform coefficients for the target block.
  • the RST according to FIG. It may be represented by a matrix operation as shown in Equation 7.
  • Equation 7 c 1 to c 16 may represent transform coefficients for the target block.
  • r j representing modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived, and the derivation process of r j may be the same as Equation 8.
  • r 1 to r N representing modified transform coefficients for the target block or residual samples for the target block may be derived.
  • the size of the inverse transform matrix since the size of the conventional inverse transform matrix is 64x64 (NxN), the size of the simplified inverse transform matrix is reduced to 64x16 (NxR). Memory usage can be reduced by an R / N ratio.
  • the number of multiplication operations can be reduced (NxR) at an R / N ratio.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an inverse RST process according to an embodiment of the present invention.
  • Each step disclosed in FIG. 7 may be performed by the decoding apparatus 300 disclosed in FIG. 3. More specifically, S700 may be performed by the inverse quantization unit 321 disclosed in FIG. 3, and S710 and S720 may be performed by the inverse transform unit 322 disclosed in FIG. 3. Therefore, detailed descriptions that overlap with the foregoing description in FIG. 3 will be omitted or simply described. Meanwhile, in the present invention, the RST is applied to the transformation in the forward direction, and the inverse RST may mean the transformation applied in the inverse direction.
  • the detailed operations according to the inverse RST are merely opposite in order to the detailed operations according to the RST, and the detailed operations according to the RST and the detailed operations according to the inverse RST may be substantially similar. Accordingly, those skilled in the art will readily understand that the descriptions of S700 to S720 for the inverse RST described below may be equally or similarly applied to the RST.
  • the decoding apparatus 300 may induce transform coefficients by performing inverse quantization on quantized transform coefficients of a target block (S700).
  • the decoding apparatus 300 may select a transform kernel (S710). More specifically, the decoding apparatus 300 includes information on a transform index, a width and height of an area to which a transform is applied, an intra prediction mode used in image decoding, and a color component of a target block.
  • the translation kernel may be selected based on at least one of the following. However, the embodiment is not limited thereto.
  • the transform kernel may be predefined, and additional information for selecting the transform kernel may not be signaled.
  • the information about the color component of the target block may be indicated through CIdx.
  • CIdx may indicate 0 if the target block is a luma block, and CIdx is a non-zero value (eg 1) if the target block is a chroma block, e.g. a Cb block or a Cr block. Can be indicated.
  • the decoding apparatus 300 may apply an inverse RST to transform coefficients based on the selected transform kernel and a reduced factor (S720).
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an inverse RST according to another embodiment of the present invention.
  • Each step disclosed in FIG. 8 may be performed by the decoding apparatus 300 disclosed in FIG. 3. More specifically, S800 may be performed by the inverse quantization unit 312 disclosed in FIG. 3, and S810 to S860 may be performed by the inverse transform unit 322 disclosed in FIG. 3. Therefore, detailed descriptions that overlap with the foregoing description in FIG. 3 will be omitted or simply described.
  • the detailed operations according to the inverse RST are just opposite in order to the detailed operations according to the RST, and the detailed operations according to the inverse RST and the detailed operations according to the RST may be substantially similar.
  • the descriptions of S800 to S860 for the inverse RST described below may be equally or similarly applied to the RST.
  • the decoding apparatus 300 may perform inverse quantization on quantized coefficients of a target block (S800). If the transform is performed in the encoding apparatus 200, in operation S800, the decoding apparatus 300 may perform dequantization on the quantized transform coefficients of the target block to derive transform coefficients for the target block. On the contrary, if the transformation is not performed in the encoding apparatus 200, the decoding apparatus 300 performs dequantization on the quantized residual samples for the target block to derive the residual samples for the target block in S800. can do.
  • the decoding apparatus 300 may determine whether or not the transform has been performed on the residual samples of the target block in the encoding apparatus 200 (S810), and if it is determined that the transformation has been performed.
  • the transform index may be parsed (or decoded from the bitstream) (S820).
  • the transformation index may include a horizontal transformation index for transformation in the horizontal direction and a vertical transformation index for transformation in the vertical direction.
  • the transform index may include a primary transform index, a core transform index, an NSST index, and the like.
  • the transform index may be expressed, for example, as Transform_idx
  • the NSST index may be expressed, for example, as NSST_idx.
  • the horizontal transform index may be expressed as Transform_idx_h
  • the vertical transform index may be expressed as Transform_idx_v.
  • inverse quantization may be performed after all of the transform indices are parsed.
  • the decoding apparatus 300 may omit operations according to S820 to S860 when it is determined in operation S810 that no transformation is performed on the residual samples for the target block in the encoding apparatus 200. .
  • the decoding apparatus 300 may include a transformation index, a width and height of an area to which a transformation is applied, an intra prediction mode used in image decoding, and a color component of a target block.
  • a transform kernel may be selected based on at least one of the information (S830).
  • the decoding apparatus 300 may determine whether it corresponds to a condition for performing inverse RST on transform coefficients of a target block (S840).
  • the decoding apparatus 300 may determine that it corresponds to a condition for performing the inverse RST on the transform coefficients for the target block. have.
  • the first coefficient may be four.
  • the decoding apparatus 300 may determine an object. It may be determined that it corresponds to a condition for performing inverse RST on transform coefficients for the block.
  • the second coefficient and the third coefficient may be preset values.
  • the decoding apparatus 300 when the width and height of the region to which the inverse RST is applied are smaller than or equal to the fourth coefficient, the decoding apparatus 300 corresponds to a condition for performing inverse RST on the transform coefficients for the target block. You can judge that.
  • the fourth coefficient may be eight.
  • the decoding apparatus ( 300 may determine that it corresponds to a condition for performing inverse RST on transform coefficients for the target block.
  • the fifth coefficient and the sixth coefficient may be preset values.
  • a condition in which the width and height of the region to which the inverse RST is applied is greater than the first coefficient, and the product of the width and height of the region to which the inverse RST is applied is greater than the second coefficient, respectively,
  • the smaller of the width and height is larger than the third coefficient, and the product of the width and height of the area to which the inverse RST is applied is equal to or less than the fourth coefficient and the width and height of the area to which the inverse RST is applied are greater than the fifth coefficient. If at least one of the smaller or equal to the width and height of the region to which the inverse RST is applied is less than or equal to the sixth coefficient is satisfied, the decoding apparatus 300 performs inverse RST on the transform coefficients for the target block. It can be determined that the condition to be performed.
  • the first to sixth coefficients may be any predefined positive integers.
  • the first to sixth coefficients may be 4, 8, 16 or 32.
  • the reverse RST according to an embodiment may be applied to a square area included in a target block (that is, when the width and height of the area where the reverse RST is applied are the same), and in some cases, the area where the reverse RST is applied.
  • the width and height of can be fixed to the value of the predefined coefficient (for example, 4, 8, 16, 32, etc.).
  • the region to which the inverse RST is applied is not limited to the square region, but may also be applied to a rectangular region or a non-rectangular region. A more detailed description of the region to which the inverse RST is applied will be described later with reference to FIG. 10.
  • whether or not a condition corresponding to the inverse RST is performed may be determined based on the conversion index.
  • the transform index may indicate whether a transform is performed on the target block.
  • the decoding apparatus 300 may perform inverse transform on the transform coefficients for the target block. (S850).
  • the (inverse) transform may include, for example, DCT2, DCT4, DCT5, DCT7, DCT8, DST1, DST4, DST7, NSST, JEM-NSST (HyGT), and the like. Do not.
  • step S840 If it is determined in step S840 that the condition corresponds to a condition for performing inverse RST, the decoding apparatus 300 may perform inverse RST on transform coefficients for the target block (S860).
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an RST process based on non-separated secondary transformation according to an embodiment of the present invention.
  • Each step disclosed in FIG. 9 may be performed by the decoding apparatus 300 disclosed in FIG. 3, more specifically, S900 may be performed by the inverse quantization unit 321 disclosed in FIG. 3, and S910 to S980 may be illustrated in FIG. It may be performed by the inverse transform unit 322 disclosed in the third.
  • S900 of FIG. 9 may correspond to S800 of FIG. 8
  • S940 of FIG. 9 may correspond to S830 of FIG. 8
  • S950 of FIG. 9 may correspond to S840 of FIG. 8. Therefore, detailed descriptions overlapping with the foregoing descriptions in FIGS. 3 and 8 will be omitted or simplified.
  • the detailed operations according to the inverse RST are just opposite in order to the detailed operations according to the RST, and the detailed operations according to the inverse RST and the detailed operations according to the RST may be substantially similar.
  • the descriptions of S900 to S980 for the reverse RST described below may be equally or similarly applied to the RST.
  • the decoding apparatus 300 may perform inverse quantization on quantized coefficients of a target block (S900).
  • the decoding apparatus 300 may determine whether NSST has been performed on the residual samples of the target block in the encoding apparatus 200 (S910), and when it is determined that NSST has been performed.
  • the NSST index may be parsed (or decoded from the bitstream) (S920).
  • the decoding apparatus 300 may determine whether the NSST index is greater than 0 (S930), and when it is determined that the NSST index is greater than 0, the width and height of the region where the NSST index and the NSST are applied are determined.
  • a transform kernel may be selected based on at least one of information about an intra prediction mode and a color component of a target block.
  • the decoding apparatus 300 may determine whether it corresponds to a condition for performing inverse RST on transform coefficients of a target block (S950).
  • the decoding apparatus 300 may determine that inverse SST does not correspond to a condition for performing an inverse RST. Inverse) NSST may be performed (S960).
  • the decoding apparatus 300 may perform the inverse NSST based on the inverse RST on the transform coefficients for the target block (S950). S970).
  • the decoding apparatus 300 may omit operations according to S920 to S970 when it is determined in operation S910 that NSST is not performed on residual samples of a target block in the encoding apparatus 200. .
  • step S930 If it is determined in step S930 that the NSST index is not greater than zero, the decoding apparatus 300 may omit operations according to steps S940 to S970.
  • the decoding apparatus 300 may perform inverse first order transform on the modified transform coefficients for the target block derived by applying the inverse NSST (S980). If inverse first order transform is performed on the modified transform coefficients, residual samples for the target block may be derived.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a block to which an RST is applied according to an embodiment of the present invention.
  • the area to which the RST is applied in the target block is not limited to the square area, and the RST may be applied to the rectangular area or the non-square area.
  • FIG. 10 illustrates an example in which the RST is applied to a non-rectangular region in the target block 1000 having a size of 16 ⁇ 16.
  • the arrangement of the minimum unit blocks 1010 included in the region to which the RST shown in FIG. 10 is applied is only one of a myriad of examples.
  • the minimum unit blocks included in the region to which the RST is applied may not be adjacent to each other, and may be in a relationship in which only one vertex is shared.
  • a method of designing an RST that can be applied to a 4x4 block, a configuration of a region to be applied to a 4x4 RST, a method of arranging transform coefficients generated after applying 4x4 RST, and a arranged transform according to an embodiment of the present invention A scan order of coefficients and a method of sorting and combining transform coefficients generated for each target block are proposed.
  • a method of coding an index designating a 4x4 RST to be applied to a target block, and determining whether a non-zero transform coefficient exists in a region that is not allowed when 4x4 RST is applied proposes a method of conditionally coding a corresponding index or a method of omitting relevant residual coding for a position that is not allowed after conditionally coding a corresponding index after coding a last non-zero transform coefficient position.
  • 4x4 RST This allows 4x4 RST to be used to encode still images or video, which can significantly reduce the amount of computation compared to other non-separable secondary transforms.
  • 4x4 RST when 4x4 RST is applied, a valid transform coefficient does not exist in a specific region. Based on this, it is possible to conditionally code the index specifying 4x4 RST and optimize the relevant residual coding, ultimately improving the coding performance.
  • a non-separable transform or RST that can be applied to one 4x4 transform block, that is, a 4x4 target block to be transformed is a 16x16 transform.
  • the data elements constituting the 4x4 target block are arranged in row-first or column-first order, they become 16x1 vectors to apply non-separated transform or RST to the target block.
  • Forward i.e., a forward 16x16 transform that can be made in the encoding device, consists of 16 row-wise transform basis vectors, and takes an inner product for the 16x1 vector and each transform basis vector. If we do this we get the transform coefficients for that transform basis vector.
  • Obtaining the corresponding transform coefficients for the 16 transform basis vectors is equivalent to multiplying the 16x16 non-separated transform or RST matrix with the input 16x1 vector.
  • the transform coefficients obtained by the matrix product have a 16 ⁇ 1 vector form, and statistical characteristics may be different for each transform coefficient. For example, when a 16x1 transform coefficient vector is composed of the 0 th element to the 15 th element, the variance of the 0 th element may be greater than the variance of the 15 th element. In other words, the larger the variance value is, the larger the element is.
  • an 16x16 non-separable transform or an inverse RST from a 16x1 transform coefficient can restore the original 4x4 target block signal before conversion.
  • the forward 16x16 non-separable transform is an orthonormal transform
  • the corresponding inverse 16x16 transform may be obtained by transposing a matrix with respect to the forward 16x16 transform. Simply multiplying a 16x16 non-separated inverse transform matrix by a 16x1 transform coefficient vector yields 16x1 vector data and arranges them in the row- or column-first order that they were first applied to to restore the 4x4 block signal.
  • elements constituting the 16 ⁇ 1 transform coefficient vector may have different statistical characteristics.
  • the transform coefficients placed in front have greater energy, the original signal may be applied to some of the transform coefficients that appear first without using all the transform coefficients. You can recover a signal that is fairly close to. For example, suppose a 16x16 non-separated inverse transform consists of 16 column basis vectors, leaving only L column basis vectors to form a 16xL matrix, and only the L transform coefficients that are more important among the transform coefficients.
  • Lx1 vector which can appear first as in the previous example
  • multiplying the 16xL matrix by the Lx1 vector can restore the original input 16x1 vector data and the 16x1 vector with little error.
  • the Lx1 transform coefficient vector is obtained instead of the 16x1 transform coefficient vector. That is, L significant transform coefficients can be obtained by selecting L corresponding row direction transform vectors from a forward 16x16 non-separated transform matrix, constructing an Lx16 transform matrix, and multiplying the 16x1 input vector.
  • the L value has a range of 1 ⁇ L ⁇ 16, and in general, L may be selected by any method among 16 transform basis vectors, but from the viewpoint of encoding and decoding, as in the above example, Selecting transform basis vectors of high importance in terms of energy may be advantageous in terms of coding efficiency.
  • the 4x4 RST may be applied as a secondary transform, and in this case, the 4x4 RST may be applied secondary to a block to which a primary transform such as DCT-type 2 is applied.
  • a primary transform such as DCT-type 2
  • 4x4 RST can be generally applied when NxN is equal to or larger than 4x4.
  • An example of applying 4x4 RST to an NxN block is as follows.
  • 4x4 RST can be applied only to some regions, not all regions of NxN. For example, it can be applied only to the top-left MxM region (M ⁇ N).
  • 4x4 RST may be applied to each divided block.
  • the quadratic transformation is applied only to the upper left 8x8 region, and when the NxN block is equal to or larger than 8x8, 8x8 RST is applied, and when the NxN block is smaller than 8x8 (4x4, 8x4, 4x8), the above 2) After dividing into 4x4 blocks, 4x4 RST can be applied.
  • L transform coefficients are generated (1 ⁇ L ⁇ 16) after applying 4 ⁇ 4 RST
  • L transform coefficients that is, mapping transform coefficients in a target block
  • coding performance may vary depending on how the L transform coefficients are arranged in the two-dimensional block.
  • Residual coding in HEVC starts from the position farthest from the DC position. This is to improve the coding performance by taking advantage of the fact that the quantized coefficient value is zero or close to zero as it moves away from the DC position. Therefore, it may be advantageous in terms of coding performance to arrange more important coefficients with high energy for the L transform coefficients so that they are coded later in the order of residual coding.
  • FIG. 11 illustrates three forward scan sequences that may be applied to 4x4 transform coefficients or transform coefficient blocks (4x4 blocks, Coefficient Groups (CGs)) applied to the HEVC standard.
  • (a) shows a diagonal scan
  • (b) shows a horizontal scan
  • (c) shows a vertical scan.
  • the reverse order of the scan order of FIG. 11 is followed, that is, coded in the order of 16 to 1. Since the three scan orders illustrated in FIG. 11 are selected according to the intra prediction mode, the scan order may be determined according to the intra prediction mode in the same manner for the L transform coefficients.
  • the detailed operations according to the inverse RST are just opposite in order to the detailed operations according to the RST, and the detailed operations according to the inverse RST and the detailed operations according to the RST may be substantially similar. Therefore, when performing the inverse RST, the secondary transform coefficients mapped in the target block may be read in a diagonal scan order to perform an operation with the transform kernel (Equation 8).
  • L transform coefficients are arranged or mapped for each 4x4 block, 0 for the remaining (16? L) positions of each 4x4 block, and corresponding residual coding is performed.
  • residual coding in existing HEVC can be applied.
  • L transform coefficients (a), which are arranged in two 4 ⁇ 4 blocks, may be combined and mapped to one 4 ⁇ 4 block (b).
  • the transform coefficients of the two 4x4 blocks are mapped to one 4x4 block and completely filled in one 4x4 target block, so that no transform coefficients remain in the other 4x4 block. Therefore, since most of the residual coding is not necessary for the empty 4x4 block, the corresponding coded_sub_block_flag can be coded as 0 in HEVC.
  • Coded_sub_block_flag applied to HEVC and VVC is flag information for specifying the position of a sub block, which is a 4x4 array for 16 transform coefficient levels, in the current transform block, and can be signaled as "0" for a 4x4 block in which residuals are not remaining. have.
  • the transform coefficients for the first 4x4 block may be placed first, followed by the transform coefficients for the second 4x4 block.
  • the first method is to code NSST index after residual coding
  • the second is to code NSST index before residual coding.
  • an index (which may be referred to as a transform index, an RST index, or an NSST index) to which transform to apply may be signaled.
  • the decoding apparatus can know the NSST index through bitstream parsing, it is assumed that the parsing process is performed after residual coding. If residual coding has been performed and it has been found that any non-zero transform coefficients exist between L + 1 and 16th, as described above, it is certain that 4x4 RST is not applied, so the NSST index can be set not to be parsed. have. Therefore, in this case, the NSST index can be selectively parsed only when necessary, thereby increasing the signaling efficiency.
  • one NSST index may be used.
  • a 4x4 RST can be specified (same or separate) that applies to all of the 4x4 blocks. Since one NSST index determines 4x4 RST for all 4x4 blocks and whether or not to apply them, it is determined whether a non-zero transform coefficient exists at L + 1 th to 16 th positions for all the 4x4 blocks. It can be configured not to code NSST indexes if non-zero transform coefficients exist at positions that are not allowed in one 4x4 block (L + 1 to 16th) even during the coding process.
  • NSST indexes can be signaled separately for the lumaance block and the chroma block, and for the chroma block, a separate NSST index can be signaled for Cb and Cr, and the NSST index is signaled only once. You can also share one NSST index.
  • the 4x4 RST indicated by the same NSST index may be applied (the 4x4 RST for Cb and Cr may be the same, or the NSST index may be the same but have separate 4x4 RST).
  • the conditional signaling described above for the shared NSST index it is checked whether there is a non-zero transform coefficient from L + 1 to 16th for all 4x4 blocks for Cb and Cr, if any one is 0. If no transform coefficient is found, the signaling for the NSST index may be omitted.
  • the NSST index after checking whether a non-zero transform coefficient appears at a position where no valid transform coefficient exists when 4x4 RST is applied It may be determined whether signaling with respect to.
  • L value is 8 as shown in FIG. 13 and there are no valid transform coefficients for one 4x4 block when applying 4x4 RST (block indicated by X in FIG. 13B)
  • coded_sub_block_flag of the block without valid transform coefficients If it is checked and the value is 1, it can be set not to signal the NSST index.
  • the residual coding may be omitted for positions where it is certain that the transform coefficient is filled with zero since the application of 4x4 RST is predetermined.
  • whether or not 4x4 RST is applied may be signaled so as to know through NSST index value (for example, 4x4 RST is not applied when NSST index is 0) or may be signaled through a separate syntax element.
  • NSST index value for example, 4x4 RST is not applied when NSST index is 0
  • a separate syntax element is called an NSST flag
  • the NSST flag is parsed first to determine whether 4x4 RST is applied, and if the NSST flag value is 1, residual coding is omitted for positions where no valid transform coefficient can exist. can do.
  • the first non-zero coefficient position on the TU is coded. If the coding for the NSST index is performed after the last non-zero coefficient position coding, and the position of the last non-zero coefficient is assumed to be a position where a non-zero coefficient cannot occur when assuming the application of 4x4 RST, the NSST index You can avoid coding 4x4 RST without coding. For example, in the case of positions marked with X in FIG. 12, since valid transformation coefficients are not located when 4x4 RST is applied (for example, zero values may be filled), the last non-zero coefficient in the region marked with X is shown. If is located, coding for the NSST index can be omitted. If the last non-zero coefficient is not located in the region indicated by X, coding for the NSST index may be performed.
  • the remaining residual coding part may be processed in the following two ways.
  • the corresponding transform coefficient must exist for a specific position or a specific 4x4 block (for example, X position of FIG. 12), so that the position can be filled with 0 by default.
  • residual coding may be omitted for the block. For example, when reaching a position indicated by X in FIG. 12, coding for sig_coeff_flag (a flag indicating whether a non-zero coefficient exists at a corresponding position applied to HEVC and VVC) may be omitted, and FIG. 13.
  • coded_sub_block_flag existing in HEVC
  • the x position (Px) and the y position (Py) of the last non-zero coefficient are smaller than Tx and Ty (specific threshold values), respectively.
  • NSST index coding may be omitted and 4x4 RST may not be applied.
  • the method of determining whether to code NSST index by comparing with the threshold can be applied differently to luma and chroma. For example, different Tx and Ty can be applied to luma and chroma, and Threshold may be applied, but not chroma (or luma).
  • NSST index coding there are two methods of omitting NSST index coding (the method of omitting NSST index coding when the last non-zero coefficient is located in an area where no valid transform coefficient exists, the X coordinate and Y for the last non-zero coefficient). All of these methods can be applied when the coordinates are less than a certain threshold. For example, after performing a threshold check on the last non-zero coefficient position coordinates first, it is possible to check whether the last non-zero coefficient is located in the region where no valid transform coefficient exists and vice versa. Do.
  • the method of coding the NSST index before residual coding can also be applied for 8x8 RST. That is, if the last non-zero coefficient is located in a region other than the upper left 4x4 in the upper left 8x8 region, coding for the NSST index may be omitted, otherwise coding may be performed at the NSST index. In addition, if the X and Y coordinate values for the last non-zero coefficient position are both below a certain threshold, coding for the NSST index may be omitted. Naturally, the two methods can be applied together.
  • NSST index coding and residual coding schemes may be applied to luma and chroma, respectively.
  • the first method (method 1) in which NSST index coding is performed after residual coding and the method (method 2) in which NSST index coding is performed before residual coding can be applied differently to luma and chroma, respectively.
  • luma follows the method described in Method 2, and Method 1 can be applied to Chroma.
  • conditional NSST index coding may be applied to luma according to Method 1 or Method 2
  • conditional NSST index coding may not be applied to chroma, and vice versa. That is, NSST index coding may be applied conditionally to chroma according to Method 1 or Method 2
  • conditional NSST index coding may not be applied to luma.
  • an embodiment of the present invention proposes a mixed NSST Transform Set (MNTS) and a method of configuring a corresponding MNTS for applying various NSST conditions in the process of applying NSST or RST.
  • MNTS Mixed NSST Transform Set
  • the 16x16 transform applied to the upper left 4x4 region may be expressed as 4x4 NSST
  • the 64x64 transform applied to the upper left 8x8 region may be expressed as 8x8 NSST.
  • the non-separated transform includes only the 4x4 kernel (4x4 NSST) for the 4x4 NSST set and the 8x8 kernel (8x8 NSST) for the 8x8 NSST set according to the size of the preselected lower block. Therefore, the present embodiment further proposes a configuration method of the MNTS as follows.
  • the size of the available NSST kernel is not fixed and may vary more than one depending on the NSST set. (E.g. 4x4 NSST kernel (4x4 NSST) and 8x8 NSST kernel (8x8 NSST) can be used together)
  • the number of available NSST kernels is not fixed and can vary depending on the NSST set (eg, set 1 supports three kernels, set 2 supports four kernels).
  • NSST kernels are not fixed and can be defined differently according to NSST set.
  • NSST kernels 1, 2, 3 map to NSST indexes 1, 2, 3, respectively, and in set 2, NSST kernels 3, 2, 1 map to NSST indexes 1, 2, 3)
  • the size and size of the NSST kernel (4x4 NSST vs. 8x8 NSST) may be considered. For example, if the conversion block is large, 8x8 NSST kernels may be more important than 4x4 NSST kernels, so you can allocate fewer NSST indexes to the 8x8 NSST kernels.
  • the priority of the NSST kernels available in a given set may be determined in consideration of the order (1st, 2nd, 3rd) of the NSST kernels. For example, a given 4x4 NSST first kernel may take precedence over a 4x4 NSST second kernel.
  • NSST_index is encoded and transmitted, it is preferable to give priority or priority to frequently occurring NSST kernels, that is, to encode with a smaller number of bits so as to have a small index.
  • Examples of the MNTS described above may be represented in Table 3 or Table 4.
  • the mixed type may be defined as an index (“Mixed Type”) indicating whether the intra prediction mode follows the existing NSST set configuration method or another method of NSST set configuration method.
  • a transform set may be configured according to the MNTS described above without following the conventional (JEM) NSST set configuration method.
  • Table 5 shows two types of transform set configuration methods based on mixed type information (flag) associated with intra prediction mode (1: conventional NSST set configuration, 2: transform set configuration based on MNTS). )
  • mixed type information may be represented by various values of N (N> 2).
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method of selecting a transform set in consideration of specific conditions according to an embodiment of the present invention.
  • a transform set is selected.
  • a block size and an intra prediction mode may be considered, and whether a conventional NSST set or a transform set according to MNTS (multiple mixed types 1, 2, 3...
  • the corresponding NSST kernel can be selected through the NSST index information.
  • a fixed NSST kernel map may be used simultaneously for 4x4 NSST and 8x8 NSST.
  • 4x4 non-separated transforms (4x4 quadratic transforms, 4x4 RST, 4x4 inverse RST) and 8x8 non-separated transforms (8x8 secondary transforms, 8x8 RST, 8x8 inverse RST) do not have the same set of transforms Can be used.
  • a method for efficiently encoding a change in the statistical distribution of encoded and transmitted NSST index values is proposed.
  • a method of selecting a kernel to be substantially applied to a transform block by using a syntax representing the proposed kernel size is proposed.
  • Truncated Unary binarization method is proposed as shown in Table 7 according to the maximum NSST index value available for each set for an efficient binarization method.
  • Table 7 shows the binarization of NSST index values (Truncated Unary). Since the number of available NSST kernels differs for each transform set, the binarization of NSST indexes is binarized according to the maximum NSST index value.
  • each binary value is context encoded, and the context modeling value may be formed in consideration of variables such as a size of a corresponding transform block, an intra prediction mode, a mixed type value, and a maximum NSST index value of the corresponding transform set.
  • intra prediction modes may be mapped to one transform set.
  • the inverse RST is performed based on a transform kernel matrix selected from among a transform set including a plurality of transform kernel matrices, and the transform set is determined based on a mapping relationship according to an intra prediction mode applied to a target block.
  • a plurality of intra prediction modes including an intra prediction mode of a target block may be mapped to one transform set. That is, since the intra prediction mode is mapped to a transform set for a set of transform matrices, and the number of transform sets is smaller than the number of intra prediction modes, a plurality of intra prediction modes may be mapped to one transform set.
  • the target block includes a first block and a second block, and the first intra when the first intra prediction mode applied to the first block and the second intra prediction mode applied to the second block are different from each other.
  • the transform set mapped to the prediction mode and the second intra prediction mode may be the same.
  • the number of intra prediction modes mapped to one transform set may be at least one, and five or more intra prediction modes may be mapped to one transform set.
  • the NSST Set indices used in Tables 8-10 can refer to any of the 35 transform sets shown in Table 2, and the number of transform sets in Table 8 is 19 out of 35, as shown in Table 9 The number of transform sets is 13 out of 35, and the number of transform sets in Table 10 is 6 out of 35.
  • the same transform set can be applied when there is a similarity in the direction of the prediction, such as an adjacent intra prediction mode.
  • two or three adjacent intra prediction modes are mapped to the same transform set.
  • the intra prediction modes 33 to 35 of FIG. 5 are mapped to the same transform set.
  • intra prediction modes 46 to 48 are mapped to one transform set 20, and intra prediction modes 29 to 39 are mapped when alternating transform sets 29 and 10 are alternated.
  • intra prediction modes 28 to 40 that is, 13 intra prediction modes are mapped to one transform set 32.
  • Such a transform set of Tables 8 to 10 may be applied only to 4x4 NSST, or may be applied to both 4x4 NSST and 8x8 NSST.
  • different transform set maps may be applied to each of the 4x4 NSST and 8x8 NSST (ie, Tables 8-10 apply differently).
  • Tables 8-10 apply differently.
  • a transformation set map of Table 2 may be applied to a 4x4 NSST
  • a transformation set map of Tables 8 to 10 may be applied to an 8x8 NSST.
  • TEST A The case of applying 4x4 NSST (using 16x16 direct matrix secondary transformation) using Table 2 is referred to as TEST A
  • TEST B the case of applying 4x4 NSST using Table 8 to Table 10 for memory reduction and applying the 8x8 NSST using Table 8 to Table 10 and 16x64 Direct Matrix Secondary Transform.
  • TEST C memory requirements are shown in Table 11.
  • each transform set for planner mode and DC mode consists of two transform kernels
  • the number in the “# Type” column of Table 11 should be subtracted by two.
  • “# Type” of “Test B with proposed memory reduction Kernel (6 transform sets)” is 16.
  • the total number of transform kernels may be significantly reduced as fewer transform sets are mapped.
  • a reasonable trade-off between performance and complexity can reduce memory requirements.
  • the transformation set map of Table 2 may be used for HyGT 4x4 (BMS), Test A (4x4 NSST), and Test B (4x4 NSST + 8x8 RST).
  • 15 is a flowchart illustrating an operation of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Each step disclosed in FIG. 15 may be performed by the decoding apparatus 300 disclosed in FIG. 3. More specifically, S1510 may be performed by the entropy decoding unit 310 disclosed in FIG. 3, S1520 may be performed by the inverse quantization unit 321 disclosed in FIG. 3, and S1530 and S1540 may be disclosed in FIG. 3. The inverse transform unit 322 may be performed, and S1550 may be performed by the adder 340 shown in FIG. 3.
  • operations according to S1510 to S1550 are based on some of the contents described above with reference to FIGS. 6 to 10. Therefore, detailed description overlapping with the above-described content in FIGS. 3 and 6 to 10 will be omitted or simply described.
  • the decoding apparatus 300 may derive quantized transform coefficients for the target block from the bitstream (S1510). More specifically, the decoding apparatus 300 may decode the information about the quantized transform coefficients for the target block from the bitstream, and based on the information about the quantized transform coefficients for the target block, The quantized transform coefficients can be derived. Information about the quantized transform coefficients for the target block may be included in a Sequence Parameter Set (SPS) or a slice header, information on whether a simplified transform (RST) is applied, information on a simplified factor, At least one of information on a minimum transform size to which the simplified transform is applied, information on a maximum transform size to which the simplified transform is applied, and information on a simplified inverse transform size may be included.
  • SPS Sequence Parameter Set
  • RST simplified transform
  • At least one of information on a minimum transform size to which the simplified transform is applied, information on a maximum transform size to which the simplified transform is applied, and information on a simplified inverse transform size may be included.
  • information about whether or not a simplified transform is applied may appear through available flags, information about the simplified factor may appear through a simplified factor value, and the minimum transform size to apply the simplified inverse transform (i.e. Information about the minimum transform kernel size allowed at run time may be indicated by the minimum transform size value, and the maximum transform size to apply the simplified inverse transform (i.e. the maximum transform kernel size applied when performing the inverse transform).
  • the information on the size of the simplified inverse transform may be indicated by the maximum transform size value, and the information on the simplified inverse transform size (ie, the transform kernel size) that is substantially applied to the inverse transform may be indicated by the size value of the simplified inverse transform.
  • the available flag is signaled through the first syntax element
  • the simplification factor value is signaled through the second syntax element
  • the minimum transform size value is signaled through the third syntax element
  • the maximum transform size value is Signaled via the 4 syntax element
  • the simplified inverse transform size value may be signaled via the fifth syntax element.
  • the first syntax element may be represented by a syntax element Reduced_transform_enabled_flag.
  • the syntax element Reduced_transform_enabled_flag may indicate 1 when the simplified transformation is applied, and the syntax element Reduced_transform_enabled_flag may indicate 0 when the simplified transformation is not applied. If the syntax element Reduced_transform_enabled_flag is not signaled, the value of the syntax element Reduced_transform_enabled_flag may be estimated to be zero.
  • the second syntax element may be expressed as a syntax element Reduced_transform_factor.
  • the syntax element Reduced_transform_factor may indicate a value of R / N, where N may mean the square of the length of one side of the block to which the transform is applied or the total number of transform coefficients in the block to which the transform is applied. R may mean a simplification factor smaller than N.
  • Reduced_transform_factor may indicate R rather than R / N.
  • R denotes the number of columns of the simplified inverse transform matrix and N denotes the number of rows of the simplified inverse transform matrix, wherein the number of columns of the simplified inverse transform matrix must be smaller than the number of rows.
  • R may be, for example, 8, 16, 32, or the like, but is not limited thereto. If the syntax element Reduced_transform_factor is not signaled, the value of Reduced_transform_factor may be estimated as R / N (or R).
  • the third syntax element may be represented by a syntax element min_reduced_transform_size. If the syntax element min_reduced_transform_size is not signaled, the value of min_reduced_transform_size may be estimated as zero.
  • the fourth syntax element may be expressed as a syntax element max_reduced_transform_size. If the syntax element max_reduced_transform_size is not signaled, the value of max_reduced_transform_size may be estimated as zero.
  • the fifth syntax element may be expressed as a syntax element reduced_transform_size.
  • the size value of the simplified inverse transform signaled by being included in the syntax element reduced_transform_size may indicate the size of the simplified transform matrix, that is, the size of the transform kernel, that is, the size of the simplified transform matrix shown in Equation 4 or Equation 5, For example, the number of diminished dimensions is not limited thereto. If the syntax element reduced_transform_size is not signaled, the value of reduced_transform_size may be estimated as zero.
  • the decoding apparatus 300 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients of a target block to derive transform coefficients (S1520).
  • the decoding apparatus 300 may derive modified transform coefficients based on an inverse reduced secondary transform (RST) for the transform coefficients (S1530).
  • RST inverse reduced secondary transform
  • the simplified inverse transform may be performed based on the simplified inverse transform matrix, and the simplified inverse transform matrix may be a non-square matrix where the number of columns is less than the number of rows.
  • S1530 corresponds to decoding a transform index, determining whether to correspond to a condition to apply a simplified inverse transform based on the transform index, selecting a transform kernel, and a condition to apply a simplified inverse transform.
  • the method may include applying a simplified inverse transform on the transform coefficients based on the selected transform kernel and the simplified factor.
  • the size of the simplified inverse transform matrix may be determined based on the simplified factor.
  • modified transform coefficients for the target block may be derived.
  • the decoding apparatus 300 may derive residual samples for the target block based on the inverse transform of the modified transform coefficients (S1540).
  • the decoding apparatus 300 may perform inverse first order transform on the modified transform coefficients for the target block.
  • a simplified inverse transform may be applied to the inverse first transform, or a conventional split transform may be used.
  • the decoding apparatus 300 may generate reconstructed samples based on the residual samples for the target block and the prediction samples for the target block (S1550).
  • residual samples for the target block are derived based on a simplified inverse transform for the transform coefficients for the target block.
  • the size of the simplified inverse transform matrix is reduced to NxR. Can be reduced by N ratio.
  • the number of multiplication operations can be reduced (NxR) by an R / N ratio.
  • the total number of transform coefficients for the target block is N to R compared with the need to decode the N transform coefficients when the conventional inverse transform is applied. Decreasing may increase the decoding efficiency.
  • the (inverse) conversion efficiency and the decoding efficiency of the decoding apparatus 300 may be increased through the simplified inverse transform.
  • 16 is a flowchart illustrating the operation of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Each step disclosed in FIG. 16 may be performed by the encoding apparatus 200 disclosed in FIG. 2. More specifically, S1610 may be performed by the predictor 220 shown in FIG. 2, S1620 may be performed by the subtractor 231 shown in FIG. 2, and S1630 and S1640 may be the transform unit disclosed in FIG. 2. 232 may be performed, and S1650 may be performed by the quantization unit 233 and the entropy encoding unit 240 shown in FIG. 2. In addition, operations according to S1610 to S1650 are based on some of the above descriptions in FIGS. 6 to 10. Therefore, detailed descriptions overlapping with those described above with reference to FIGS. 2 and 6 to 10 will be omitted or simply described.
  • the encoding apparatus 200 may derive the prediction samples based on the intra prediction mode applied to the target block (S1610).
  • the encoding apparatus 200 may derive residual samples for the target block (S1620).
  • the encoding apparatus 200 may derive transform coefficients for the target block based on the first-order transform of the residual sample (S1630).
  • the primary transform may be performed through a plurality of transform kernels, in which case the transform kernel may be selected based on the intra prediction mode.
  • the decoding apparatus 300 may perform NSST on the transform coefficients for the target block.
  • the NSST may be performed based on a simplified transform or not based on the simplified transform. If NSST is performed based on the simplified conversion, the operation may correspond to the operation according to S1640.
  • the encoding apparatus 200 may derive the modified transform coefficients for the target block based on the simplified transform (RST) for the transform coefficient (S1640).
  • the simplified transform may be performed based on the simplified transform matrix, which may be a non-square matrix where the number of rows is less than the number of columns.
  • S1640 determines whether to correspond to a condition to which the simplified transformation is to be applied, generating and encoding a transformation index based on the determination, selecting a transformation kernel, and a condition to which the simplified transformation is to be applied. If applicable, the method may include applying a simplified transform to the residual samples based on the selected transform kernel and the simplified factor. In this case, the size of the simplified transformation matrix may be determined based on the simplified factor.
  • the encoding apparatus 200 may perform quantization based on the modified transform coefficients of the target block to derive quantized transform coefficients and encode information about the quantized transform coefficients (S1660). ).
  • the encoding apparatus 200 may generate information about quantized transform coefficients and encode information about the generated quantized transform coefficients.
  • the information about the quantized transform coefficients may include residual information.
  • the information about the quantized transform coefficients may include information about whether a simplified transform is applied, information about a simplified factor, information about a minimum transform size to which the simplified transform is applied, and a maximum transform size to which the simplified transform is applied. It may include at least one of information about.
  • transform coefficients for the target block are derived based on a simplified transform on the residual samples.
  • the size of the normal transform matrix is NxN
  • the size of the simplified transform matrix is reduced to RxN, so that the memory usage is reduced when performing the simplified transform as compared to when performing the normal transform. Can be reduced by N ratio.
  • the number of multiplication operations can be reduced (RxN) at an R / N ratio.
  • the total number of transform coefficients for the target block is reduced from N to R as compared to that of N transform coefficients when the conventional transform is applied.
  • the amount of data transmitted by the device 200 to the decoding device 300 may be reduced.
  • the conversion efficiency and the coding efficiency of the encoding apparatus 200 may be increased through the simplified conversion.
  • the above-described method according to the present invention may be implemented in software, and the encoding device and / or the decoding device according to the present invention may perform image processing of, for example, a TV, a computer, a smartphone, a set-top box, a display device, and the like. It can be included in the device.
  • the above-described method may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device. That is, the embodiments described in the present invention may be implemented and performed on a processor, a microprocessor, a controller, or a chip. For example, the functional units shown in each drawing may be implemented and performed on a computer, processor, microprocessor, controller, or chip.
  • the decoding apparatus and encoding apparatus to which the present invention is applied include a multimedia broadcasting transmitting and receiving device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video chat device, a real time communication device such as video communication, and mobile streaming.
  • the OTT video device may include a game console, a Blu-ray player, an Internet-connected 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 can be stored in a computer-readable recording medium.
  • Multimedia data having a data structure according to the present invention can also be stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer readable recording medium includes all kinds of storage devices and distributed storage devices in which computer readable data is stored.
  • the computer-readable recording medium 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.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product by a program code, the program code 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.
  • FIG. 17 exemplarily shows a structure diagram of a content streaming system to which the present invention is applied.
  • the content streaming system to which the present invention is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server compresses content input from multimedia input devices such as a smartphone, 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, such as watchwatches, smart glasses, head mounted displays, digital TVs, desktop computers , Digital signage, etc.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • navigation a slate PC
  • Tablet PCs Tablet PCs
  • ultrabooks wearable devices, such as watchwatches, smart glasses, head mounted displays, digital TVs, desktop computers , Digital signage, etc.
  • Each server in the content streaming system may be operated as a distributed server, and in this case, data received from each server may be distributed.

Landscapes

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

Abstract

본 발명에 따른 영상 디코딩 방법은 역양자화를 통하여 대상 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계; 상기 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 단계; 상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 및 상기 레지듀얼 샘플들 및 상기 대상 블록에 대한 인트라 예측 모드에 기초하여 도출된 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 역 RST는 변환 세트를 기반으로 수행되고, 상기 변환 세트는 상기 대상 블록에 적용되는 상기 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정되고, 상기 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 한다.

Description

변환에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치
본 발명은 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 변환(transform)에 기반한 영상 코딩 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 4K 또는 8K 이상의 UHD(Ultra High Definition) 영상/비디오와 같은 고해상도, 고품질의 영상/비디오에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상/비디오 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상/비디오 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상/비디오 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
또한, 최근 VR(Virtual Reality), AR(Artificial Realtiy) 컨텐츠나 홀로그램 등의 실감 미디어(Immersive Media)에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있으며, 게임 영상과 같이 현실 영상과 다른 영상 특성을 갖는 영상/비디오에 대한 방송이 증가하고 있다.
이에 따라, 상기와 같은 다양한 특성을 갖는 고해상도 고품질의 영상/비디오의 정보를 효과적으로 압축하여 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상/비디오 압축 기술이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 변환 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 변환을 통하여 레지듀얼 코딩의 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 RST(reduced secondary transform)에 기반한 영상 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 코딩 효율을 증가시킬 수 있는 변환 세트를 기반으로 하는 영상 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 비트스트림으로부터 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 도출하는 단계; 상기 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 기반으로 역양자화를 통하여 변환 계수들을 도출하는 단계; 상기 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 단계; 상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 및 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들 및 상기 대상 블록에 대한 인트라 예측 모드에 기초하여 도출된 예측 샘플들을 기반으로 복원 블록를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 역 RST는 복수의 변환 커널 매트릭스를 포함하는 변환 세트 중에서 선택된 변환 커널 매트릭스를 기반으로 수행되고, 상기 변환 세트는 상기 대상 블록에 적용되는 상기 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정되고, 상기 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 영상 디코딩을 수행하는 디코딩 장치가 제공된다. 상기 디코딩 장치는 비트스트림으로부터 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들 및 예측에 대한 정보를 도출하는 엔트로피 디코딩부; 상기 예측에 대한 정보에 포함된 인트라 예측 모드를 기반으로 대상 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 예측부; 상기 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 기반으로 역양자화를 통하여 변환 계수들을 도출하는 역양자화부; 상기 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 역 RST부 와 상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 역 1차변환부를 포함하는 역변환부; 상기 레지듀얼 샘플들 및 상기 예측 샘플들을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 가산부를 포함하되, 상기 역 RST부는 상기 인트라 예측 모드와 매핑 관계를 갖는 변환 세트에 포함되는 변환 커널 매트릭스를 기반으로 역 RST를 수행하고, 상기 변환 세트는 상기 대상 블록에 적용되는 상기 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정되고, 상기 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 대상 블록에 적용되는 인트라 예측 모드에 기초하여 예측 샘플들을 도출하는 단계; 상기 예측 샘플에 기초하여 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 상기 레지듀얼 샘플에 대한 1차 변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계; 상기 변환 계수에 대한 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 단계; 상기 수정된 변환 계수들 기반으로 양자화를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하는 단계를 포함하되, 상기 RST는 복수의 변환 커널 매트릭스를 포함하는 변환 세트 중에서 선택된 변환 커널 매트릭스를 기반으로 수행되고, 상기 변환 세트는 상기 대상 블록에 적용되는 상기 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정되고, 상기 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행된 영상 인코딩 방법에 따라 생성된 인코딩된 영상 정보가 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 상기 영상 디코딩 방법을 수행하도록 야기하는 인코딩된 영상 정보가 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면 전반적인 영상/비디오 압축 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 효율적인 변환을 통하여 레지듀얼 처리를 위해 전송되어야 하는 데이터량을 줄일 수 있고, 레지듀얼 코딩 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 주파수 도메인에서의 2차 변환을 통하여 0이 아닌 변환 계수들을 저주파성분에 집중시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 변환 세트를 기반으로 영상 코딩을 수행하여 영상 코딩 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 변환 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 5는 65개 예측 방향의 인트라 방향성 모드들을 예시적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RST를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 역 RST 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역 RST 과정을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비분리 2차 변환을 기반으로 하는 역 RST 과정을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 RST가 적용되는 블록을 도시한 도면이다.
도 11은 4x4 변환 계수에 적용되는 스캔 순서를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 대각선 스캔 순서에 따라 변환 계수를 매핑하는 것을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 대각선 스캔 순서에 기초하여 변환 계수를 매핑하는 것을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 조건을 고려하여 변환 세트를 선택하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 17은 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 예시적으로 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정 실시예에 한정하려고 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 상용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이 문서는 비디오/영상 코딩에 관한 것이다. 예를 들어 이 문서에서 개시된 방법/실시예는 VVC (Versatile Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.266), VVC 이후의 차세대 비디오/이미지 코딩 표준, 또는 그 이외의 비디오 코딩 관련 표준들(예를 들어, HEVC (High Efficiency Video Coding) 표준 (ITU-T Rec. H.265), EVC(essential video coding) 표준, AVS2 표준 등)과 관련될 수 있다.
이 문서에서는 비디오/영상 코딩에 관한 다양한 실시예들을 제시하며, 다른 언급이 없는 한 상기 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다.
이 문서에서 비디오(video)는 시간의 흐름에 따른 일련의 영상(image)들의 집합을 의미할 수 있다. 픽처(picture)는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)는 코딩에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 단위이다. 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)을 포함할 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 타일 그룹으로 구성될 수 있다. 하나의 타일 그룹은 하나 이상의 타일들을 포함할 수 있다.
픽셀(pixel) 또는 펠(pel)은 하나의 픽처(또는 영상)을 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 '샘플(sample)'이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 또는 샘플은 공간 도메인에서의 픽셀값을 의미할 수도 있고, 이러한 픽셀값이 주파수 도메인으로 변환되면 주파수 도메인에서의 변환 계수를 의미할 수도 있다.
유닛(unit)은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 유닛은 하나의 루마 블록 및 두개의 크로마(ex. cb, cr) 블록을 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
이 문서에서 “/”와 ","는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”로 해석되고, “A, B”는 “A 및/또는 B”로 해석된다. 추가적으로, “A/B/C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. 또한, “A, B, C”도 “A, B 및/또는 C 중 적어도 하나”를 의미한다. (In this document, the term “/” and "," should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A/B” may mean “A and/or B.” Further, “A, B” may mean “A and/or B.” Further, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.” Also, “A/B/C” may mean “at least one of A, B, and/or C.”)
추가적으로, 본 문서에서 “또는”는 “및/또는”으로 해석된다. 예를 들어, “A 또는 B”은, 1) “A” 만을 의미하고, 2) “B” 만을 의미하거나, 3) “A 및 B”를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 문서의 “또는”은 “추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)”를 의미할 수 있다. (Further, in the document, the term “or” should be interpreted to indicate “and/or.” For instance, the expression “A or B” may comprise 1) only A, 2) only B, and/or 3) both A and B. In other words, the term “or” in this document should be interpreted to indicate “additionally or alternatively.”)
도 1은 본 발명을 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 비디오/영상 코딩 시스템은 소스 디바이스 및 수신 디바이스를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오(video)/영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스, 인코딩 장치, 전송부를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부, 디코딩 장치 및 렌더러를 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 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 수신/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 2는 본 발명이 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다. 이하 비디오 인코딩 장치라 함은 영상 인코딩 장치를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 인코딩 장치(200)는 영상 분할부(image partitioner, 210), 예측부(predictor, 220), 레지듀얼 처리부(residual processor, 230), 엔트로피 인코딩부(entropy encoder, 240), 가산부(adder, 250), 필터링부(filter, 260) 및 메모리(memory, 270)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(220)는 인터 예측부(221) 및 인트라 예측부(222)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)는 변환부(transformer, 232), 양자화부(quantizer 233), 역양자화부(dequantizer 234), 역변환부(inverse transformer, 235)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(230)은 감산부(subtractor, 231)를 더 포함할 수 있다. 가산부(250)는 복원부(reconstructor) 또는 복원 블록 생성부(recontructged block generator)로 불릴 수 있다. 상술한 영상 분할부(210), 예측부(220), 레지듀얼 처리부(230), 엔트로피 인코딩부(240), 가산부(250) 및 필터링부(260)는 실시예에 따라 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 인코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(270)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(270)을 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
영상 분할부(210)는 인코딩 장치(200)에 입력된 입력 영상(또는, 픽처, 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 QTBTTT (Quad-tree binary-tree ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조, 및/또는 터너리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 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.
감산부(231)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플들 또는 원본 샘플 어레이)에서 예측부(220)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플들 또는 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플들 또는 레지듀얼 샘플 어레이)를 생성할 수 있고, 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(232)로 전송된다. 예측부(220)는 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. 예측부(220)는 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(240)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(240)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(222)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(222)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(221)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(221)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(221)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.
예측부(220)는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 상기 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
인터 예측부(221) 및/또는 인트라 예측부(222)를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 변환부(232)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), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 등을 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(233)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(240)로 전송되고, 엔트로피 인코딩부(240)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(233)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(240)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(240)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 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/전송되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상술한 인코딩 절차를 통하여 인코딩되어 상기 비트스트림에 포함될 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(240)로부터 출력된 신호는 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 인코딩 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 구성될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(240)에 포함될 수도 있다.
양자화부(233)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(234) 및 역변환부(235)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다. 가산부(250)는 복원된 레지듀얼 신호를 예측부(220)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플들 또는 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. 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.
한편 픽처 인코딩 및/또는 복원 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(260)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(260)은 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(270), 구체적으로 메모리(270)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset, SAO), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(260)은 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(290)로 전달할 수 있다. 필터링 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(290)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(270)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(280)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 인코딩 장치(200)와 디코딩 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(270)의 DPB는 수정된 복원 픽처를 인터 예측부(221)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 메모리(270)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(221)에 전달할 수 있다. 메모리(270)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(222)에 전달할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 디코딩 장치(300)는 엔트로피 디코딩부(entropy decoder, 310), 레지듀얼 처리부(residual processor, 320), 예측부(predictor, 330), 가산부(adder, 340), 필터링부(filter, 350) 및 메모리(memoery, 360)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(330)는 인터 예측부(331) 및 인트라 예측부(332)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(320)는 역양자화부(dequantizer, 321) 및 역변환부(inverse transformer, 321)를 포함할 수 있다. 상술한 엔트로피 디코딩부(310), 레지듀얼 처리부(320), 예측부(330), 가산부(340) 및 필터링부(350)는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(360)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(360)을 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치에서 비디오/영상 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치(300)는 상기 비트스트림으로부터 획득한 블록 분할 관련 정보를 기반으로 유닛들/블록들을 도출할 수 있다. 디코딩 장치(300)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, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다. 코딩 유닛으로부터 하나 이상의 변환 유닛이 도출될 수 있다. 그리고, 디코딩 장치(300)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코딩 장치(300)는 도 2의 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(310)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(310)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(ex. 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 더 기반으로 픽처를 디코딩할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩되어 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(310)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(310)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(330)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(310)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼에 대한 정보, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(321)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(310)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(350)으로 제공될 수 있다. 한편, 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 디코딩 장치(300)의 내/외부 엘리먼트로서 더 구성될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(310)의 구성요소일 수도 있다. 한편, 본 문서에 따른 디코딩 장치는 비디오/영상/픽처 디코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)로 구분할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 상기 엔트로피 디코딩부(310)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 상기 역양자화부(321), 역변환부(322), 예측부(330), 가산부(340), 필터링부(350) 및 메모리(360) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(321)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(321)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(321)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(322)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(310)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.
예측부는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 상기 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
인트라 예측부(332)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(332)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(331)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(331)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(340)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(330)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(340)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 출력될 수도 있고 또는 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 픽처 디코딩 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(350)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(350)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(60), 구체적으로 메모리(360)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(360)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(331)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(360)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(331)에 전달할 수 있다. 메모리(360)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(332)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 디코딩 장치(300)의 예측부(330), 역양자화부(321), 역변환부(322) 및 필터링부(350) 등에서 설명된 실시예들은 각각 인코딩 장치(200)의 예측부(220), 역양자화부(234), 역변환부(235) 및 필터링부(260) 등에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 비디오 코딩을 수행함에 있어 압축 효율을 높이기 위하여 예측을 수행한다. 이를 통하여 코딩 대상 블록인 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록을 생성할 수 있다. 여기서 상기 예측된 블록은 공간 도메인(또는 픽셀 도메인)에서의 예측 샘플들을 포함한다. 상기 예측된 블록은 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 동일하게 도출되며, 상기 인코딩 장치는 원본 블록의 원본 샘플 값 자체가 아닌 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼에 대한 정보(레지듀얼 정보)를 디코딩 장치로 시그널링함으로써 영상 코딩 효율을 높일 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측된 블록을 합하여 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있고, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처를 생성할 수 있다.
상기 레지듀얼 정보는 변환 및 양자화 절차를 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 상기 원본 블록과 상기 예측된 블록 간의 레지듀얼 블록을 도출하고, 상기 레지듀얼 블록에 포함된 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)에 변환 절차를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 상기 변환 계수들에 양자화 절차를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하여 관련된 레지듀얼 정보를 (비트스트림을 통하여) 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 여기서 상기 레지듀얼 정보는 상기 양자화된 변환 계수들의 값 정보, 위치 정보, 변환 기법, 변환 커널, 양자화 파라미터 등의 정보를 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 역양자화/역변환 절차를 수행하고 레지듀얼 샘플들(또는 레지듀얼 블록)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 예측된 블록과 상기 레지듀얼 블록을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 인코딩 장치는 또한 이후 픽처의 인터 예측을 위한 참조를 위하여 양자화된 변환 계수들을 역양자화/역변환하여 레지듀얼 블록을 도출하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 변환 기법을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 참조하면, 변환부는 상술한 도 2의 인코딩 장치 내의 변환부에 대응될 수 있고, 역변환부는 상술한 도 2의 인코딩 장치 내의 역변환부 또는 도 3의 디코딩 장치 내의 역변환부에 대응될 수 있다.
변환부는 레지듀얼 블록 내의 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)를 기반으로 1차 변환을 수행하여 (1차) 변환 계수들을 도출할 수 있다(S410). 이러한 1차 변환(primary transform)은 핵심 변환(core transform)으로 지칭될 수 있다. 여기서 상기 1차 변환은 다중 변환 선택(Multiple Transform Selection, MTS)에 기반할 수 있으며, 1차 변환으로 다중 변환이 적용될 경우 다중 핵심 변환으로 지칭될 수 있다.
다중 핵심 변환은 DCT(Discrete Cosine Transform) 타입 2과 DST(Discrete Sine Transform) 타입 7, DCT 타입 8, 및/또는 DST 타입 1을 추가적으로 사용하여 변환하는 방식을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 다중 핵심 변환 은 상기 DCT 타입 2, 상기 DST 타입 7, 상기 DCT 타입 8 및 상기 DST 타입 1 중 선택된 복수의 변환 커널들을 기반으로 공간 도메인의 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)를 주파수 도메인의 변환 계수들(또는 1차 변환 계수들)로 변환하는 변환 방법을 나타낼 수 있다. 여기서 상기 1차 변환 계수들은 변환부 입장에서 임시 변환 계수들로 불릴 수 있다.
다시 말하면, 기존의 변환 방법이 적용되는 경우, DCT 타입 2를 기반으로 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)에 대한 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이 적용되어 변환 계수들이 생성될 수 있었다. 이와 달리, 상기 다중 핵심 변환이 적용되는 경우, DCT 타입 2, DST 타입 7, DCT 타입 8, 및/또는 DST 타입 1 등을 기반으로 레지듀얼 신호(또는 레지듀얼 블록)에 대한 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이 적용되어 변환 계수들(또는 1차 변환 계수들)이 생성될 수 있다. 여기서, DCT 타입 2, DST 타입 7, DCT 타입 8, 및 DST 타입 1 등은 변환 타입, 변환 커널(kernel) 또는 변환 코어(core)라고 불릴 수 있다.
참고로, 상기 DCT/DST 변환 타입들은 기저 함수들을 기반으로 정의될 수 있으며, 상기 기저 함수들은 다음 표와 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000001
상기 다중 핵심 변환이 수행되는 경우, 상기 변환 커널들 중 대상 블록에 대한 수직 변환 커널 및 수평 변환 커널이 선택될 수 있고, 상기 수직 변환 커널을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 수직 변환이 수행되고, 상기 수평 변환 커널을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 수평 변환이 수행될 수 있다. 여기서, 상기 수평 변환은 상기 대상 블록의 수평 성분들에 대한 변환을 나타낼 수 있고, 상기 수직 변환은 상기 대상 블록의 수직 성분들에 대한 변환을 나타낼 수 있다. 상기 수직 변환 커널/수평 변환 커널은 레지듀얼 블록을 포함하는 대상 블록(CU 또는 서브블록)의 예측 모드 및/또는 변환 인덱스를 기반으로 적응적으로 결정될 수 있다.
변환부는 상기 (1차) 변환 계수들을 기반으로 2차 변환을 수행하여 수정된(2차) 변환 계수들을 도출할 수 있다(S420). 상기 1차 변환은 공간 도메인에서 주파수 도메인으로의 변환이고, 상기 2차 변환은 (1차) 변환 계수들 사이에 존재하는 상관 관계(correlation)을 이용하여 보다 압축적인 표현으로 변환하는 것을 의미한다. 상기 2차 변환은 비분리 변환(non- separable transform)을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 2차 변환은 비분리 2차 변환(non-separable secondary transform, NSST) 또는 MDNSST(mode-dependent non-separable secondary transform)이라고 불릴 수 있다. 상기 비분리 2차 변환은 상기 1차 변환을 통하여 도출된 (1차) 변환 계수들을 비분리 변환 매트릭스(non-separable transform matrix)를 기반으로 2차 변환하여 레지듀얼 신호에 대한 수정된 변환 계수들(또는 2차 변환 계수들)을 생성하는 변환을 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 비분리 변환 매트릭스를 기반으로 상기 (1차) 변환 계수들에 대하여 수직 변환 및 수평 변환을 분리하여(또는 수평 수직 변환을 독립적으로) 적용하지 않고 한번에 변환을 적용할 수 있다. 다시 말해, 상기 비분리 2차 변환은 상기 (1차) 변환 계수들의 수직 성분 및 수평 성분 분리하지 않고, 예를 들어 2차원 신호(변환 계수)들을 특정 정해진 방향(예컨대, 행 우선(row-first) 방향 또는 열 우선(column-first) 방향)을 통하여 1차원 신호로 재정렬한 후, 상기 비분리 변환 매트릭스를 기반으로 수정된 변환 계수들(또는 2차 변환 계수들)을 생성하는 변환 방법을 나타낼 수 있다. 상기 비분리 2차 변환은 (1차) 변환 계수들로 구성된 블록(이하, 변환 계수 블록이라고 불릴 수 있다)의 좌상단(top-left) 영역에 대하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 변환 계수 블록의 너비(W) 및 높이(H)가 둘 다 8 이상인 경우, 8×8 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 8×8 영역에 대하여 적용될 수 있다. 또한, 상기 변환 계수 블록의 너비(W) 및 높이(H)가 둘 다 4 이상이면서, 상기 변환 계수 블록의 너비(W) 또는 높이(H)가 8보다 작은 경우, 4×4 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 min(8,W)×min(8,H) 영역에 대하여 적용될 수 있다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 상기 변환 계수 블록의 너비(W) 또는 높이(H)가 모두 4 이상인 조건만 만족하더라도, 4×4 비분리 2차 변환이 상기 변환 계수 블록의 좌상단 min(8,W)×min(8,H) 영역에 대하여 적용될 수도 있다.
구체적으로 예를 들어, 4×4 입력 블록이 사용되는 경우 비분리 2차 변환은 다음과 같이 수행될 수 있다.
상기 4×4 입력 블록 X는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000001
상기 X를 벡터 형태로 나타내는 경우, 벡터
Figure PCTKR2019008377-appb-I000001
는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000002
이 경우, 상기 2차 비분리 변환은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000003
여기서,
Figure PCTKR2019008377-appb-I000002
는 변환 계수 벡터를 나타내고, T는 16×16 (비분리) 변환 매트릭스를 나타낸다.
상기 수학식3을 통하여 통하여 16×1 변환 계수 벡터
Figure PCTKR2019008377-appb-I000003
가 도출될 수 있으며, 상기
Figure PCTKR2019008377-appb-I000004
는 스캔 순서(수평, 수직, 대각(diagonal) 등)를 통하여 4×4 블록으로 재구성(re-organized)될 수 있다. 다만, 상술한 계산은 예시로서 비분리 2차 변환의 계산 복잡도를 줄이기 위하여 HyGT(Hypercube-Givens Transsform) 등이 비분리 2차 변환의 계산을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 상기 비분리 2차 변환은 모드 기반(mode dependent)으로 변환 커널(또는 변환 코어, 변환 타입)이 선택될 수 있다. 여기서 모드는 인트라 예측 모드 및/또는 인터 예측 모드를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 비분리 2차 변환은 상기 변환 계수 블록의 너비(W) 및 높이(H)를 기반으로 결정된 8×8 변환 또는 4×4 변환에 기반하여 수행될 수 있다. 이때, 모드 기반 변환 커널 선택을 위하여, 8×8 변환 및 4×4 변환 둘 다에 대하여 비분리 2차 변환을 위한 3개씩 35개 세트의 비분리 2차 변환 커널들이 구성될 수 있다. 즉, 8×8 변환 에 대하여 35개의 변환 세트가 구성되고, 4×4 변환에 대하여 35개의 변환 세트가 구성될 수 있다. 이 경우 8×8 변환에 대한 35개의 변환 세트에는 각각 3개씩의 8×8 변환 커널들이 포함될 수 있고, 이 경우 4×4 변환에 대한 35개의 변환 세트에는 각각 3개씩의 4×4 변환 커널들이 포함될 수 있다. 다만, 상기 변환의 사이즈, 상기 세트의 수 및 세트 내 변환 커널들의 수는 예시로서 8×8 또는 4×4 이외의 사이즈가 사용될 수 있고, 또는 n개의 세트들이 구성되고, 각 세트 내에 k개의 변환 커널들이 포함될 수도 있다.
상기 변환 세트는 NSST 세트라고 불릴 수 있고, 상기 NSST 세트 내의 변환 커널은 NSST 커널이라고 불릴 수 있다. 상기 변환 세트들 중 특정 세트의 선택은 예를 들어, 대상 블록(CU 또는 서브블록)의 인트라 예측 모드에 기반하여 수행될 수 있다.
참고로, 예를 들어, 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성(non-directinoal, 또는 비각도성(non-angular)) 인트라 예측 모드들과 65개의 방향성(directional, 또는 각도성(angular)) 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 0번인 플래너(planar) 인트라 예측 모드 및 1번인 DC 인트라 예측 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 66번의 65개의 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 본 발명은 인트라 예측 모드들의 수가 다른 경우에도 적용될 수 있다. 한편, 경우에 따라 67번 인트라 예측 모드가 더 사용될 수 있으며, 상기 67번 인트라 예측 모드는 LM(linear model) 모드를 나타낼 수 있다.
도 5는 65개의 예측 방향의 인트라 방향성 모드들을 예시적으로 나타낸다.
도 5를 참조하면, 좌상향 대각 예측 방향을 갖는 34번 인트라 예측 모드를 중심으로 수평 방향성(horizontal directionality)을 갖는 인트라 예측 모드와 수직 방향성(vertical directionality)을 갖는 인트라 예측 모드를 구분할 수 있다. 도 5의 H와 V는 각각 수평 방향성과 수직 방향성을 의미하며, -32 ~ 32의 숫자는 샘플 그리드 포지션(sample grid position) 상에서 1/32 단위의 변위를 나타낸다. 이는 모드 인덱스 값에 대한 오프셋을 나타낼 수 있다. 2번 내지 33번 인트라 예측 모드는 수평 방향성, 34번 내지 66번 인트라 예측 모드는 수직 방향성을 갖는다. 한편, 34번 인트라 예측 모드는 엄밀히 말해 수평 방향성도 수직 방향성도 아니라고 볼 수 있으나, 2차 변환의 변환 세트를 결정하는 관점에서 수평 방향성에 속한다고 분류될 수 있다. 이는, 34번 인트라 예측 모드를 중심으로 대칭되는 수직 방향 모드에 대해서는 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)해서 사용하고 34번 인트라 예측 모드에 대해서는 수평 방향 모드에 대한 입력 데이터 정렬 방식을 사용하기 때문이다. 18번 인트라 예측 모드와 50번 인트라 예측 모드는 각각 수평 인트라 예측 모드(horizontal intra prediction mode), 수직 인트라 예측 모드(vertical intra prediction mode)를 나타내며, 2번 인트라 예측 모드는 왼쪽 참조 픽셀을 가지고 우상향 방향으로 예측하므로 우상향 대각 인트라 예측 모드라 불릴 수 있고, 동일한 맥락으로 34번 인트라 예측 모드는 우하향 대각 인트라 예측 모드, 66번 인트라 예측 모드는 좌하향 대각 인트라 예측 모드라고 불릴 수 있다.
이 경우, 상기 35개의 변환 세트들과 상기 인트라 예측 모드들 간의 매핑(mapping)은 예를 들어 다음 표와 같이 나타내어질 수 있다. 참고로, 대상 블록에 LM 모드가 적용되는 경우 상기 대상 블록에 대하여는 2차 변환이 적용되지 않을 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000002
한편, 특정 세트가 사용되는 것으로 결정되면, 비분리 2차 변환 인덱스를 통하여 상기 특정 세트 내 k개의 변환 커널들 중 하나가 선택될 수 있다. 인코딩 장치는 RD(rate-distortion) 체크 기반으로 특정 변환 커널을 가리키는 비분리 2차 변환 인덱스를 도출할 수 있으며, 상기 비분리 2차 변환 인덱스를 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 비분리 2차 변환 인덱스를 기반으로 특정 세트 내 k개의 변환 커널들 중 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, NSST 인덱스 값 0은 첫번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있고, NSST 인덱스 값 1은 두번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있으며, NSST 인덱스 값 2는 세번째 비분리 2차 변환 커널을 가리킬 수 있다. 또는 NSST 인덱스 값 0은 대상 블록에 대하여 첫번째 비분리 2차 변환이 적용되지 않음을 가리킬 수 있고, NSST 인덱스 값 1 내지 3은 상기 3개의 변환 커널들을 가리킬 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 변환부는 선택된 변환 커널들을 기반으로 상기 비분리 2차 변환을 수행하고 수정된(2차) 변환 계수들을 획득할 수 있다. 상기 수정된 변환 계수들은 상술한 바와 같이 양자화부를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있고, 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링 및 인코딩 장치 내의 역양자화/역변환부로 전달될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 2차 변환이 생략되는 경우 상기 1차 (분리) 변환의 출력인 (1차) 변환 계수들이 상술한 바와 같이 양자화부를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있고, 인코딩되어 디코딩 장치로 시그널링 및 인코딩 장치 내의 역양자화/역변환부로 전달될 수 있다.
역변환부는 상술한 변환부에서 수행된 절차의 역순으로 일련의 절차를 수행할 수 있다. 역변환부는 (역양자화된) 변환 계수들을 수신하여, 2차 (역)변환을 수행하여 (1차) 변환 계수들을 도출하고(S450), 상기 (1차) 변환 계수들에 대하여 1차 (역)변환을 수행하여 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플들)을 획득할 수 있다. 여기서 상기 1차 변환 계수들은 역변환부 입장에서 수정된(modified) 변환 계수들로 불릴 수 있다. 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 블록과 예측된 블록을 기반으로 복원 블록을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
한편, 상술한 바와 같이 2차 (역)변환이 생략되는 경우 (역양자화된) 변환 계수들을 수신하여 상기 1차 (분리) 역변환을 수행하여 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플들)을 획득할 수 있다. 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 레지듀얼 블록과 예측된 블록을 기반으로 복원 블록을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
한편, 본 발명에서는 비분리 2차 변환에 수반되는 계산량과 메모리 요구량의 저감을 위하여 NSST의 개념에서 변환 매트릭스(커널)의 크기가 감소된 RST(reduced secondary transform)을 적용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 설명된 변환 커널, 변환 매트릭스, 변환 커널 매트릭스를 구성하는 계수, 즉 커널 계수 또는 매트릭스 계수는 8비트로 표현될 수 있다. 이는 디코딩 장치 및 인코딩 장치에서 구현되기 위한 하나의 조건일 수 있으며, 기존의 9비트 또는 10비트와 비교하여 합리적으로 수용할 수 있는 성능 저하를 수반하면서 변환 커널을 저장하기 위한 메모리 요구량을 줄일 수 있다. 또한, 커널 매트릭스를 8비트로 표현함으로써 작은 곱셈기를 사용할 수 있고, 최적의 소프트웨어 구현을 위하여 사용되는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 명령에 보다 적합할 수 있다.
본 명세서에서 RST는 간소화 팩터(factor)에 따라 크기가 감소된 변환 매트릭스(transform matrix)를 기반으로 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 수행되는 변환을 의미할 수 있다. 간소화 변환을 수행하는 경우, 변환 매트릭스의 크기 감소로 인해 변환 시 요구되는 연산량이 감소될 수 있다. 즉, RST은 크기가 큰 블록의 변환 또는 비분리 변환 시 발생하는 연산 복잡도(complexity) 이슈를 해소하기 위해 이용될 수 있다.
RST는 감소된 변환, 감소 변환, reduced transform, reduced secondary transform, reduction transform, simplified transform, simple transform 등 다양한 용어로 지칭될 수 있으며, RST이 지칭될 수 있는 명칭은 나열된 예시들에 한정되지 않는다. 또는 RST는 주로 변환 블록에서 0이 아닌 계수를 포함하는 저주파 영역에서 이루어지므로 LFNST(Low-Frequency Non-Separable Transform)로 지칭될 수도 있다.
한편, 2차 역변환이 RST를 기반으로 이루어지는 경우, 인코딩 장치(200)의 역변환부(235)와 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 역 RST부와, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 역 1차변환부를 포함할 수 있다. 역 1차변환은 레지듀얼에 적용되었던 1차 변환의 역변환을 의미한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RST를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 “대상 블록”은 코딩이 수행되는 현재 블록 또는 레지듀얼 블록을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따른 RST에서, N차원 벡터(N dimensional vector)가 다른 공간에 위치한 R차원 벡터(R dimensional vector)에 매핑되어 감소된 변환 매트릭스가 결정될 수 있으며, 여기서 R은 N보다 작다. N은 변환이 적용되는 블록의 한 변의 길이(length)의 제곱 또는 변환이 적용되는 블록과 대응되는 변환 계수들의 총 개수를 의미할 수 있고, 간소화 팩터는 R/N값을 의미할 수 있다. 간소화 팩터는 감소된 팩터, 감소 팩터, reduced factor, reduction factor, simplified factor, simple factor 등 다양한 용어로 지칭될 수 있다. 한편, R은 간소화 계수(reduced coefficient)로 지칭될 수 있으나, 경우에 따라서는 간소화 팩터가 R을 의미할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서 간소화 팩터는 N/R값을 의미할 수도 있다.
일 실시예에서, 간소화 팩터 또는 간소화 계수는 비트스트림을 통하여 시그널링될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 간소화 팩터 또는 간소화 계수에 대한 기 정의된 값이 각 인코딩 장치(200) 및 디코딩 장치(300)에 저장되어 있을 수 있으며, 이 경우 간소화 팩터 또는 간소화 계수는 별도로 시그널링되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 통상의 변환 매트릭스의 사이즈 NxN보다 작은 RxN이며, 아래의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000004
도 6의 (a)에 도시된 Reduced Transform 블록 내의 매트릭스 T는 수학식 4의 매트릭스 TRxN를 의미할 수 있다. 도 6의 (a)와 같이 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 간소화 변환 매트릭스 TRxN가 곱해지는 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들이 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 변환이 적용되는 블록의 사이즈가 8x8이고, R=16 (즉, R/N=16/64=1/4이다)인 경우, 도 6의 (a)에 따른 RST는 아래의 수학식 5와 같은 행렬 연산으로 표현될 수 있다. 이 경우, 메모리와 곱하기 연산이 간소화 팩터에 의하여 대략 1/4로 감소할 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000005
수학식 5에서 r1 내지 r64는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타낼 수 있다. 수학식 5의 연산 결과 대상 블록에 대한 변환 계수들 ci가 도출될 수 있으며, ci의 도출 과정은 수학식 6과 같을 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000006
수학식 6의 연산 결과, 대상 블록에 대한 변환 계수들 c1 내지 cR이 도출될 수 있다. 즉, R=16인 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들 c1 내지 c16이 도출될 수 있다. 만약 RST가 아니라 통상의(regular) 변환이 적용되어 사이즈가 64x64(NxN)인 변환 매트릭스가 사이즈가 64x1(Nx1)인 레지듀얼 샘플들에 곱해졌다면 대상 블록에 대한 변환 계수들이 64개(N개)가 도출되었겠지만, RST가 적용되었기 때문에 대상 블록에 대한 변환 계수들이 16개(R개)만 도출되는 것이다. 대상 블록에 대한 변환 계수들의 총 개수가 N개에서 R개로 감소하여 인코딩 장치(200)가 디코딩 장치(300)로 전송하는 데이터의 양이 감소하므로 인코딩 장치(200)-디코딩 장치(300) 간 전송 효율이 증가할 수 있다.
변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 변환 매트릭스의 사이즈는 64x64(NxN)인데 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 16x64(RxN)로 감소하므로, 통상의 변환을 수행할 때와 비교하면 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(RxN)시킬 수 있다.
일 실시예에서, 인코딩 장치(200)의 변환부(232)는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 1차 변환 및 RST 기반의 2차 변환을 수행함으로써 대상 블록에 대한 변환 계수들을 도출할 수 있다. 이러한 변환 계수들은 디코딩 장치(300)의 역변환부로 전달될 수 있으며, 디코딩 장치(300)의 역변환부(322)는 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하고, 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다.
일 실시예에 따른 역 RST 매트릭스 TNxR의 사이즈는 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈 NxN보다 작은 NxR이며, 수학식 4에 도시된 간소화 변환 매트릭스 TRxN과 트랜스포즈(transpose) 관계에 있다.
도 6의 (b)에 도시된 Reduced Inv. Transform 블록 내의 매트릭스 Tt는 역 RST 매트릭스 TNxR T을 의미할 수 있다(위첨자 T는 트랜스포즈를 의미한다). 도 6의 (b)와 같이 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TNxR T가 곱해지는 경우, 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다.
보다 구체적으로, 2차 역변환으로 역 RST가 적용되는 경우에는, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TNxR T가 곱해지면 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들이 도출될 수 있다. 한편, 역 1차변환으로 역 RST가 적용될 수 있고, 이 경우 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST 매트릭스 TNxR T가 곱해지면 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 역변환이 적용되는 블록의 사이즈가 8x8이고, R=16(즉, R/N=16/64=1/4인 경우)인 경우, 도 6의 (b)에 따른 RST는 아래의 수학식 7과 같은 행렬 연산으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000007
수학식 7에서 c1 내지 c16은 대상 블록에 대한 변환 계수들을 나타낼 수 있다. 수학식 7의 연산 결과 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타내는 rj가 도출될 수 있으며, rj의 도출 과정은 수학식 8과 같을 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-M000008
수학식 8의 연산 결과, 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들 또는 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 나타내는 r1 내지 rN이 도출될 수 있다. 역변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈는 64x64(NxN)인데 간소화 역변환 매트릭스의 사이즈는 64x16(NxR)으로 감소하므로, 통상의 역변환을 수행할 때와 비교하면 역 RST를 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 역변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 역변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(NxR)시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 역 RST 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 7에 개시된 각 단계는 도 3에 개시된 디코딩 장치(300)에 의하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, S700은 도 3에 개시된 역양자화부(321)에 의하여 수행될 수 있고, S710 및 S720은 도 3에 개시된 역변환부(322)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 도 3에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다. 한편, 본 발명에서 RST는 순방향에 따른 변환에 적용되는 것이고, 역 RST는 인버스 방향에 적용되는 변환을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 역 RST에 따른 세부 동작들은 RST에 따른 세부 동작들과 순서가 정반대일 뿐이고, RST에 따른 세부 동작들과 역 RST에 따른 세부 동작들은 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 당해 기술 분야의 통상의 기술자는, 이하에서 설명되는 역 RST에 대한 S700 내지 S720의 설명들이 RST에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 대하여 역양자화를 수행하여 변환 계수들을 도출할 수 있다(S700).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 변환 커널(transform kernel)을 선택할 수 있다(S710). 보다 구체적으로, 디코딩 장치(300)는 변환 인덱스, 변환이 적용되는 영역의 폭(width) 및 높이(height), 영상 디코딩에서 이용되는 인트라 예측 모드 및 대상 블록의 색상 성분(color component)에 대한 정보 중 적어도 하나를 기반으로 변환 커널을 선택할 수 있다. 다만 실시예는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 변환 커널은 기 정의된 것으로서, 변환 커널을 선택하기 위한 별도의 정보가 시그널링되지 않을 수도 있다.
일 예시에서, 대상 블록의 색상 성분에 대한 정보는 CIdx를 통해 지시될 수 있다. 대상 블록이 루마(luma) 블록인 경우 CIdx는 0을 지시할 수 있고, 대상 블록이 크로마(chroma) 블록, 예를 들어 Cb 블록 또는 Cr 블록인 경우 CIdx는 0이 아닌 값(예를 들어 1)을 지시할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 선택된 변환 커널 및 간소화 팩터(reduced factor)를 기반으로 변환 계수들에 대하여 역 RST를 적용할 수 있다(S720).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역 RST를 도시하는 흐름도이다.
도 8에 개시된 각 단계는 도 3에 개시된 디코딩 장치(300)에 의하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, S800은 도 3에 개시된 역양자화부(312)에 의하여 수행될 수 있고, S810 내지 S860은 도 3에 개시된 역변환부(322)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 도 3에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
일 실시예에서, 전술한 바와 같이, 역 RST에 따른 세부 동작들은 RST에 따른 세부 동작들과 순서가 정반대일 뿐이고, 역 RST에 따른 세부 동작들과 RST에 따른 세부 동작들은 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 당해 기술 분야의 통상의 기술자는, 이하에서 설명되는 역 RST에 대한 S800 내지 S860의 설명들이 RST에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 대상 블록에 대한 양자화된 계수들에 대하여 역양자화를 수행할 수 있다(S800). 만약 인코딩 장치(200)에서 변환이 수행되었던 경우, S800에서 디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 대하여 역양자화를 수행하여 대상 블록에 대한 변환 계수들을 도출할 수 있다. 반대로, 만약 인코딩 장치(200)에서 변환이 수행되지 않았던 경우, S800에서 디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 양자화된 레지듀얼 샘플들에 대하여 역양자화를 수행하여 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 인코딩 장치(200)에서 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 변환이 수행되었었는지 여부를 판단할 수 있고(S810), 변환이 수행되었다고 판단되는 경우 변환 인덱스(transform index)를 파싱(parsing)(또는 비트스트림으로부터 디코딩) 할 수 있다(S820). 변환 인덱스는 수평 방향의 변환을 위한 수평 변환 인덱스 및 수직 방향의 변환을 위한 수직 변환 인덱스를 포함할 수 있다.
일 예시에서, 변환 인덱스는 1차 변환 인덱스, 코어 변환 인덱스, NSST 인덱스 등을 포함할 수 있다. 변환 인덱스는 예를 들어 Transform_idx로 표현될 수 있고, NSST 인덱스는 예를 들어 NSST_idx로 표현될 수 있다. 또한, 수평 변환 인덱스는 Transform_idx_h로, 수직 변환 인덱스는 Transform_idx_v로 표현될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 변환 인덱스가 모두 파싱된 후 역양자화가 수행될 수도 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, S810에서 인코딩 장치(200)에서 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 변환이 수행되지 않았다고 판단된 경우, S820 내지 S860에 따른 동작들을 생략할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 변환 인덱스, 변환이 적용되는 영역의 폭(width) 및 높이(height), 영상 디코딩에서 이용되는 인트라 예측 모드 및 대상 블록의 색상 성분(color component)에 대한 정보 중 적어도 하나를 기반으로 변환 커널(transform kernel)을 선택할 수 있다(S830).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 조건에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다(S840).
일 예시에서, 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이가 각각 제1 계수보다 큰 경우, 디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 조건에 해당한다고 판단할 수 있다. 제1 계수는 4일 수 있다.
다른 일 예시에서, 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이의 곱이 제2 계수보다 크면서 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이 중 작은 것이 제3 계수보다 큰 경우, 디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 조건에 해당한다고 판단할 수 있다. 제2 계수와 제3 계수는 기설정된 값일 수 있다.
또 다른 일 예시에서, 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이가 각각 제4 계수보다 작거나 같은 경우, 디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 조건에 해당한다고 판단할 수 있다. 제4 계수는 8일 수 있다.
또 다른 일 예시에서, 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이의 곱이 제5 계수보다 작거나 같으면서 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이 중 작은 것이 제6 계수보다 작거나 같은 경우, 디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 조건에 해당한다고 판단할 수 있다. 제5 계수와 제6 계수는 기설정된 값일 수 있다.
또 다른 일 예시에서, 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이가 각각 제1 계수보다 큰 조건, 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이의 곱이 제2 계수보다 크면서 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이 중 작은 것이 제3 계수보다 큰 조건, 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이가 각각 제4 계수보다 작거나 같은 조건 및 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이의 곱이 제5 계수보다 작거나 같으면서 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이 중 작은 것이 제6 계수보다 작거나 같은 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 조건에 해당한다고 판단할 수 있다.
상기된 예시들에서, 제1 계수 내지 제6 계수는 임의의 기 정의된 양의 정수일 수 있다. 예를 들어, 제1 계수 내지 제6 계수는 4, 8, 16 또는 32일 수 있다.
일 실시예에 따른 역 RST는 대상 블록에 포함된 정사각형 영역(즉, 역 RST가 이 적용되는 영역의 폭과 높이의 길이가 같은 경우)에 대하여 적용될 수 있고, 경우에 따라서 역 RST가 적용되는 영역의 폭 및 높이가 기 정의된 계수의 값(예를 들어, 4, 8, 16, 32 등)으로 고정될 수 있다. 한편, 역 RST가 적용되는 영역은 정사각형 영역에 한정되지 않으며, 직사각형(rectangular) 영역 또는 비직사각형(non-rectangular) 영역에도 적용될 수 있다. 역 RST가 적용되는 영역에 대한 보다 구체적인 설명은 도 10에서 후술하기로 한다.
일 예시에서, 역 RST를 수행할 조건에 해당하는지 여부는 변환 인덱스를 기반으로 판단될 수 있다. 다시 말해, 변환 인덱스는 대상 블록에 대하여 어떠한 변환이 수행되었는지 여부를 지시할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, S840에서 역 RST를 수행할 조건에 해당하지 않는다고 판단된 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 (통상의(regular)) 역변환을 수행할 수 있다(S850). 도 4에서 전술한 바와 같이, (역)변환은 예를 들어 DCT2, DCT4, DCT5, DCT7, DCT8, DST1, DST4, DST7, NSST, JEM-NSST(HyGT) 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, S840에서 역 RST를 수행할 조건에 해당한다고 판단된 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 수 있다(S860).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비분리 2차 변환을 기반으로 하는 RST 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 9에 개시된 각 단계는 도 3에 개시된 디코딩 장치(300)에 의하여 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로 S900은 도 3에 개시된 역양자화부(321)에 의하여 수행될 수 있고, S910 내지 S980은 도 3에 개시된 역변환부(322)에 의하여 수행될 수 있다. 더불어, 도 9의 S900은 도 8의 S800과 대응되고, 도 9의 S940은 도 8의 S830과 대응되고, 도 9의 S950은 도 8의 S840과 대응될 수 있다. 따라서, 도 3 및 도 8에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
일 실시예에서, 전술한 바와 같이, 역 RST에 따른 세부 동작들은 RST에 따른 세부 동작들과 순서가 정반대일 뿐이고, 역 RST에 따른 세부 동작들과 RST에 따른 세부 동작들은 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 당해 기술 분야의 통상의 기술자는, 이하에서 설명되는 역 RST에 대한 S900 내지 S980의 설명들이 RST에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 대상 블록에 대한 양자화된 계수들에 대하여 역양자화를 수행할 수 있다(S900).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 인코딩 장치(200)에서 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 NSST가 수행되었었는지 여부를 판단할 수 있고(S910), NSST가 수행되었다고 판단된 경우 NSST 인덱스를 파싱(또는 비트스트림으로부터 디코딩) 할 수 있다(S920).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, NSST 인덱스가 0보다 큰지 여부를 판단할 수 있고(S930), NSST 인덱스가 0보다 크다고 판단된 경우, NSST 인덱스, NSST가 적용되는 영역의 폭 및 높이, 인트라 예측 모드 및 대상 블록의 색상 성분에 대한 정보 중 적어도 하나를 기반으로 변환 커널을 선택할 수 있다(S940).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 수행할 조건에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다(S950).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, S950에서 역 RST를 수행할 조건에 해당하지 않는다고 판단된 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 기반으로 하지 않는 (통상의) 인버스(Inverse) NSST를 수행할 수 있다(S960).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, S950에서 역 RST를 수행할 조건에 해당한다고 판단된 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 역 RST를 기반으로 하는 인버스 NSST를 수행할 수 있다(S970).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, S910에서 인코딩 장치(200)에서 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들에 대하여 NSST가 수행되지 않았다고 판단된 경우, S920 내지 S970에 따른 동작들을 생략할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, S930에서 NSST 인덱스가 0보다 크지 않다고 판단된 경우, S940 내지 S970에 따른 동작들을 생략할 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 인버스 NSST가 적용되어 도출된 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들에 대하여 역 1차변환을 수행할 수 있다(S980). 수정된 변환 계수들에 대하여 역 1차변환이 수행되면, 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 RST가 적용되는 블록을 도시하는 도면이다.
도 8에서 전술한 바와 같이, 대상 블록 내에서 RST가 적용되는 영역은 정사각형 영역에 한정되지 않으며, 직사각형 영역 또는 비직사각형 영역에도 RST가 적용될 수 있다.
도 10은 사이즈 16x16인 대상 블록(1000) 내의 비직사각형 영역에 RST가 적용되는 예시를 도시하고 있다. 도 10에 음영 표시된 10개의 블록들(1010)은 대상 블록(1000) 내에서 RST가 적용되는 영역을 나타낸다. 각 최소 단위 블록들의 사이즈가 4x4이므로, 도 10의 예시에 따르면 RST가 10개의 4x4 픽셀에 적용(즉, RST가 160개의 픽셀에 적용)된다. R=16일 때, 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 16x160이 될 수 있다.
한편, 당해 기술 분야의 통상의 기술자는, 도 10에 도시된 RST가 적용되는 영역에 포함된 최소 단위 블록들(1010)의 배열은 무수히 많은 예시들 중 하나에 불과함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, RST가 적용되는 영역에 포함된 최소 단위 블록들은 상호 이웃하지 않을 수 있고, 상호 꼭지점 하나만을 공유하는 관계에 있을 수도 있을 것이다.
이하에서는 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST 또는 역 RST의 설계, 4x4 RST 적용 후 생성되는 변환 계수들의 배치와 스캔 순서, 변환 블록에 적용될 4x4 RST를 지정하기 위한 인덱스 코딩 방법 등에 관하여 기술한다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따라 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST의 설계 방법, 4x4 RST를 적용할 영역의 구성, 4x4 RST 적용 후 생성된 변환 계수들의 배치 방법, 배치된 변환 계수들의 스캔 순서, 대상 블록 별로 생성된 변환 계수들을 정렬하여 합치는 방법 등을 제안한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 대상 블록에 적용하는 4x4 RST를 지정하는 인덱스를 코딩하는 방법으로, 4x4 RST를 적용하였을 때 허용되지 않은 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 여부를 파악하여 해당 인덱스를 조건적으로 코딩하는 방법 또는 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치를 코딩한 이후에 해당 인덱스를 조건적으로 코딩한 후 허용되지 않는 위치에 대해서는 관련 레지듀얼 코딩을 생략하는 방법을 제안한다.
또한, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 4x4 RST 적용 시 루마(Luminance)와 크로마(Chrominance)에 각기 다른 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩을 적용하는 방법을 제안한다.
이를 통하여 정지 영상 또는 동영상을 부호화할 때 4x4 RST를 적용하여 다른 non-separable secondary transform을 적용했을 때에 비해 계산량을 대폭 줄일 수 있고, 4x4 RST를 적용했을 때 특정 영역에 유효한 변환 계수가 존재하지 않는다는 사실에 기초하여, 4x4 RST를 지정하는 인덱스를 조건적으로 코딩하고 관련한 레지듀얼 코딩을 최적화할 수 있고, 궁극적으로 코딩 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 하나의 4x4 변환 블록, 즉 변환 대상이 되는 4x4 대상 블록에 적용될 수 있는 비분리 변환(non-separable transform) 또는 RST는 16x16 변환이다. 즉, 해당 4x4 대상 블록을 구성하는 데이터 요소들을 행 우선(row-first) 또는 열 우선(column-first) 순서로 일렬로 늘어 놓게 되면 16x1 벡터가 되어 해당 대상 블록에 비분리 변환 또는 RST를 적용할 수 있다. 순방향(Forward) 즉, 인코딩 장치에서 이루어질 수 있는 순방향 16x16 변환은 16개의 행 방향 변환 기저 벡터(transform basis vector)들로 구성되며, 상기 16x1 벡터와 각 변환 기저 벡터에 대해 내적(inner product) 취하게 되면 해당 변환 기저 벡터에 대한 변환 계수를 얻게 된다. 16개의 변환 기저 벡터들에 대한 해당 변환 계수를 얻는 과정은, 16x16 비분리 변환 또는 RST 행렬과 상기 입력 16x1 벡터를 곱하는 것과 같다. 행렬 곱으로 얻어지는 변환 계수들은 16x1 벡터 형태를 가지는데, 변환 계수 별로 통계적 특성이 다를 수 있다. 예를 들어, 16x1 변환 계수 벡터가 0번째 요소부터 15번째 요소로 이루어졌다고 했을 때, 0번째 요소의 분산은 15번째 요소의 분산보다 클 수 있다. 즉, 앞에 위치한 요소일수록 해당 분산 값이 커서 큰 에너지 값을 가질 수 있다.
한편, 16x1 변환 계수로부터 16x16 비분리 역변환(inverse 16x16 non-separable transform) 또는 역 RST을 적용하게 되면 (양자화나 정수화 계산 등의 효과를 무시했을 때) 변환 전 원래의 4x4 대상 블록 신호를 복원할 수 있다. 순방향 16x16 비분리 변환(Forward 16x16 non-separable transform)이 직교 변환(orthonormal transform)이라면 해당 역 16x16 변환(inverse 16x16 transform)은, 순방향 16x16 변환에 대한 행렬의 트랜스포즈(transpose)를 취해 구할 수 있다. 단순하게는 16x16 비분리 역변환 행렬과 16x1 변환 계수 벡터를 곱하면 16x1 벡터 형태의 데이터를 얻게 되고 처음 적용했었던 행 우선 또는 열 우선 순서로 배열해 주면 4x4 블록 신호를 복원할 수 있다.
한편, 상술된 바와 같이, 16x1 변환 계수 벡터를 이루는 요소들은 각기 통계적 특성이 다를 수 있다. 앞선 예시에서와 같이 앞쪽에 배치된 (0번째 요소와 가까운) 변환 계수들이 보다 큰 에너지를 가진다면, 모든 변환 계수들을 사용하지 않고 먼저 등장하는 일부의 변환 계수들에 역변환을 적용하여도 원래의 신호와 상당히 가까운 신호를 복원할 수 있다. 예를 들어, 16x16 비분리 역변환이 16개의 열 기저 벡터(column basis vector)들로 구성된다고 했을 때, L개의 열 기저 벡터만 남겨 16xL 행렬을 구성하고 변환 계수들 중에서도 보다 중요한 L개의 변환 계수들만을 남긴 후 (Lx1 벡터, 앞선 예시에서와 같이 먼저 등장할 수 있다), 16xL 행렬과 Lx1 벡터를 곱하게 되면 원래의 입력 16x1 벡터 데이터와 오차가 크지 않은 16x1 벡터를 복원할 수 있다. 결과적으로 L개의 계수들만이 데이터 복원에 개입하기 때문에, 변환 계수를 얻을 때도 16x1 변환 계수 벡터가 아니라 Lx1 변환 계수 벡터를 구하면 된다. 즉, 순방향 16x16 비분리 변환 행렬에서 L개의 해당 행 방향 변환 벡터들을 골라서 Lx16 변환 매트릭스를 구성한 후 16x1 입력 벡터와 곱하게 되면 L개의 중요 변환 계수들을 얻을 수 있다.
이때, L 값은 1≤L<16의 범위를 갖게 되며 일반적으로는 16개의 변환 기저 벡터들 중에 임의의 방법으로 L개를 선택할 수 있으나, 부호화와 복호화 관점에서는 앞서 제시한 예시에서와 같이 신호의 에너지 측면에서 중요도가 높은 변환 기저 벡터들을 선택하는 것이 부호화 효율 관점에서 유리할 수 있다.
상술된 바와 같이, 4x4 RST는 2차 변환으로 적용될 수 있으며, 이때 DCT-타입 2 등의 1차 변환(primary transform)이 적용된 블록에 대해 2차적으로 적용될 수 있다. 1차 변환이 적용된 블록의 크기를 NxN으로 가정할 때 통상적으로 NxN이 4x4 보다 같거나 클 때 4x4 RST를 적용할 수 있다. 4x4 RST를 NxN 블록에 적용하는 예는 다음과 같다.
1) NxN 의 모든 영역이 아닌 일부 영역에만 4x4 RST를 적용할 수 있다. 예를 들어, 좌상단(top-left) MxM 영역에 대해만 적용할 수 있다 (M ≤ N).
2) 2차 변환이 적용될 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 각 분할된 블록에 대해 4x4 RST를 적용할 수 있다.
3) 상기 1)과 2)를 혼합하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 좌상단 MxM 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 분할된 영역에 4x4 RST를 적용할 수 있다.
구체적인 실시 예로, 좌상단 8x8 영역에 대해서만 2차 변환을 적용하고, NxN 블록이 8x8보다 같거나 큰 경우에는 8x8 RST를 적용하며, NxN 블록이 8x8보다 작은 경우에는 (4x4, 8x4, 4x8) 상기 2)와 같이 4x4 블록들로 나눈 후 각기 4x4 RST를 적용할 수 있다.
4x4 RST를 적용하고 나서 L개의 변환 계수가 (1≤L<16) 생성되었다고 했을 때, L개의 변환 계수를 어떻게 배치할지(즉, 변환 계수를 대상 블록 내 매핑하는 방법)에 대한 자유도가 생긴다. 하지만, 레지듀얼 코딩 파트에서 변환 계수를 읽어서 처리할 때 정해진 순서가 존재할 것이므로, 상기 L개의 변환 계수를 2 차원 블록에 어떻게 배치하는가에 따라 코딩 성능이 달라질 수 있다. HEVC에서의 레지듀얼 코딩은 DC 위치에서 가장 멀리 떨어진 위치에서부터 시작한다. 이는 DC 위치에서 멀리 떨어질수록 양자화를 거친 계수 값이 0이거나 0에 가깝다는 사실을 이용하여 코딩 성능을 높이기 위해서이다. 따라서, 상기 L개의 변환 계수들에 대해서도 높은 에너지를 가진 보다 중요한 계수를 레지듀얼 코딩의 순서상 나중에 코딩되도록 배치하는 것이 코딩 성능 면에서 유리할 수 있다.
도 11은 HEVC 표준에서 적용되고 있는 4x4 변환 계수 또는 변환 계수 블록(4x4 블록, Coefficient Group (CG))에 적용될 수 있는 세 가지 순방향 스캔 순서를 나타내고 있다. (a)는 대각선 스캔, (b)는 수평 스캔, (c)는 수직 스캔을 나타낸다.
레지듀얼 코딩에서는 도 11의 스캔 순서의 역순을 따르게 된다, 즉, 16부터 1의 순서로 코딩된다. 도 11에 도시되어 있는 세 가지 스캔 순서는 인트라 예측 모드에 따라 선택되므로, 상기 L개의 변환 계수들에 대해서도 동일하게 인트라 예측 모드에 따라 스캔 순서를 결정하도록 구성할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 대각선 스캔 순서에 따른 변환 계수의 매핑을 도시한 도면이다.
도 11에서 대각선 스캔 순서를 따르고 좌상단 4x8 블록을 4x4 블록들로 분할하여 각기 4x4 RST를 적용한다고 했을 때, L 값이 8이라면 (즉, 16개 중에 8개의 변환 계수만을 남긴다면) 도 12와 같이 변환 계수들이 위치할 수 있으며, 각 4x4 블록의 절반 영역에 변환 계수가 매핑될 수 있으며, X가 표시된 위치들에 대해서는 디폴트로 0 값이 채워질 수 있다. 즉, RST를 기반으로 수행된 2차 변환의 결과인 2차 변환 계수들은 순방향 대각선 스캔 순서를 기반으로 4x4 대상 블록 내에 매핑된다.
전술한 바와 같이, 역 RST에 따른 세부 동작들은 RST에 따른 세부 동작들과 순서가 정반대일 뿐이고, 역 RST에 따른 세부 동작들과 RST에 따른 세부 동작들은 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 역 RST을 수행할 때 대상 블록 내 매핑되어 있는 2차 변환 계수를 대각선 스캔 순서에 따라 읽어 들여 변환 커널과의 연산(수학식 8)을 수행할 수 있다.
따라서, 도 11에서 제시된 스캔 순서를 따라 L개의 변환 계수를 각 4x4 블록에 대해 배치 또는 매핑시키고, 각 4x4 블록의 남은 (16 ? L)개의 위치들에 대해서는 0을 매핑시킨 후 해당 레지듀얼 코딩을 (예컨대, 기존 HEVC에서의 레지듀얼 코딩) 적용할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 13에서와 같이 두 4x4 블록에 배치시켰던 L개의 변환 계수(a)들을 하나의 4x4 블록에 합쳐서 매핑시킬 수 있다(b). 특히 L 값이 8인 경우 두 4x4 블록의 변환 계수들이 하나의 4x4 블록에 매핑되어 하나의 4x4 대상 블록에 완전히 채워지므로 다른 하나의 4x4 블록에는 어떠한 변환 계수도 남아 있지 않는다. 따라서, 이렇게 비워진 4x4 블록에 대해서는 대부분의 레지듀얼 코딩이 불필요해 지므로, HEVC의 경우 해당 coded_sub_block_flag를 0으로 코딩할 수 있다. HEVC 및 VVC에 적용되는 coded_sub_block_flag은 현재 변환 블록 내에 16 변환 계수 레벨에 대한 4x4 어레이인 서브 블록의 위치를 명시하기 위한 플래그 정보로써, 레지듀얼이 남아 있지 않은 4x4 블록에 대하여 “0”으로 시그널링될 수 있다.
또한, 두 4x4 블록의 변환 계수들을 어떻게 섞을지에 대해서도 다양한 방식이 가능하다. 일반적으로 임의의 순서를 따라 합칠 수 있지만, 실질적인 예들로 다음과 같은 방법들을 들 수 있다.
(1) 두 4x4 블록의 변환 계수를 스캔 순서대로 번갈아 가면서 섞는다. 즉, 도 12에서의 상위 블록에 대한 변환 계수를
Figure PCTKR2019008377-appb-I000005
이라고 하고 하위 블록의 변환 계수를
Figure PCTKR2019008377-appb-I000006
이라고 할 때,
Figure PCTKR2019008377-appb-I000007
와 같이 하나씩 번갈아 가며 섞을 수 있다. 물론
Figure PCTKR2019008377-appb-I000008
이 먼저 매핑되도록
Figure PCTKR2019008377-appb-I000009
와
Figure PCTKR2019008377-appb-I000010
의 순서를 바꿀 수 있다.
(2) 첫 번째 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 먼저 배치시키고 뒤이어 두 번째 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 배치시킬 수 있다. 즉,
Figure PCTKR2019008377-appb-I000011
과 같이 연결하여 배치할 수 있다. 당연히,
Figure PCTKR2019008377-appb-I000012
와 같이 순서를 바꿀 수도 있다.
이하에서는 4x4 RST에 대한 NSST 인덱스를 코딩하는 방법에 대하여 기술한다. 첫 번째 방법은 NSST 인덱스를 레지듀얼 코딩 이후에 코딩하는 경우이고, 두 번째 방법은 NSST 인덱스를 레지듀얼 코딩 이전에 코딩하는 경우이다.
한편, 도 12에서와 같이 4x4 RST가 적용되면 각 4x4 블록에 대해 변환 계수 스캔 순서에 따라 L+1번째부터 16번째까지는 0 값이 채워질 수 있다. 따라서, 만약 두 4x4 블록 중 하나라도 L+1번째부터 16번째 위치 중에 0이 아닌 값이 발생한다면, 4x4 RST가 적용되지 않는 경우에 해당한다.
4x4 RST도 NSST와 같이 준비된 변환 세트 중에서 하나를 선택해서 적용하는 구조를 갖는다면, 어떤 변환을 적용할지에 대한 인덱스(변환 인덱스, RST 인덱스 또는 NSST 인덱스로 명명될 수 있음)를 시그널링할 수 있다.
만약, 디코딩 장치에서 NSST 인덱스를 비트스트림 파싱을 통해 알 수 있다고 하고 이러한 파싱 과정을 레지듀얼 코딩 이후에 수행한다고 하자. 레지듀얼 코딩이 수행되어 L+1번째부터 16번째 사이에 0이 아닌 변환 계수가 하나라도 존재하는 것이 밝혀졌다면, 상술한 바와 같이 4x4 RST가 적용되지 않는 것이 확실하므로 NSST 인덱스를 파싱하지 않도록 설정할 수 있다. 따라서, 이 경우, 필요한 경우에 대해서만 NSST 인덱스를 선택적으로 파싱하게 되어 시그널링 효율을 높일 줄일 수 있다.
예를 들어, 도 12에서와 같이 특정 영역 내에서 여러 개의 4x4 블록에 대해 4x4 RST가 적용된다고 한다면 (모두 동일한 4x4 RST가 적용될 수도 있고 각기 다른 4x4 RST가 적용될 수도 있다), 하나의 NSST 인덱스를 통해 상기 모든 4x4 블록들에 적용되는 (동일한 혹은 각자의) 4x4 RST가 지정될 수 있다. 하나의 NSST 인덱스에 의해 상기 모든 4x4 블록들에 대한 4x4 RST 및 적용 여부가 결정되므로, 상기 모든 4x4 블록들에 대해 L+1번째부터 16번째까지의 위치에서 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 레지듀얼 코딩 과정 중에 조사하여 하나의 4x4 블록에서라도 허용되지 않는 위치에 (L+1번째부터 16번째까지의 위치) 0이 아닌 변환 계수가 존재하게 되면 NSST 인덱스를 코딩하지 않도록 구성할 수 있다.
이러한 NSST 인덱스는 루마(Luminance) 블록과 크로마(Chrominance) 블록에 대해 각기 따로 시그널링할 수도 있고, 크로마 블록의 경우 Cb와 Cr에 대해 각기 별도의 NSST 인덱스를 시그널링할 수도 있으며, NSST 인덱스를 한번만 시그널링하여 하나의 NSST 인덱스를 공유할 수도 있다.
Cb와 Cr에 대해 하나의 NSST 인덱스를 공유하는 경우 동일한 NSST 인덱스가 지시하는 4x4 RST가 적용될 수 있는데 (Cb와 Cr에 대한 4x4 RST 자체가 동일할 수도 있고, NSST 인덱스는 같으나 개별적인 4x4 RST를 가질 수도 있다), 공유 NSST 인덱스에 대해 상술한 조건적 시그널링을 적용하려면 Cb와 Cr에 대한 모든 4x4 블록들에 대해 L+1번째부터 16번째까지 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 체크하여, 만약 하나라도 0이 아닌 변환 계수가 발견되면 NSST 인덱스에 대한 시그널링을 생략하도록 구성할 수 있다.
다른 예로, 도 13에서와 같이 두 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 합치는 경우에 대해서도, 4x4 RST가 적용되었을 때 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 위치에 0이 아닌 변환 계수가 등장하는지 체크한 후 NSST 인덱스에 대한 시그널링 여부를 결정할 수 있다. 특히, 도 13에서와 같이 L 값이 8이어서 4x4 RST 적용 시 하나의 4x4 블록에 대해서는 유효한 변환 계수들이 없는 경우(도 13의 (b)에서 X로 표시된 블록), 유효한 변환 계수들이 없는 블록의 coded_sub_block_flag를 체크하여 그 값이 1이면 NSST 인덱스를 시그널링하지 않도록 설정할 수 있다.
NSST 인덱스를 코딩에 대한 두 번째 방법에 따라 NSST 인덱스에 대한 코딩을 레지듀얼 코딩 이전에 수행하는 경우 NSST 인덱스의 시그널링에 대한 최적화 방법이 후술된다.
NSST 인덱스에 대한 코딩이 레지듀얼 코딩 이전에 수행되는 경우, 4x4 RST의 적용 여부가 미리 결정되므로 변환 계수가 0으로 채워지는 것이 확실한 위치들에 대해서는 레지듀얼 코딩을 생략할 수 있다.
여기서 4x4 RST 적용 여부는 NSST 인덱스 값을 통해 알 수 있도록 (예를 들어, NSST 인덱스가 0이면 4x4 RST 적용하지 않음) 시그널될 수도 있고, 아니면 별도의 신택스 요소(syntax element)를 통해 시그널링 될 수도 있다. 예를 들어, 별도의 신택스 요소가 NSST flag라고 하면 NSST flag를 먼저 파싱하여 4x4 RST 적용 여부를 파악한 후, 만약 NSST flag 값이 1이라면 유효한 변환 계수가 존재할 수 없는 위치들에 대해서는 레지듀얼 코딩을 생략할 수 있다.
HEVC의 경우 레지듀얼 코딩 수행 시 가장 첫 번째로 TU 상에서의 last non-zero coefficient 위치를 코딩하게 된다. 만약, NSST 인덱스에 대한 코딩을 last non-zero coefficient 위치 코딩 이후에 수행하고 last non-zero coefficient의 위치가 4x4 RST의 적용을 가정했을 때 non-zero coefficient가 발생할 수 없는 위치로 파악된다면, NSST 인덱스를 코딩하지 않고 4x4 RST를 적용하지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 12에서 X로 표시된 위치들의 경우 4x4 RST가 적용되었을 때 유효한 변환 계수들이 위치하지 않으므로 (예를 들어, 0 값 등이 채워질 수 있다), X로 표시된 영역에 last non-zero coefficient가 위치하게 되면 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 만약 X로 표시된 영역에 last non-zero coefficient가 위치하지 않는다면, NSST 인덱스에 대한 코딩을 수행할 수 있다.
Last non-zero coefficient 위치에 대한 코딩 이후에 조건적으로 NSST 인덱스를 코딩하여(상술하였듯이 last non-zero coefficient의 위치가 4x4 RST의 적용을 가정했을 때 허용되지 않는 위치라면 NSST 인덱스에 대한 코딩 생략 가능) 4x4 RST의 적용 여부를 알게 된 경우, 이하 남은 레지듀얼 코딩 부분에 대해서는 다음과 같은 두 가지 방식으로 처리될 수 있다.
(1) 4x4 RST를 적용하지 않는 경우에 대해서는 일반적인 레지듀얼 코딩을 그대로 유지할 수 있다. 즉, last non-zero coefficient 위치부터 DC 위치까지 어떤 위치도 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있다는 가정 하에서 코딩을 수행한다.
(2) 4x4 RST를 적용하는 경우 특정 위치 또는 특정 4x4 블록에 대해서는 (예를 들어, 도 12의 X 위치) 해당 변환 계수가 존재하지 않을 수 밖에 없으므로 (디폴트로 0으로 채워질 수 있다), 해당 위치 또는 블록에 대해서는 레지듀얼 코딩을 생략할 수 있다. 예를 들어, 도 12에서 X로 표시된 위치에 도달하는 경우는 sig_coeff_flag에 (HEVC 및 VVC에 적용되는 해당 위치에 non-zero coefficient가 존재하는지 여부에 대한 flag) 대한 코딩을 생략할 수 있으며, 도 13에서와 같이 두 블록의 변환 계수를 합치는 경우 0으로 비워진 4x4 블록에 대해서는 coded_sub_block_flag에 (HEVC에 존재) 대한 코딩을 생략하고 해당 값을 0으로 유도할 수 있으며 해당 4x4 블록에 대해서는 별도 코딩 없이 모두 0 값으로 채울 수 있다.
한편, last non-zero coefficient 위치에 대한 코딩 이후에 NSST 인덱스를 코딩 하는 경우, last non-zero coefficient의 x 위치(Px)와 y 위치(Py)가 각각 Tx, Ty(특정 임계값)보다 작은 경우에는 NSST 인덱스 코딩을 생략하고 4x4 RST를 적용하지 않도록 구성할 수 있다. 예를 들어, Tx = 1, Ty = 1인 경우는 last non-zero coefficient가 DC 위치에 존재하는 경우에 대하여 NSST 인덱스 코딩을 생략한다는 것을 의미한다. 이와 같은 임곅값과의 비교를 통해 NSST 인덱스 코딩 여부를 결정하는 방식은 루마와 크로마에 각기 달리 적용될 수 있는데, 예를 들어 루마와 크로마에 대해 각기 다른 Tx, Ty를 적용할 수도 있고 루마에는 (또는 크로마에는) 임계값을 적용하고 크로마에는 (또는 루마에는) 적용하지 않을 수도 있다.
물론, NSST 인덱스 코딩을 생략하는 두 가지 방법을 (last non-zero coefficient가 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 영역에 위치하는 경우 NSST 인덱스 코딩을 생략하는 방법, last non-zero coefficient에 대한 X 좌표와 Y 좌표가 각기 어떤 임계값(threshold)보다 작을 때 NSST index 코딩을 생략하는 방법) 모두 적용할 수도 있다. 예를 들어, last non-zero coefficient 위치 좌표에 대한 임계값 체크를 먼저 수행한 후, last non-zero coefficient가 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 영역에 위치하는지 여부를 체크할 수 있고, 그 반대 순도 가능하다.
NSST 인덱스를 레지듀얼 코딩 이전에 코딩하는 방법은 8x8 RST에 대해서도 적용될 수 있다. 즉, last non-zero coefficient가 좌상단 8x8 영역 내에서 좌상단 4x4가 아닌 영역에 위치하게 된다면 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있으며, 그렇지 않으면 NSST 인덱스에 코딩을 수행할 수 있다. 또한, last non-zero coefficient 위치에 대한 X, Y 좌표 값이 모두 어떤 임계값 미만이라고 한다면 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 당연히 두 가지 방법을 함께 적용할 수도 있다.
한편, RST 적용 시 루마와 크로마에 대해 각각 다른 NSST 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩 방식이 적용될 수 있다.
NSST 인덱스 코딩이 레지듀얼 코딩 이후에 이루어지는 첫 번째 방법(방법 1)과 NSST 인덱스 코딩이 및 레지듀얼 코딩 이전에 이루어지는 방법(방법 2)을 루마와 크로마에 각각 다르게 적용할 수 있다.
예를 들어, 루마는 방법 2에 기술된 방식을 따르고, 크로마에는 방법 1을 적용할 수 있다. 또는 루마에는 방법 1 또는 방법 2에 따라 조건적으로 NSST 인덱스 코딩을 적용하고, 크로마에는 조건적 NSST 인덱스 코딩을 적용하지 않을 수 있으며, 반대도 가능하다. 즉, 크로마에는 방법 1 또는 방법 2에 따라 조건적으로 NSST 인덱스 코딩을 적용하고, 루마에는 조건적 NSST 인덱스 코딩을 적용하지 않을 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예는 NSST 또는 RST를 적용하는 과정에서 다양한 NSST 조건들을 적용하기 위한 혼합된 변환 매트릭스(Mixed NSST Transform Set, MNTS)와 해당 MNTS의 구성 방법을 제안한다. 이하에서는, NSST가 적용되는 변환 블록의 크기에 따라 좌상단 4x4 영역에 적용되는 16X16 변환을 4x4 NSST로, 좌상단 8x8 영역에 적용되는 64X64 변환을 8x8 NSST로 표현할 수 있다.
상술된 바와 같이, 비분리 변환에서는 미리 선택된 하위 블록의 크기에 따라 4x4 NSST 세트의 경우 4x4 커널(4x4 NSST)만을 포함하고 8x8 NSST 세트의 경우 8x8 커널(8x8 NSST)만을 포함한다. 이에 본 실시예에서는 다음과 같이 MNTS의 구성 방법을 추가적으로 제안한다.
(1) 이용 가능한 NSST 커널의 크기가 고정되지 않고 NSST 세트에 따라서 하나 이상으로 가변적일 수있다. (예: 4x4 NSST 커널(4x4 NSST)과 8x8 NSST 커널(8x8 NSST)이 함께 사용될 수 있음)
(2) 이용 가능한 NSST 커널의 수가 고정되지 않고 NSST 세트에 따라서 가변적일 수 있다 (예: 세트 1는 3개의 커널을 지원하고, 세트 2는 4개의 커널을 지원함)
(3) NSST 커널의 순서가 고정되어 있지 않고 NSST 세트에 따라서 다르게 정의될 수 있다
(예: 세트 1에서 NSST 커널 1, 2, 3은 NSST 인덱스 1, 2, 3로 각각 매핑되고, 세트 2에서는 NSST 커널 3, 2, 1이 NSST 인덱스 1, 2, 3로 매핑됨)
조금 더 상세하게 MNTS 구성 방법에 대한 예를 살펴보면 다음과 같다.
일 예로, 주어진 세트에서 사용 가능한 NSST 커널들의 우선 순위를 결정할 때 NSST 커널의 크기 (4x4 NSST vs. 8x8 NSST)와 관계를 고려할 수 있다. 예를 들면, 변환 블록이 큰 경우 8x8 NSST 커널들이 4x4 NSST 커널보다 더 중요 할 수 있으므로 8x8 NSST 커널에 적은 NSST 인덱스를 할당할 수 있다.
또 다른 일 예로, 주어진 세트에서 사용 가능한 NSST 커널들의 우선 순위는 NSST 커널의 순서(1st, 2nd, 3rd )를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 주어진 4x4 NSST 첫 번째 커널(1st Kernel)이 4x4 NSST 두 번째 커널(2nd Kernel)보다 우선할 수 있다.
NSST_index는 부호화 되어 전송되므로 자주 발생하는 NSST 커널에 우선권 또는 우선 순위를 주는 것, 즉 작은 인덱스를 갖도록 더 적은 비트수로 부호화하는 것이 바람직하다.
상기 설명한 MNTS의 예들은 표 3 또는 표 4로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000003
Figure PCTKR2019008377-appb-T000004
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 인트라 예측 모드와 블록의 크기를 고려하여 2차 NSST 세트를 결정하는 방법을 제안한다.
일 실시예로, 상술된 MNTS와 연계하여 인트라 예측 모드를 기반으로 현재 변환 블록에 대한 세트를 구성함으로써, 변환 블록에 다양한 크기의 변환 커널로 구성된 변환 세트를 적용할 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000005
표 5에 나타난 바와 같이, 각 인트라 예측 모드마다 0 또는 1의 Mixed Type이 매핑되어 있다. Mixed Type은 각 인트라 예측 모드마다 기존의 NSST 세트 구성 방법을 따를 것인지 아니면 다른 방법의 NSST 세트 구성 방법을 따를 것인지를 나타내는 인덱스(‘Mixed Type’)로 정의될 수 있다.
더 자세히 설명하자면 표 5에서 Mixed Type이 ‘1’로 매핑된 인트라 예측 모드의 경우에는 기존의 (JEM) NSST 세트 구성 방법을 따르지 않고 상기에서 설명된 MNTS에 따라 변환 세트가 구성될 수 있다.
또 다른 일실시예로, 표 5에서는 인트라 예측 모드와 연계된 Mixed Type 정보(flag)를 기반으로 두 종류의 변환 세트 구성 방법(1: 기존의 NSST 세트 구성, 2: MNTS를 기반으로 변환 세트 구성)을 한 예로 나타내고 있지만, 제안된 MNTS 기반 세트 구성 방법이 한 가지 이상일 수 있으며, 이때 Mixed Type 정보가 N(N >2)의 다양한 값으로 나타내어질 수 있다.
또 다른 일실시예로, 변환 세트 구성 시 인트라 예측 모드와 해당 변환 블록의 크기를 동시에 고려하여 이를 기반으로 Mixed Type으로 구성할 것인지 기존의 NSST 세트를 사용할 것인지 결정할 수있다. 예를 들어 인트라 예측 모드에 해당하는 Mode Type이 0이면 무조건 기존의 NSST 세트 설정 방법을 따르며 그렇지 않을 경우 (Mode Type ==1)에는 해당 변환 블록의 크기에 따라서 다양한 Mixed Type의 NSST 세트가 결정될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 조건을 고려하여 변환 세트를 선택하는 방법을 설명하는 도면이다.
도시된 바와 같이, 계수에 대한 역양자화가 수행된 후, 2차 역변환이 수행될 때, 변환 세트를 선택하게 된다. 이때, 변환 세트 선택 시, 블록의 크기, 인트라 예측 모드가 고려되고, 기존의 NSST 세트인지 MNTS에 따른 변환 세트(복수의 Mixed Type 1,2,3 …)인지가 고려될 수 있다.
이러한 방법으로 변환 세트가 결정되면, NSST 인덱스 정보를 통하여 해당 NSST 커널을 선택할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 아래 표 6과 같이 고정된 NSST 커널 맵이 4x4 NSST와 8x8 NSST에 동시에 사용될 수 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000006
즉, 4x4 비분리 변환(4x4 2차 변환, 4x4 RST, 4x4 역 RST)과 8x8 비분리 변환(8x8 2차 변환, 8x8 RST, 8x8 역 RST)이 서로 다른 변환 세트가 아닌 하나의 동일한 변환 세트를 사용할 수 있다.
이하에서는 인트라 예측 모드와 블록의 크기를 고려하여 변환 세트를 구성할 경우, 부호화되여 전송되는 NSST 인덱스 값의 통계적 분포의 변화를 효율적으로 부호화하기 위한 방법을 제안한다. 이를 위하여 상기에서 제안된 커널 크기를 나타내는 신텍스를 이용하여 변환 블록에 실질적으로 적용할 커널을 선택하는 방법이다.
본 실시예에서는 변환 세트마다 이용 가능한 NSST 커널의 수가 다르므로 효율적인 이진화 방법을 위해 해당 세트 별로 이용 가능한 최대 NSST 인덱스 값에 따라 표 7과 같이 Truncated Unary 이진화 방법을 제안한다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000007
표 7은 NSST 인덱스 값의 이진화 (Binarization)방법을 나타내며 (Truncated Unary), 각 변환 세트마다 이용 가능한 NSST 커널의 수가 다르므로 NSST 인덱스를 이진화하는 방법이 최대 NSST 인덱스 값에 따라 이진화 되었다.
표 7에서 각 이진값은 컨텍스트 부호화되며 이때 컨텍스트 모델링 값은 해당 변환 블록의 크기, 인트라 예측 모드, Mixed Type 값, 해당 변환 세트의 최대 NSST 인덱스 값과 같은 변수를 고려하여 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표 2와 달리 5개 이상의 인트라 예측 모드가 하나의 변환 세트에 매핑될 수 있다. 상술한 바와 같이, 역 RST는 복수의 변환 커널 매트릭스를 포함하는 변환 세트 중에서 선택된 변환 커널 매트릭스를 기반으로 수행되고, 변환 세트는 대상 블록에 적용되는 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정된다. 본 실시예에 따를 경우, 아래 표 8 내지 10과 같이 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑될 수 있다. 즉, 인트라 예측 모드는 변환 매트릭스의 세트에 대한 변환 세트에 매핑되고, 변환 세트 개수는 인트라 예측 모드의 개수보다 작기 때문에 복수의 인트라 예측 모드가 하나의 변환 세트에 매핑될 수 있다.
이를 달리 표현하면, 대상 블록은 제1 블록 및 제2 블록을 포함하고, 제1 블록에 적용되는 제1 인트라 예측 모드와 제2 블록에 적용되는 제2 인트라 예측 모드가 서로 다를 때, 제1 인트라 예측 모드와 제2 인트라 예측 모드에 매핑되는 변환 세트는 동일할 수 있다.
하나의 변환 세트로 매핑되는 인트라 예측 모드의 수는 최소 하나일 수도 있고, 5개 이상의 인트라 예측 모드가 하나의 변환 세트에 매핑될 수도 있다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000008
Figure PCTKR2019008377-appb-T000009
Figure PCTKR2019008377-appb-T000010
표 8 내지 표 10에 사용된 NSST Set 인덱스는 표 2에 도시되어 있는 35개의 변환 세트 중 어느 하나를 의미할 수 있고, 표 8에 있는 변환 세트의 개수는 35개 중 19개이고, 표 9에 있는 변환 세트의 개수는 35개 중 13개이고, 표 10에 있는 변환 세트의 개수는 35개 중 6개이다.
이는 인접한 인트라 예측 모드와 같이 그 예측의 방향성에 유사성이 있는 경우, 동일한 변환 세트가 적용될 수 있는 것을 의미하여, 표 8의 경우, 인접한 2~3개의 인트라 예측 모드가 동일한 변환 세트에 매핑되고 있다. 일 예로, 표 8에서는 도 5의 인트라 예측 모드 33 내지 35가 동일한 변환 세트에 매핑되고 있다.
표 9의 경우, 인트라 예측 모드 46 내지 48이 하나의 변환 세트 20에 매핑되어 있고, 인트라 예측 모드 29 내지 39는 변환 세트 29 및 10이 번갈아 가면 매핑되고 있다.
가장 적은 개수의 변환 세트가 적용되는 표 10의 경우, 인트라 예측 모드 28 내지 40, 즉 13개의 인트라 예측 모드가 하나의 변환 세트 32에 매핑되어 있다.
이와 같은 표 8 내지 표 10의 변환 세트는 4x4 NSST에만 적용될 수 있고, 혹은 4x4 NSST 및 8x8 NSST 모두에 적용될 수도 있다. 또는, 4x4 NSST 및 8x8 NSST 각각에 상이한 변환 세트 맵이 적용될 수도 있다(즉, 표 8 내지 10가 다르게 적용). 예를 들어, 4x4 NSST에는 표 2의 변환 세트 맵이 적용되고, 8x8 NSST에는 표 8 내지 10의 변환 세트 맵이 적용될 수 있다.
표 2를 이용하여 4x4 NSST(16x16 다이렉트 매트릭스 2차 변환을 이용)를 적용한 경우를 TEST A로 지칭하고, 표 2를 이용하여 4x4 NSST를 적용한 경우와, 표 2와 16x64 다이렉트 매트릭스 2차 변환을 이용하여 8x8 NSST를 적용한 경우를 TEST B로 지칭하고, 메모리 감소를 위한 표 8 내지 표 10를 이용하여 4x4 NSST를 적용한 경우와 표 8 내지 표 10과 16x64 다이렉트 매트릭스 2차 변환을 이용하여 8x8 NSST를 적용한 경우를 TEST C로 지칭했을 경우의 메모리 요구량은 표 11과 같다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000011
플래너 모드 및 DC 모드에 대한 각 변환 세트가 두 개의 변환 커널로 구성된다면, 상기 표 11의 “# Type”열의 숫자는 2씩 감산되어야 한다. 예를 들어, “Test B with proposed memory reduction Kernel (6 transform sets)”의 “# Type”은 16이 된다. 표 11과 같이 변환 커널의 전체 개수는 매핑되는 변환 세트가 적어짐에 따라 현저하게 감소될 수 있다. 따라서, 성능과 복잡성 간의 합리적인 트레이드 오프를 통하여 메모리 요구량을 줄일 수 있다. 표 11에서 HyGT 4x4 (BMS), Test A (4x4 NSST), and Test B (4x4 NSST + 8x8 RST)은 표 2의 변환 세트 맵이 사용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 15에 개시된 각 단계는 도 3에 개시된 디코딩 장치(300)에 의하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, S1510은 도 3에 개시된 엔트로피 디코딩부(310)에 의하여 수행될 수 있고, S1520은 도 3에 개시된 역양자화부(321)에 의하여 수행될 수 있고, S1530 및 S1540은 도 3에 개시된 역변환부(322)에 의하여 수행될 수 있고, S1550은 도 3에 개시된 가산부(340)에 의하여 수행될 수 있다. 더불어, S1510 내지 S1550에 따른 동작들은, 도 6 내지 도 10에서 전술된 내용들 중 일부를 기반으로 한 것이다. 따라서, 도 3 및 도 6 내지 도 10에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 비트스트림으로부터 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 도출할 수 있다(S1510). 보다 구체적으로, 디코딩 장치(300)는 비트스트림으로부터 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 디코딩할 수 있고, 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 기반으로 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 도출할 수 있다. 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더(slice header)에 포함될 수 있고, 간소화 변환(RST)이 적용되는지 여부에 대한 정보, 간소화 팩터에 관한 정보, 간소화 변환을 적용하는 최소 변환 사이즈에 대한 정보, 간소화 변환을 적용하는 최대 변환 사이즈에 대한 정보 및 간소화 역변환 사이즈에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 간소화 변환이 적용되는지 여부에 대한 정보는 가용 플래그를 통해 나타날 수 있고, 간소화 팩터에 관한 정보는 간소화 팩터 값을 통해 나타날 수 있고, 간소화 역변환을 적용하는 최소 변환 사이즈(즉, 역변환을 수행할 때 허용되는 최소의 변환 커널 사이즈)에 대한 정보는 최소 변환 사이즈 값을 통해 나타날 수 있고, 간소화 역변환을 적용하는 최대 변환 사이즈(즉, 역변환을 수행할 때 적용되는 최대의 변환 커널 사이즈)에 대한 정보는 최대 변환 사이즈 값을 통해 나타날 수 있으며, 실질적으로 역변환에 적용되는 간소화 역변환 사이즈(즉, 변환 커널 사이즈)에 대한 정보는 간소화 역변환의 사이즈 값을 통해 나타날 수 있다. 이때 가용 플래그는 제1 신택스 요소(syntax element)를 통해 시그널링되고, 간소화 팩터 값은 제2 신택스 요소를 통해 시그널링되고, 최소 변환 사이즈 값은 제3 신택스 요소를 통해 시그널링되고, 최대 변환 사이즈 값은 제4 신택스 요소를 통해 시그널링되고, 간소화 역변환 사이즈 값은 제5 신택스 요소를 통해 시그널링될 수 있다.
일 예시에서, 제1 신택스 요소는 신택스 요소 Reduced_transform_enabled_flag로 표현될 수 있다. 간소화 변환이 적용된 경우 신택스 요소 Reduced_transform_enabled_flag가 1을 지시하고, 간소화 변환이 적용되지 않은 경우 신택스 요소 Reduced_transform_enabled_flag가 0을 지시할 수 있다. 신택스 요소 Reduced_transform_enabled_flag가 시그널링되지 않는 경우, 신택스 요소 Reduced_transform_enabled_flag의 값은 0으로 추정될 수 있다.
또한, 제2 신택스 요소는 신택스 요소 Reduced_transform_factor로 표현될 수 있다. 신택스 요소 Reduced_transform_factor는 R/N의 값을 지시할 수 있고, 여기서 N은 변환이 적용되는 블록의 한 변의 길이의 제곱 또는 변환이 적용되는 블록 내의 변환 계수들의 총 개수를 의미할 수 있다. R은 N보다 작은 간소화 계수를 의미할 수 있다. 다만 예시는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 Reduced_transform_factor는 R/N이 아니라 R을 지시할 수도 있다. 간소화 역변환 매트릭스의 관점에서 검토하면, R은 간소화 역변환 매트릭스의 열의 개수를 의미하고 N은 간소화 역변환 매트릭스의 행의 개수를 의미하며, 이때 간소화 역변환 매트릭스의 열의 개수가 행의 개수보다 적어야 한다. R은 예를 들어 8, 16, 32 등의 값일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 신택스 요소 Reduced_transform_factor가 시그널링되지 않는 경우, Reduced_transform_factor의 값은 R/N(또는 R)으로 추정될 수 있다.
또한, 제3 신택스 요소는 신택스 요소 min_reduced_transform_size로 표현될 수 있다. 신택스 요소 min_reduced_transform_size가 시그널링되지 않는 경우, min_reduced_transform_size의 값은 0으로 추정될 수 있다.
또한, 제4 신택스 요소는 신택스 요소 max_reduced_transform_size로 표현될 수 있다. 신택스 요소 max_reduced_transform_size가 시그널링되지 않는 경우, max_reduced_transform_size의 값은 0으로 추정될 수 있다.
또한, 제5 신택스 요소는 신택스 요소 reduced_transform_size로 표현될 수 있다. 신택스 요소 reduced_transform_size에 포함되어 시그널링되는 간소화 역변환의 사이즈 값은, 간소화 변환 매트릭스, 즉 변환 커널의 사이즈, 즉 수학식 4 또는 수학식 5에 도시되어 있는 간소화 변환 매트릭스의 사이즈를 나타낼 수 있고, 간소화 변환을 위하여 감소된 차원의 개수를 나타낼 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 신택스 요소 reduced_transform_size가 시그널링되지 않는 경우, reduced_transform_size의 값은 0으로 추정될 수 있다.
대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보가 SPS에 포함되어 시그널링되는 예시는 아래의 표 12와 같다.
Figure PCTKR2019008377-appb-T000012
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들에 대하여 역양자화를 수행하여 변환 계수들을 도출할 수 있다(S1520).
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다(S1530).
일 예시에서, 간소화 역변환은 간소화 역변환 매트릭스를 기반으로 수행될 수 있고, 간소화 역변환 매트릭스는 열의 개수가 행의 개수보다 적은 비정방형 매트릭스일 수 있다.
일 실시예에서, S1530은 변환 인덱스를 디코딩하는 단계, 변환 인덱스를 기반으로 간소화 역변환을 적용할 조건에 해당하는지 여부를 판단하는 단계, 변환 커널을 선택하는 단계 및 간소화 역변환을 적용할 조건에 해당하는 경우, 선택된 변환 커널 및 간소화 팩터를 기반으로 변환 계수들에 대하여 간소화 역변환을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 간소화 역변환 매트릭스의 사이즈는 간소화 팩터를 기반으로 결정될 수 있다.
만약 S1530에 따른 간소화 역변환이 인버스 NSST를 기반으로 하는 경우, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 간소화 역변환을 수행하면 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들이 도출될 수 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 수정된 변환 계수들에 대한 역변환을 기반으로 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S1540).
디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들에 대하여 역 1차변환을 수행할 수 있으며, 이때 역 1차변환은 간소화 역변환이 적용될 수도 있고, 통상적인 분리 변환이 사용될 수도 있다.
일 실시예에 따른 디코딩 장치(300)는, 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들 및 대상 블록에 대한 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성할 수 있다(S1550).
S1530을 참조하면, 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대한 간소화 역변환을 기반으로 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들이 도출되는 것을 확인할 수 있다. 역변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 역변환 매트릭스의 사이즈는 NxN인데 간소화 역변환 매트릭스의 사이즈는 NxR로 감소하므로, 통상의 변환을 수행할 때와 비교하면 간소화 변환을 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 역변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 역변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(NxR)시킬 수 있다. 더불어, 간소화 역변환을 적용할 시 R개의 변환 계수들만을 디코딩하면 되므로, 통상의 역변환이 적용될 때 N개의 변환 계수들을 디코딩해야 하는 것과 비교할 때 대상 블록에 대한 변환 계수들의 총 개수가 N개에서 R개로 감소하여 디코딩 효율이 증가할 수 있다. 정리하면, S1530에 따르면 간소화 역변환을 통해 디코딩 장치(300)의 (역)변환 효율 및 디코딩 효율이 증가할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 16에 개시된 각 단계는 도 2에 개시된 인코딩 장치(200)에 의하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, S1610은 도 2에 개시된 예측부(220)에 의하여 수행될 수 있고, S1620은 도 2에 개시된 감산부(231)에 의하여 수행될 수 있고, S1630 및 S1640은 도 2에 개시된 변환부(232)에 의하여 수행될 수 있고, S1650은 도 2에 개시된 양자화부(233) 및 엔트로피 인코딩부(240)에 의하여 수행될 수 있다. 더불어, S1610 내지 S1650에 따른 동작들은, 도 6 내지 도 10에서 전술된 내용들 중 일부를 기반으로 한 것이다. 따라서, 도 2 및 도 6 내지 도 10에서 전술된 내용과 중복되는 구체적인 내용은 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는, 대상 블록에 적용되는 인트라 예측 모드에 기초하여 예측 샘플들 도출할 수 있다(S1610).
일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는, 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S1620).
일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는, 레지듀얼 샘플에 대한 1차 변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 변환 계수들 도출할 수 있다(S1630). 1차 변환은 복수의 변환 커널들을 통하여 수행될 수 있고, 이 경우, 인트라 예측 모드를 기반으로 변환 커널이 선택될 수 있다.
디코딩 장치(300)는 대상 블록에 대한 변환 계수들에 대하여 NSST를 수행할 수 있으며, 이때 NSST는 간소화 변환을 기반으로 수행되거나, 간소화 변환을 기반으로 하지 않고 수행될 수 있다. NSST가 간소화 변환을 기반으로 수행되면 S1640에 따른 동작과 대응될 수 있다.
일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는, 변환 계수에 대한 간소화 변환(RST)을 기반으로 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들을 도출할 수 있다(S1640). 일 예시에서, 간소화 변환은 간소화 변환 매트릭스를 기반으로 수행될 수 있고, 간소화 변환 매트릭스는 행의 개수가 열의 개수보다 적은 비정방형 매트릭스일 수 있다.
일 실시예에서, S1640은 간소화 변환을 적용할 조건에 해당하는지 여부를 판단하는 단계, 상기 판단을 기반으로 변환 인덱스를 생성 및 인코딩하는 단계, 변환 커널을 선택하는 단계 및 간소화 변환을 적용할 조건에 해당하는 경우, 선택된 변환 커널 및 간소화 팩터를 기반으로 레지듀얼 샘플들에 대하여 간소화 변환을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 간소화 팩터를 기반으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 인코딩 장치(200)는, 대상 블록에 대한 수정된 변환 계수들을 기반으로 양자화를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하고, 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 인코딩할 수 있다(S1660).
보다 구체적으로, 인코딩 장치(200)는 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성하고, 생성된 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 인코딩할 수 있다. 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보를 포함할 수 있다.
일 예시에서, 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는, 간소화 변환이 적용되는지 여부에 대한 정보, 간소화 팩터에 관한 정보, 간소화 변환을 적용하는 최소 변환 사이즈에 대한 정보 및 간소화 변환을 적용하는 최대 변환 사이즈에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
S1640을 참조하면, 레지듀얼 샘플들에 대한 간소화 변환을 기반으로 대상 블록에 대한 변환 계수들이 도출되는 것을 확인할 수 있다. 변환 매트릭스의 사이즈 관점에서 검토하면, 통상의 변환 매트릭스의 사이즈는 NxN인데 간소화 변환 매트릭스의 사이즈는 RxN으로 감소하므로, 통상의 변환을 수행할 때와 비교하면 간소화 변환을 수행할 시 메모리 사용을 R/N 비율로 감소시킬 수 있다. 또한, 통상의 변환 매트릭스를 이용할 때의 곱셈 연산 수 NxN과 비교하면, 간소화 변환 매트릭스를 이용하면 곱셈 연산 수를 R/N 비율로 감소(RxN)시킬 수 있다. 더불어, 간소화 변환이 적용되면 R개의 변환 계수들만이 도출되므로, 통상의 변환이 적용될 때 N개의 변환 계수들이 도출되는 것과 비교할 때 대상 블록에 대한 변환 계수들의 총 개수가 N개에서 R개로 감소하여 인코딩 장치(200)가 디코딩 장치(300)로 전송하는 데이터의 양이 감소할 수 있다. 정리하면, S1640에 따르면 간소화 변환을 통해 인코딩 장치(200)의 변환 효율 및 코딩 효율이 증가할 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타내어진 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명에 따른 인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 예를 들어 TV, 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱박스, 디스플레이 장치 등의 영상 처리를 수행하는 장치에 포함될 수 있다.
본 발명에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 즉, 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 디코딩 장치 및 인코딩 장치는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 예시적으로 나타낸다.
또한, 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.

Claims (12)

  1. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 도출하는 단계;
    상기 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 기반으로 역양자화를 통하여 변환 계수들을 도출하는 단계;
    상기 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 단계;
    상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 및
    상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들 및 상기 대상 블록에 대한 인트라 예측 모드에 기초하여 도출된 예측 샘플들을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 역 RST는 복수의 변환 커널 매트릭스를 포함하는 변환 세트 중에서 선택된 변환 커널 매트릭스를 기반으로 수행되고,
    상기 변환 세트는 상기 대상 블록에 적용되는 상기 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정되고,
    상기 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상 블록은 제1 블록 및 제2 블록을 포함하고,
    상기 제1 블록에 적용되는 제1 인트라 예측 모드와 상기 제2 블록에 적용되는 제2 인트라 예측 모드는 서로 다르고,
    상기 제1 인트라 예측 모드와 상기 제2 인트라 예측 모드에 매핑되는 변환 세트는 동일한 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    5개 이상의 인트라 예측 모드가 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 하는, 영상 디코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수정된 변환 계수들은 대각선 스캔 순서를 기반으로 상기 대상 블록 내에 매핑되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비트스트림 내 SPS(Sequence Parameter Set)에 포함된 상기 역 RST가 적용되는지 여부에 대한 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변환 커널 매트릭스 내 매트릭스 계수는 8비트로 표현되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 역 RST는 상기 대상 블록의 너비 및 높이를 기반으로 결정된 역 4X4 RST 또는 역 8X8 RST을 기반으로 수행될 수 있고,
    상기 역 4X4 RST 또는 상기 역 8X8 RST는 동일한 변환 세트에 기반하여 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  8. 영상 디코딩 장치에 있어서,
    비트스트림으로부터 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들 및 예측에 대한 정보를 도출하는 엔트로피 디코딩부;
    상기 예측에 대한 정보에 포함된 인트라 예측 모드를 기반으로 대상 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 예측부;
    상기 대상 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 기반으로 역양자화를 통하여 변환 계수들을 도출하는 역양자화부;
    상기 변환 계수들에 대한 역 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 역 RST부와 상기 수정된 변환 계수들에 대한 역 1차변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 역 1차변환부를 포함하는 역변환부;
    상기 레지듀얼 샘플들 및 상기 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성하는 가산부를 포함하되,
    상기 역 RST부는 상기 인트라 예측 모드와 매핑 관계를 갖는 변환 세트에 포함되는 변환 커널 매트릭스를 기반으로 역 RST를 수행하고,
    상기 변환 세트는 상기 대상 블록에 적용되는 상기 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정되고,
    상기 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    5개 이상의 인트라 예측 모드가 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 하는, 영상 디코딩 장치.
  10. 영상 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서,
    대상 블록에 적용되는 인트라 예측 모드에 기초하여 예측 샘플들을 도출하는 단계;
    상기 예측 샘플에 기초하여 상기 대상 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계;
    상기 레지듀얼 샘플에 대한 1차 변환을 기반으로 상기 대상 블록에 대한 변환 계수들을 도출하는 단계;
    상기 변환 계수에 대한 RST(reduced secondary transform)을 기반으로 수정된 변환 계수들을 도출하는 단계;
    상기 수정된 변환 계수들 기반으로 양자화를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하는 단계를 포함하되,
    상기 RST는 복수의 변환 커널 매트릭스를 포함하는 변환 세트 중에서 선택된 변환 커널 매트릭스를 기반으로 수행되고,
    상기 변환 세트는 상기 대상 블록에 적용되는 상기 인트라 예측 모드에 따른 매핑 관계에 기반하여 결정되고,
    상기 대상 블록의 인트라 예측 모드를 포함하는 복수의 인트라 예측 모드들은 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 대상 블록은 제1 블록 및 제2 블록을 포함하고,
    상기 제1 블록에 적용되는 제1 인트라 예측 모드와 상기 제2 블록에 적용되는 제2 인트라 예측 모드는 서로 다르고,
    상기 제1 인트라 예측 모드와 상기 제2 인트라 예측 모드에 매핑되는 변환 세트는 동일한 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    5개 이상의 인트라 예측 모드가 하나의 변환 세트에 매핑되는 것을 특징으로 하는, 영상 인코딩 방법.
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