WO2020213976A1 - Bdpcm을 이용한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 - Google Patents

Bdpcm을 이용한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 Download PDF

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    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]

Definitions

  • the present disclosure relates to an image encoding/decoding method and apparatus, and more particularly, by a method and apparatus for encoding/decoding an image using block difference pulse code modulation (BDPCM), and an image encoding method/apparatus of the present disclosure. It relates to a method of transmitting the generated bitstream.
  • BDPCM block difference pulse code modulation
  • a high-efficiency image compression technique is required for effectively transmitting, storing, and reproducing information of high-resolution and high-quality images.
  • An object of the present disclosure is to provide an image encoding/decoding method and apparatus with improved encoding/decoding efficiency.
  • an object of the present disclosure is to provide a method and apparatus for encoding/decoding an image using BDPCM.
  • an object of the present disclosure is to provide a video encoding/decoding method and apparatus for efficiently signaling BDPCM related information.
  • an object of the present disclosure is to provide an image encoding/decoding method and apparatus for performing BDPCM after deriving a prediction direction of BDPCM based on an intra prediction mode or a block size.
  • an object of the present disclosure is to provide an image encoding/decoding method and apparatus for efficiently encoding a residual signal of a block to which BDPCM is applied.
  • an object of the present disclosure is to provide a method for transmitting a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure.
  • an object of the present disclosure is to provide a recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure.
  • an object of the present disclosure is to provide a recording medium storing a bitstream that is received and decoded by an image decoding apparatus according to the present disclosure and used for image restoration.
  • An image decoding method is an image decoding method performed by an image decoding apparatus, and includes first information indicating whether block difference pulse code modulation (BDPCM) is applied to an intra-predicted current block. Parsing from a bitstream, when the first information indicates that BDPCM is applied to the current block, determining a prediction direction of BDPCM for the current block, and based on the determined prediction direction of the BDPCM, the current Generating a residual block of a block, generating a prediction block of the current block by performing intra prediction based on an intra prediction mode of the current block, and based on the residual block and the prediction block, the It may include the step of restoring the current block.
  • BDPCM block difference pulse code modulation
  • the first information is parsed only when a non-zero residual signal exists in the current block, and when a non-zero residual signal does not exist in the current block, the first information It may be determined that parsing of the first information is skipped and BDPCM is not applied to the current block.
  • whether there is a non-zero residual signal in the current block may be determined based on information parsed from the bitstream.
  • the prediction direction of the BDPCM may be determined based on second information parsed from the bitstream.
  • the prediction direction of the BDPCM and the prediction direction of the intra prediction mode may be the same.
  • the prediction direction of the BDPCM may be determined based on the intra prediction mode.
  • the prediction direction of the BDPCM when the prediction direction of the intra prediction mode is a vertical direction, the prediction direction of the BDPCM is determined as a vertical direction, and when the prediction direction of the intra prediction mode is a horizontal direction, the BDPCM A prediction direction of is determined in a horizontal direction, and when the intra prediction mode is a non-directional mode, the prediction direction of the BDPCM may be determined in a predetermined direction.
  • the predetermined direction may be a predefined direction or a direction derived based on information signaled at a higher level of the current block.
  • the prediction direction of the BDPCM may be determined based on the size of the current block.
  • the prediction direction of the BDPCM when the width of the current block is W and the height is H, when W is greater than H, the prediction direction of the BDPCM is determined in the horizontal direction, and when H is greater than W , The prediction direction of the BDPCM may be determined in a vertical direction.
  • the prediction direction of the BDPCM when the width of the current block is W and the height is H, and when W/H is greater than or equal to a predetermined integer N, the prediction direction of the BDPCM is determined as a vertical direction, and W/ When H is less than 1/N, the prediction direction of the BDPCM may be determined in a horizontal direction.
  • An image decoding apparatus includes a memory and at least one processor, and the at least one processor parses first information indicating whether BDPCM is applied to the intra-predicted current block from the bitstream. And, when the first information indicates that BDPCM is applied to the current block, a prediction direction of BDPCM for the current block is determined, and a residual block of the current block based on the determined prediction direction of the BDPCM. And performing intra prediction based on the intra prediction mode of the current block to generate a prediction block of the current block, and reconstruct the current block based on the residual block and the prediction block.
  • a video encoding method includes determining whether BDPCM is applied to a current block, and determining a prediction direction of BDPCM for the current block when BDPCM is applied to the current block. Generating a prediction block of the current block by performing intra prediction based on the intra prediction mode of the current block, generating a residual block of the current block based on the prediction block, the determined BDPCM It may include encoding a residual block of the current block based on the prediction direction of, and encoding first information indicating whether BDPCM is applied to the current block.
  • the prediction direction of the BDPCM and the prediction direction of the intra prediction mode may be the same.
  • a transmission method may transmit a bitstream generated by the image encoding apparatus or image encoding method of the present disclosure.
  • a computer-readable recording medium may store a bitstream generated by the image encoding method or image encoding apparatus of the present disclosure.
  • an image encoding/decoding method and apparatus with improved encoding/decoding efficiency may be provided.
  • a method and apparatus for encoding/decoding an image using BDPCM may be provided.
  • an image encoding/decoding method and apparatus for efficiently signaling BDPCM related information may be provided.
  • an image encoding/decoding method and apparatus for performing BDPCM may be provided.
  • an image encoding/decoding method and apparatus for efficiently encoding a residual signal of a block to which BDPCM is applied may be provided.
  • a method for transmitting a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure may be provided.
  • a recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method or apparatus according to the present disclosure may be provided.
  • a recording medium may be provided that stores a bitstream that is received and decoded by the image decoding apparatus according to the present disclosure and used for image restoration.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a video coding system to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image encoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an image decoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of a video decoding procedure applicable to an embodiment according to the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of an image encoding procedure applicable to an embodiment according to the present disclosure.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a video/video encoding method based on intra prediction.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an exemplary configuration of an intra prediction unit 185 according to the present disclosure.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a video/video decoding method based on intra prediction.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an exemplary configuration of an intra prediction unit 265 according to the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an intra prediction direction according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an intra prediction direction according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method of encoding a residual sample of BDPCM according to the present disclosure.
  • FIG. 13 shows a modified quantized residual block generated by performing BDPCM of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure for encoding a current block by applying BDPCM in an image encoding apparatus.
  • 15 is a flowchart illustrating a procedure for restoring a current block by applying BDPCM in an image decoding apparatus.
  • 16 is a diagram schematically showing information on BDPCM included in the syntax structure of the current block.
  • 17 is a flowchart illustrating a method of encoding/decoding BDPCM related information according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of inducing a prediction direction of a BDPCM based on an intra prediction direction of a current block according to another embodiment of the present disclosure.
  • 19 is a flowchart illustrating a method of inducing an intra prediction mode of a current block based on a prediction direction of BDPCM according to another embodiment of the present disclosure.
  • 20 is a flowchart illustrating a method of inducing a prediction direction of a BDPCM based on the size of a current block according to another embodiment of the present disclosure.
  • 21 is a diagram for describing a CABAC entropy encoding method.
  • 22 and 23 are diagrams for explaining a template for a block to which BDPCM is applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • 24 is a flowchart illustrating a method of defining a template and deriving a context model or a Rice parameter in consideration of a prediction direction of BDPCM according to the present disclosure.
  • 25 and 26 are diagrams for explaining a template for a block to which BDPCM is applied according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating a method for defining a template in consideration of a line of BDPCM and deriving a context model or a Rice parameter according to the present disclosure.
  • 28 and 29 are diagrams for describing a template for a block to which BDPCM is applied, according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating a method of defining a template and deriving a context model or a Rice parameter in consideration of whether surrounding pixels are included in the first line of the BDPCM according to the present disclosure.
  • 31 and 32 are diagrams for explaining a template for a block to which BDPCM is applied, according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 33 is a flowchart illustrating a method of defining a template and deriving a context model or a Rice parameter in consideration of whether a prediction direction of BDPCM and surrounding pixels are included in the first line of BDPCM according to the present disclosure.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment of the present disclosure can be applied.
  • first and second are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, and do not limit the order or importance of the components unless otherwise stated. Accordingly, within the scope of the present disclosure, a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment, and similarly, a second component in one embodiment is a first component in another embodiment. It can also be called.
  • components that are distinguished from each other are intended to clearly describe each feature, and do not necessarily mean that the components are separated. That is, a plurality of components may be integrated to be formed in one hardware or software unit, or one component may be distributed in a plurality of hardware or software units. Therefore, even if not stated otherwise, such integrated or distributed embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • the components described in various embodiments do not necessarily mean essential components, and some may be optional components. Accordingly, an embodiment consisting of a subset of components described in an embodiment is also included in the scope of the present disclosure. In addition, embodiments including other elements in addition to the elements described in the various embodiments are included in the scope of the present disclosure.
  • the present disclosure relates to encoding and decoding of an image, and terms used in the present disclosure may have a common meaning commonly used in the technical field to which the present disclosure belongs unless newly defined in the present disclosure.
  • a "picture” generally means a unit representing one image in a specific time zone, and a slice/tile/subpicture is a coding unit constituting a part of a picture.
  • One picture may be composed of one or more slices/tiles/subpictures.
  • a slice/tile/subpicture may include one or more coding tree units (CTU).
  • CTU coding tree units
  • pixel or “pel” may mean a minimum unit constituting one picture (or image).
  • sample may be used as a term corresponding to a pixel.
  • a sample may generally represent a pixel or a value of a pixel, may represent only a pixel/pixel value of a luma component, or may represent only a pixel/pixel value of a chroma component.
  • unit may represent a basic unit of image processing.
  • the unit may include at least one of a specific area of a picture and information related to the corresponding area.
  • the unit may be used interchangeably with terms such as “sample array”, “block”, or “area” depending on the case.
  • the MxN block may include samples (or sample arrays) consisting of M columns and N rows, or a set (or array) of transform coefficients.
  • current block may mean one of “current coding block”, “current coding unit”, “coding object block”, “decoding object block”, or “processing object block”.
  • current block may mean “current prediction block” or “prediction target block”.
  • transformation inverse transformation
  • quantization inverse quantization
  • current block may mean “current transform block” or “transform target block”.
  • filtering is performed, “current block” may mean “block to be filtered”.
  • current block may mean “a luma block of the current block” unless explicitly stated as a chroma block.
  • the "chroma block of the current block” may be expressed by including an explicit description of a chroma block, such as “chroma block” or "current chroma block”.
  • FIG. 1 shows a video coding system according to this disclosure.
  • a video coding system may include an encoding device 10 and a decoding device 20.
  • the encoding device 10 may transmit the encoded video and/or image information or data in a file or streaming format to the decoding device 20 through a digital storage medium or a network.
  • the encoding apparatus 10 may include a video source generator 11, an encoder 12, and a transmission unit 13.
  • the decoding apparatus 20 may include a receiving unit 21, a decoding unit 22, and a rendering unit 23.
  • the encoder 12 may be referred to as a video/image encoder, and the decoder 22 may be referred to as a video/image decoder.
  • the transmission unit 13 may be included in the encoding unit 12.
  • the receiving unit 21 may be included in the decoding unit 22.
  • the rendering unit 23 may include a display unit, and the display unit may be configured as a separate device or an external component.
  • the video source generator 11 may acquire a video/image through a process of capturing, synthesizing, or generating a video/image.
  • the video source generator 11 may include a video/image capturing device and/or a video/image generating device.
  • the video/image capture device may include, for example, one or more cameras, a video/image archive including previously captured video/images, and the like.
  • the video/image generating device may include, for example, a computer, a tablet and a smartphone, and may (electronically) generate a video/image.
  • a virtual video/image may be generated through a computer or the like, and in this case, a video/image capturing process may be substituted as a process of generating related data.
  • the encoder 12 may encode an input video/image.
  • the encoder 12 may perform a series of procedures such as prediction, transformation, and quantization for compression and encoding efficiency.
  • the encoder 12 may output encoded data (coded video/image information) in a bitstream format.
  • the transmission unit 13 may transmit the encoded video/image information or data output in the form of a bitstream to the receiving unit 21 of the decoding apparatus 20 through a digital storage medium or a network in a file or streaming form.
  • Digital storage media may include various storage media such as USB, SD, CD, DVD, Blu-ray, HDD, and SSD.
  • the transmission unit 13 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 receiving unit 21 may extract/receive the bitstream from the storage medium or network and transmit it to the decoding unit 22.
  • the decoder 22 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 encoder 12.
  • the rendering unit 23 may render the decoded video/image.
  • the rendered video/image may be displayed through the display unit.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image encoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • the image encoding apparatus 100 includes an image segmentation unit 110, a subtraction unit 115, a transform unit 120, a quantization unit 130, an inverse quantization unit 140, and an inverse transform unit ( 150), an addition unit 155, a filtering unit 160, a memory 170, an inter prediction unit 180, an intra prediction unit 185, and an entropy encoding unit 190.
  • the inter prediction unit 180 and the intra prediction unit 185 may be collectively referred to as a “prediction unit”.
  • the transform unit 120, the quantization unit 130, the inverse quantization unit 140, and the inverse transform unit 150 may be included in a residual processing unit.
  • the residual processing unit may further include a subtraction unit 115.
  • All or at least some of the plurality of constituent units constituting the image encoding apparatus 100 may be implemented as one hardware component (eg, an encoder or a processor) according to embodiments.
  • the memory 170 may include a decoded picture buffer (DPB), and may be implemented by a digital storage medium.
  • DPB decoded picture buffer
  • the image dividing unit 110 may divide an input image (or picture, frame) input to the image encoding apparatus 100 into one or more processing units.
  • the processing unit may be referred to as a coding unit (CU).
  • the coding unit is a coding tree unit (CTU) or a largest coding unit (LCU) recursively according to a QT/BT/TT (Quad-tree/binary-tree/ternary-tree) structure ( It can be obtained by dividing recursively.
  • one coding unit may be divided into a plurality of coding units of a deeper depth based on a quad tree structure, a binary tree structure, and/or a ternary tree structure.
  • a quad tree structure may be applied first, and a binary tree structure and/or a ternary tree structure may be applied later.
  • the coding procedure according to the present disclosure may be performed based on the final coding unit that is no longer divided.
  • the largest coding unit may be directly used as the final coding unit, or a coding unit of a lower depth obtained by dividing the largest coding unit may be used as the final cornet unit.
  • the coding procedure may include a procedure such as prediction, transformation, and/or restoration described later.
  • the processing unit of the coding procedure may be a prediction unit (PU) or a transform unit (TU).
  • Each of the prediction unit and the transform unit may be divided or partitioned from the final coding unit.
  • the prediction unit may be a unit of sample prediction
  • the transform unit may be a unit for inducing a transform coefficient and/or a unit for inducing a residual signal from the transform coefficient.
  • the prediction unit (inter prediction unit 180 or intra prediction unit 185) performs prediction on a block to be processed (current block), and generates a predicted block including prediction samples for the current block. Can be generated.
  • the prediction unit may determine whether intra prediction or inter prediction is applied in units of the current block or CU.
  • the prediction unit may generate various information on prediction of the current block and transmit it to the entropy encoding unit 190.
  • the information on prediction may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the intra prediction unit 185 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the referenced samples may be located in a neighborhood of the current block or may be located away from each other according to an intra prediction mode and/or an intra prediction technique.
  • the intra prediction modes may include a plurality of non-directional modes and a plurality of directional modes.
  • the non-directional mode may include, for example, a DC mode and a planar mode (Planar mode).
  • the directional mode may include, for example, 33 directional prediction modes or 65 directional prediction modes, depending on the degree of detail of the prediction direction. However, this is an example, and more or less directional prediction modes may be used depending on the setting.
  • the intra prediction unit 185 may determine a prediction mode applied to the current block by using the prediction mode applied to the neighboring block.
  • the inter prediction unit 180 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on a correlation between motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing 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 from each other.
  • the temporal neighboring block may be referred to as a collocated reference block, a collocated CU (colCU), or the like.
  • a reference picture including the temporal neighboring block may be referred to as a collocated picture (colPic).
  • the inter prediction unit 180 constructs a motion information candidate list based on neighboring blocks, and provides information indicating which candidate is used to derive a motion vector and/or a reference picture index of the current block. Can be generated. Inter prediction may be performed based on various prediction modes.
  • the inter prediction unit 180 may use motion information of a neighboring block as motion information of a current block.
  • a residual signal may not be transmitted.
  • motion vector prediction (MVP) mode motion vectors of neighboring blocks are used as motion vector predictors, and indicators for motion vector difference and motion vector predictors ( indicator) to signal the motion vector of the current block.
  • the motion vector difference may mean a difference between a motion vector of a current block and a motion vector predictor.
  • the prediction unit may generate a prediction signal based on various prediction methods and/or prediction techniques to be described later. For example, the prediction unit may apply intra prediction or inter prediction for prediction of the current block, and may simultaneously apply intra prediction and inter prediction. A prediction method in which intra prediction and inter prediction are applied simultaneously for prediction of a current block may be called combined inter and intra prediction (CIIP). Also, the prediction unit may perform intra block copy (IBC) for prediction of the current block. The intra block copy may be used for content image/movie coding such as games, such as, for example, screen content coding (SCC). IBC is a method of predicting a current block by using a reference block that has been reconstructed in a current picture located a predetermined distance from the current block.
  • CIIP combined inter and intra prediction
  • IBC intra block copy
  • the intra block copy may be used for content image/movie coding such as games, such as, for example, screen content coding (SCC).
  • IBC is a method of predicting a current block by using
  • the position of the reference block in the current picture may be encoded as a vector (block vector) corresponding to the predetermined distance.
  • IBC basically performs prediction in the current picture, but may be performed similarly to inter prediction in that it derives a reference block in the current picture. That is, the IBC may use at least one of the inter prediction techniques described in this disclosure.
  • the prediction signal generated through the prediction unit may be used to generate a reconstructed signal or may be used to generate a residual signal.
  • the subtraction unit 115 subtracts the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit from the input image signal (original block, original sample array), and subtracts a residual signal (remaining block, residual sample array). ) Can be created.
  • the generated residual signal may be transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may generate transform coefficients by applying a transform technique to the residual signal.
  • the transformation technique uses at least one of DCT (Discrete Cosine Transform), DST (Discrete Sine Transform), KLT (Karhunen-Loeve Transform), GBT (Graph-Based Transform), or CNT (Conditionally Non-linear Transform).
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • DST Discrete Sine Transform
  • KLT Kerhunen-Loeve Transform
  • GBT Graph-Based Transform
  • CNT Conditionally Non-linear Transform
  • GBT refers to the transformation obtained from this graph when the relationship information between pixels is expressed in a graph.
  • CNT refers to a transformation obtained based on generating a prediction signal using all previously reconstructed pixels.
  • the conversion process may be applied to a block of pixels having the same size of a square, or may be applied to a block of a variable size other than a square.
  • the quantization unit 130 may quantize the transform coefficients and transmit the quantization to the entropy encoding unit 190.
  • the entropy encoding unit 190 may encode a quantized signal (information on quantized transform coefficients) and output it as a bitstream.
  • the information on the quantized transform coefficients may be called residual information.
  • the quantization unit 130 may rearrange the quantized transform coefficients in the form of a block into a one-dimensional vector form based on a coefficient scan order, and the quantized transform coefficients in the form of the one-dimensional vector It is also possible to generate information about transform coefficients.
  • the entropy encoding unit 190 may perform various encoding methods such as exponential Golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC).
  • the entropy encoding unit 190 may encode together or separately information necessary for video/image restoration (eg, values of syntax elements) in addition to quantized transform coefficients.
  • the encoded information (eg, encoded video/video information) may be transmitted or stored in a bitstream format in units of network abstraction layer (NAL) units.
  • the video/video information may further include information on 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/video information may further include general constraint information.
  • the signaling information, transmitted information, and/or syntax elements mentioned in the present disclosure may be encoded through the above-described encoding procedure and included in the bitstream.
  • the bitstream may be transmitted through 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, and SSD.
  • a transmission unit (not shown) for transmitting the signal output from the entropy encoding unit 190 and/or a storage unit (not shown) for storing may be provided as an inner/outer element of the image encoding apparatus 100, or transmission The unit may be provided as a component of the entropy encoding unit 190.
  • the quantized transform coefficients output from the quantization unit 130 may be used to generate a residual signal.
  • a residual signal residual block or residual samples
  • inverse quantization and inverse transform residual transforms
  • the addition unit 155 adds the reconstructed residual signal to the prediction signal output from the inter prediction unit 180 or the intra prediction unit 185 to obtain a reconstructed signal (a reconstructed picture, a reconstructed block, and a reconstructed sample array). Can be generated.
  • a reconstructed signal (a reconstructed picture, a reconstructed block, and a reconstructed sample array).
  • the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the addition unit 155 may be referred to as a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, and may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described later.
  • the filtering unit 160 may apply filtering to the reconstructed signal to improve subjective/objective image quality.
  • the filtering unit 160 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 170, specifically, the DPB of the memory 170. Can be saved on.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the filtering unit 160 may generate a variety of filtering information and transmit it to the entropy encoding unit 190 as described later in the description of each filtering method.
  • the filtering information may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream.
  • the modified reconstructed picture transmitted to the memory 170 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the image encoding apparatus 100 may avoid prediction mismatch between the image encoding apparatus 100 and the image decoding apparatus, and may improve encoding efficiency.
  • the DPB in the memory 170 may store a reconstructed picture modified to be used as a reference picture in the inter prediction unit 180.
  • the memory 170 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or encoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 180 to be used as motion information of spatial neighboring blocks or motion information of temporal neighboring blocks.
  • the memory 170 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may transmit the reconstructed samples to the intra prediction unit 185.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an image decoding apparatus to which an embodiment according to the present disclosure can be applied.
  • the image decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an addition unit 235, a filtering unit 240, and a memory 250. ), an inter prediction unit 260 and an intra prediction unit 265 may be included.
  • the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be collectively referred to as a “prediction unit”.
  • the inverse quantization unit 220 and the inverse transform unit 230 may be included in the residual processing unit.
  • All or at least some of the plurality of constituent units constituting the image decoding apparatus 200 may be implemented as one hardware component (eg, a decoder or a processor) according to embodiments.
  • the memory 170 may include a DPB and may be implemented by a digital storage medium.
  • the image decoding apparatus 200 receiving a bitstream including video/image information may reconstruct an image by performing a process corresponding to the process performed by the image encoding apparatus 100 of FIG. 2.
  • the image decoding apparatus 200 may perform decoding using a processing unit applied in the image encoding apparatus.
  • the processing unit of decoding may be, for example, a coding unit.
  • the coding unit may be a coding tree unit or may be obtained by dividing the largest coding unit.
  • the reconstructed image signal decoded and output through the image decoding apparatus 200 may be reproduced through a reproduction device (not shown).
  • the image decoding apparatus 200 may receive a signal output from the image encoding apparatus of FIG. 2 in the form of a bitstream.
  • the received signal may be decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the entropy decoding unit 210 may parse the bitstream to derive information (eg, video/video information) necessary for image restoration (or picture restoration).
  • the video/video information may further include information on 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/video information may further include general constraint information.
  • the image decoding apparatus may additionally use information on the parameter set and/or the general restriction information to decode an image.
  • the signaling information, received information and/or syntax elements mentioned in the present disclosure may be obtained from the bitstream by being decoded through the decoding procedure.
  • the entropy decoding unit 210 decodes information in the bitstream based on a coding method such as exponential Golomb coding, CAVLC, or CABAC, and a value of a syntax element required for image restoration, a quantized value of a transform coefficient related to a residual. Can be printed.
  • the CABAC entropy decoding method receives a bin corresponding to each syntax element in a bitstream, and includes information on the syntax element to be decoded, information on decoding information of a neighboring block and a block to be decoded, or information on a symbol/bin decoded in a previous step.
  • the context model is determined by using and, according to the determined context model, the probability of occurrence of bins is predicted to perform arithmetic decoding of bins to generate symbols corresponding to the values of each syntax element. I can.
  • the CABAC entropy decoding method may update the context model using information of the decoded symbol/bin for the context model of the next symbol/bin after the context model is determined.
  • the entropy decoding unit 210 Among the information decoded by the entropy decoding unit 210, information on prediction is provided to the prediction unit (inter prediction unit 260 and intra prediction unit 265), and the register on which entropy decoding is performed by the entropy decoding unit 210 Dual values, that is, quantized transform coefficients and related parameter information may be input to the inverse quantization unit 220. In addition, information about filtering among information decoded by the entropy decoding unit 210 may be provided to the filtering unit 240.
  • a receiving unit for receiving a signal output from the image encoding device may be additionally provided as an inner/outer element of the image decoding device 200, or the receiving unit is provided as a component of the entropy decoding unit 210 It could be.
  • the video decoding apparatus may include an information decoder (video/video/picture information decoder) and/or a sample decoder (video/video/picture sample decoder).
  • the information decoder may include an entropy decoding unit 210, and the sample decoder includes an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an addition unit 235, a filtering unit 240, a memory 250, It may include at least one of the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265.
  • the inverse quantization unit 220 may inverse quantize the quantized transform coefficients and output transform coefficients.
  • the inverse quantization unit 220 may rearrange the quantized transform coefficients into a two-dimensional block shape. In this case, the rearrangement may be performed based on a coefficient scan order performed by the image encoding apparatus.
  • the inverse quantization unit 220 may perform inverse quantization on quantized transform coefficients by using a quantization parameter (eg, quantization step size information) and obtain transform coefficients.
  • a quantization parameter eg, quantization step size information
  • the inverse transform unit 230 may inversely transform 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 prediction information output from the entropy decoding unit 210, and determine a specific intra/inter prediction mode (prediction technique). I can.
  • the prediction unit can generate the prediction signal based on various prediction methods (techniques) described later.
  • the intra prediction unit 265 may predict the current block by referring to samples in the current picture.
  • the description of the intra prediction unit 185 may be equally applied to the intra prediction unit 265.
  • the inter prediction unit 260 may derive a predicted block for the current block based on a reference block (reference sample array) specified by a motion vector on the reference picture.
  • motion information may be predicted in units of blocks, subblocks, or samples based on a correlation between motion information between a neighboring block and a current block.
  • the motion information may include a motion vector and a reference picture index.
  • the motion information may further include inter prediction direction (L0 prediction, L1 prediction, Bi prediction, etc.) information.
  • the neighboring block may include a spatial neighboring block existing in the current picture and a temporal neighboring block existing in the reference picture.
  • the inter prediction unit 260 may construct a motion information candidate list based on neighboring blocks, and derive a motion vector and/or a reference picture index of the current block based on the received candidate selection information.
  • Inter prediction may be performed based on various prediction modes (techniques), and the information about the prediction may include information indicating a mode (technique) of inter prediction for the current block.
  • the addition unit 235 is reconstructed by adding the obtained residual signal to the prediction signal (predicted block, prediction sample array) output from the prediction unit (including the inter prediction unit 260 and/or the intra prediction unit 265). Signals (restored pictures, reconstructed blocks, reconstructed sample arrays) can be generated. When there is no residual for a block to be processed, such as when the skip mode is applied, the predicted block may be used as a reconstructed block.
  • the description of the addition unit 155 may be equally applied to the addition unit 235.
  • the addition unit 235 may be referred to as a restoration unit or a restoration block generation unit.
  • the generated reconstructed signal may be used for intra prediction of the next processing target block in the current picture, and may be used for inter prediction of the next picture through filtering as described later.
  • the filtering unit 240 may apply filtering to the reconstructed signal to improve subjective/objective image quality.
  • the filtering unit 240 may generate a modified reconstructed picture by applying various filtering methods to the reconstructed picture, and the modified reconstructed picture may be converted to the memory 250, specifically the DPB of the memory 250. Can be saved on.
  • the various filtering methods may include, for example, deblocking filtering, sample adaptive offset, adaptive loop filter, bilateral filter, and the like.
  • the (modified) reconstructed picture stored in the DPB of the memory 250 may be used as a reference picture in the inter prediction unit 260.
  • the memory 250 may store motion information of a block from which motion information in a current picture is derived (or decoded) and/or motion information of blocks in a picture that have already been reconstructed.
  • the stored motion information may be transmitted to the inter prediction unit 260 to be used as motion information of a spatial neighboring block or motion information of a temporal neighboring block.
  • the memory 250 may store reconstructed samples of reconstructed blocks in the current picture, and may be transmitted to the intra prediction unit 265.
  • embodiments described in the filtering unit 160, the inter prediction unit 180, and the intra prediction unit 185 of the image encoding apparatus 100 are respectively the filtering unit 240 of the image decoding apparatus 200, The same or corresponding to the inter prediction unit 260 and the intra prediction unit 265 may be applied.
  • pictures constituting the video/video may be encoded/decoded according to a series of decoding orders.
  • a picture order corresponding to an output order of a decoded picture may be set differently from the decoding order, and based on this, not only forward prediction but also backward prediction may be performed during inter prediction.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of a video decoding procedure applicable to an embodiment according to the present disclosure.
  • step S410 may be performed by the entropy decoding unit 210 of the image decoding apparatus
  • step S420 may be performed by the prediction units 260 and 265
  • step S430 may be performed by the residual processing units 220 and 230
  • step S440 may be performed by the adding unit 235
  • step S450 may be performed by the filtering unit 240.
  • Step S410 may include the information decoding (parsing) procedure described in the present disclosure
  • step S420 may include the inter/intra prediction procedure described in the present disclosure
  • step S430 may include the residual processing described in the present disclosure.
  • a procedure may be included, and step S440 may include a block/picture restoration procedure described in the present disclosure, and step S450 may include an in-loop filtering procedure described in the present disclosure.
  • the image decoding procedure is schematically a procedure for obtaining image/video information (through decoding) from a bitstream (S410), an image (picture) restoration procedure (S420 to S440), and a reconstructed image (picture). It may include an in-loop filtering procedure (S450) for.
  • the image restoration procedure is based on prediction samples obtained through inter/intra prediction (S420) and residual samples obtained through a residual processing (S430, inverse quantization and/or inverse transformation of a quantized transform coefficient). Can be done.
  • a modified reconstructed picture may be generated through an in-loop filtering procedure (S450) for the reconstructed picture generated through the image restoration procedure, and the modified reconstructed picture may be output as a decoded picture.
  • the in-loop filtering procedure includes a deblocking filtering procedure, a sample adaptive offset (SAO) procedure, an adaptive loop filter (ALF) procedure, and/or a bi-lateral filter procedure, as described above.
  • the deblocking filtering procedure may be sequentially applied, or all of them may be sequentially applied.
  • SAO sample adaptive offset
  • ALF adaptive loop filter
  • bi-lateral filter procedure may be sequentially applied, or all of them may be sequentially applied.
  • SAO sample adaptive offset
  • ALF adaptive loop filter
  • bi-lateral filter procedure may be sequentially applied, or all of them may be sequentially applied.
  • the SAO procedure may be performed after the deblocking filtering procedure is applied to the reconstructed picture.
  • the ALF procedure may be performed. This can be similarly performed in an image encoding apparatus.
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of an image encoding procedure applicable to an embodiment according to the present disclosure.
  • step S510 may be performed by the prediction units 180 and 185 of the image encoding apparatus
  • step S520 may be performed by the residual processing units 115, 120 and 130
  • step S530 may be performed by the entropy encoding unit. It can be done at 190.
  • Step S510 may include the inter/intra prediction procedure described in this disclosure
  • step S520 may include the residual processing procedure described in this disclosure
  • step S530 includes the information encoding procedure described in this disclosure can do.
  • the image encoding procedure is not only a procedure of encoding information for picture restoration (ex. prediction information, residual information, partitioning information, etc.) and outputting it in a bitstream format, as well as a reconstructed picture for a current picture.
  • a procedure of generating and applying in-loop filtering to a reconstructed picture may be included.
  • the image encoding apparatus may derive (modified) residual samples from the quantized transform coefficients through the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 150, and prediction samples that are outputs of step S510 and the (modified) A reconstructed picture may be generated based on the residual samples.
  • the reconstructed picture generated in this way may be the same as the reconstructed picture generated by the above-described video decoding apparatus.
  • a modified reconstructed picture can be generated through an in-loop filtering procedure for the reconstructed picture, which can be stored in a decoded picture buffer (DPB) 170 or a memory, and, as in the case of a video decoding apparatus, a subsequent picture It can be used as a reference picture in an inter prediction procedure upon encoding of. As described above, in some cases, some or all of the in-loop filtering procedure may be omitted.
  • DPB decoded picture buffer
  • (in-loop) filtering-related information may be encoded by the entropy encoding unit 190 and output in the form of a bitstream, and the image decoding apparatus
  • the in-loop filtering procedure may be performed in the same way as the image encoding apparatus.
  • noise generated during video/video coding such as blocking artifacts and ringing artifacts can be reduced, and subjective/objective visual quality can be improved.
  • the image encoding device and the image decoding device can derive the same prediction result, increase the reliability of picture coding, and must be transmitted for picture coding. You can reduce the amount of data you need
  • the image decoding apparatus may perform an image (picture) restoration procedure.
  • a reconstructed block may be generated based on intra prediction/inter prediction for each block, and a reconstructed picture including the reconstructed blocks may be generated.
  • the current picture/slice/tile group is an I picture/slice/tile group
  • blocks included in the current picture/slice/tile group may be reconstructed based only on intra prediction.
  • the current picture/slice/tile group is a P or B picture/slice/tile group
  • blocks included in the current picture/slice/tile group may be reconstructed based on intra prediction or inter prediction.
  • inter prediction may be applied to some blocks in the current picture/slice/tile group, and intra prediction may be applied to the remaining blocks.
  • the color component of a picture may include a luma component and a chroma component, and methods and embodiments according to the present disclosure may be applied to the luma component and the chroma component unless explicitly limited in the present disclosure.
  • Intra prediction may indicate prediction of generating prediction samples for a current block based on reference samples in a picture (hereinafter, referred to as a current picture) to which the current block belongs.
  • a current picture a picture to which the current block belongs.
  • surrounding reference samples to be used for intra prediction of the current block may be derived.
  • the neighboring reference samples of the current block are a sample adjacent to the left boundary of the current block of size nWxnH, a total of 2xnH samples adjacent to the bottom-left, and a sample adjacent to the top boundary of the current block. And a total of 2xnW samples adjacent to the top-right side and one sample adjacent to the top-left side of the current block.
  • the peripheral reference samples of the current block may include a plurality of columns of upper peripheral samples and a plurality of rows of left peripheral samples.
  • the neighboring reference samples of the current block are a total of nH samples adjacent to the right boundary of the current block of size nWxnH, a total of nW samples adjacent to the bottom boundary of the current block, and the lower right side of the current block. It may include one sample adjacent to (bottom-right).
  • the decoder may construct neighboring reference samples to be used for prediction by substituting samples that are not available with available samples.
  • surrounding reference samples to be used for prediction may be configured through interpolation of available samples.
  • a prediction sample can be derived based on an average or interpolation of neighboring reference samples of the current block, and (ii) neighboring reference samples of the current block Among them, the prediction sample may be derived based on a reference sample existing in a specific (prediction) direction with respect to the prediction sample.
  • it may be called a non-directional mode or a non-angular mode
  • it may be called a directional mode or an angular mode.
  • LIP linear interpolation intra prediction
  • chroma prediction samples may be generated based on luma samples using a linear model. This case may be referred to as LM (Linear Model) mode.
  • LM Linear Model
  • a temporary prediction sample of the current block is derived based on the filtered surrounding reference samples, and at least one of the existing surrounding reference samples, that is, unfiltered surrounding reference samples, derived according to the intra prediction mode.
  • a prediction sample of the current block may be derived by weighted sum of a reference sample and the temporary prediction sample. This case may be called PDPC (Position dependent intra prediction).
  • a reference sample line having the highest prediction accuracy among the neighboring multi-reference sample lines of the current block may be selected, and a prediction sample may be derived using a reference sample positioned in the prediction direction from the corresponding line.
  • information on the used reference sample line eg, intra_luma_ref_idx
  • MRL multi-reference line intra prediction
  • reference samples may be derived from a reference sample line directly adjacent to the current block, and in this case, information about the reference sample line may not be signaled.
  • the current block may be divided into vertical or horizontal subpartitions, and intra prediction may be performed for each subpartition based on the same intra prediction mode.
  • neighboring reference samples of intra prediction may be derived for each subpartition. That is, a reconstructed sample of the previous subpartition in the encoding/decoding order may be used as a neighboring reference sample of the current subpartition.
  • the intra prediction mode for the current block is equally applied to the subpartitions, but by deriving and using neighboring reference samples in units of the subpartitions, intra prediction performance may be improved in some cases.
  • This prediction method may be referred to as intra sub-partitions (ISP) or ISP-based intra prediction.
  • intra prediction techniques may be referred to in various terms such as an intra prediction type or an additional intra prediction mode in distinction from a directional or non-directional intra prediction mode.
  • the intra prediction technique may include at least one of the aforementioned LIP, LM, PDPC, MRL, and ISP.
  • the general intra prediction method excluding specific intra prediction types such as LIP, LM, PDPC, MRL, and ISP may be referred to as a normal intra prediction type.
  • the normal intra prediction type may be generally applied when the specific intra prediction type as described above is not applied, and prediction may be performed based on the aforementioned intra prediction mode. Meanwhile, post-processing filtering may be performed on the derived prediction samples as necessary.
  • the intra prediction procedure may include determining an intra prediction mode/type, deriving a neighboring reference sample, and deriving an intra prediction mode/type based prediction sample. Also, a post-filtering step may be performed on the derived prediction samples as necessary.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a video/video encoding method based on intra prediction.
  • the encoding method of FIG. 6 may be performed by the video encoding apparatus of FIG. 2. Specifically, step S610 may be performed by the intra prediction unit 185, and step S620 may be performed by the residual processing unit. Specifically, step S620 may be performed by the subtraction unit 115. Step S630 may be performed by the entropy encoding unit 190.
  • the prediction information of step S630 may be derived by the intra prediction unit 185, and the residual information of step S630 may be derived by the residual processing unit.
  • the residual information is information on the residual samples.
  • the residual information may include information on quantized transform coefficients for the residual samples.
  • the residual samples may be derived as transform coefficients through the transform unit 120 of the image encoding apparatus, and the transform coefficients may be derived as quantized transform coefficients through the quantization unit 130.
  • Information about the quantized transform coefficients may be encoded by the entropy encoding unit 190 through a residual coding procedure.
  • the image encoding apparatus may perform intra prediction on the current block (S610).
  • the video encoding apparatus determines an intra prediction mode/type for the current block, derives neighboring reference samples of the current block, and then generates prediction samples in the current block based on the intra prediction mode/type and the neighboring reference samples. can do.
  • the procedure of determining the intra prediction mode/type, deriving neighboring reference samples, and generating prediction samples may be simultaneously performed, or one procedure may be performed before the other procedure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an exemplary configuration of an intra prediction unit 185 according to the present disclosure.
  • the intra prediction unit 185 of the video encoding apparatus may include an intra prediction mode/type determination unit 186, a reference sample derivation unit 187 and/or a prediction sample derivation unit 188.
  • the intra prediction mode/type determiner 186 may determine an intra prediction mode/type for the current block.
  • the reference sample derivation unit 187 may derive neighboring reference samples of the current block.
  • the prediction sample derivation unit 188 may derive prediction samples of the current block.
  • the intra prediction unit 185 may further include a prediction sample filter unit (not shown).
  • the image encoding apparatus may determine a mode/type applied to the current block from among a plurality of intra prediction modes/types.
  • the video encoding apparatus may compare RD costs for the intra prediction modes/types and determine an optimal intra prediction mode/type for the current block.
  • the image encoding apparatus may perform a prediction sample filtering procedure.
  • Predictive sample filtering may be referred to as post filtering. Some or all of the prediction samples may be filtered by the prediction sample filtering procedure. In some cases, the prediction sample filtering procedure may be omitted.
  • the apparatus for encoding an image may generate residual samples for the current block based on prediction samples or filtered prediction samples (S620).
  • the image encoding apparatus may derive the residual samples by subtracting the prediction samples from original samples of the current block. That is, the image encoding apparatus may derive the residual sample value by subtracting the corresponding predicted sample value from the original sample value.
  • the image encoding apparatus may encode image information including information about the intra prediction (prediction information) and residual information about the residual samples (S630).
  • the prediction information may include the intra prediction mode information and/or the intra prediction technique information.
  • the image encoding apparatus may output the encoded image information in the form of a bitstream.
  • the output bitstream may be delivered to an image decoding apparatus through a storage medium or a network.
  • the residual information may include a residual coding syntax to be described later.
  • the image encoding apparatus may transform/quantize the residual samples to derive quantized transform coefficients.
  • the residual information may include information on the quantized transform coefficients.
  • the image encoding apparatus may generate a reconstructed picture (including reconstructed samples and a reconstructed block). To this end, the image encoding apparatus may perform inverse quantization/inverse transformation on the quantized transform coefficients again to derive (modified) residual samples. The reason why the residual samples are transformed/quantized and then inverse quantized/inverse transformed is performed to derive residual samples identical to the residual samples derived from the image decoding apparatus.
  • the image encoding apparatus may generate a reconstructed block including reconstructed samples for the current block based on the prediction samples and the (modified) residual samples. A reconstructed picture for the current picture may be generated based on the reconstructed block. As described above, an in-loop filtering procedure or the like may be further applied to the reconstructed picture.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a video/video decoding method based on intra prediction.
  • the image decoding apparatus may perform an operation corresponding to an operation performed by the image encoding apparatus.
  • the decoding method of FIG. 8 may be performed by the video decoding apparatus of FIG. 3.
  • Dean systems S810 to S830 may be performed by the intra prediction unit 265, and the prediction information of step S810 and the residual information of step S840 may be obtained from the bitstream by the entropy decoding unit 210.
  • the residual processing unit of the image decoding apparatus may derive residual samples for the current block based on the residual information (S840).
  • the inverse quantization unit 220 of the residual processing unit derives transform coefficients by performing inverse quantization based on the quantized transform coefficients derived based on the residual information
  • the inverse transform unit of the residual processing unit ( 230) may derive residual samples for the current block by performing inverse transform on the transform coefficients.
  • Step S850 may be performed by the addition unit 235 or the restoration unit.
  • the image decoding apparatus may derive an intra prediction mode/type for the current block based on the received prediction information (intra prediction mode/type information) (S810).
  • the image decoding apparatus may derive neighboring reference samples of the current block (S820).
  • the image decoding apparatus may generate prediction samples in the current block based on the intra prediction mode/type and the neighboring reference samples (S830).
  • the image decoding apparatus may perform a prediction sample filtering procedure. Predictive sample filtering may be referred to as post filtering. Some or all of the prediction samples may be filtered by the prediction sample filtering procedure. In some cases, the prediction sample filtering procedure may be omitted.
  • the image decoding apparatus may generate residual samples for the current block based on the received residual information (S840).
  • the image decoding apparatus may generate reconstructed samples for the current block based on the prediction samples and the residual samples, and derive a reconstructed block including the reconstructed samples (S850).
  • a reconstructed picture for the current picture may be generated based on the reconstructed block.
  • an in-loop filtering procedure or the like may be further applied to the reconstructed picture.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an exemplary configuration of an intra prediction unit 265 according to the present disclosure.
  • the intra prediction unit 265 of the image decoding apparatus may include an intra prediction mode/type determination unit 266, a reference sample derivation unit 267, and a prediction sample derivation unit 268. .
  • the intra prediction mode/type determiner 266 determines an intra prediction mode/type for the current block based on intra prediction mode/type information generated and signaled by the intra prediction mode/type determiner 186 of the image encoding apparatus.
  • the reference sample deriving unit 266 may derive neighboring reference samples of the current block from the reconstructed reference region in the current picture.
  • the prediction sample derivation unit 268 may derive prediction samples of the current block.
  • the intra prediction unit 265 may further include a prediction sample filter unit (not shown).
  • the intra prediction mode information may include, for example, flag information (ex. intra_luma_mpm_flag) indicating whether a most probable mode (MPM) is applied to the current block or a remaining mode is applied, and the When MPM is applied to the current block, the intra prediction mode information may further include index information (ex. intra_luma_mpm_idx) indicating one of the intra prediction mode candidates (MPM candidates).
  • the intra prediction mode candidates (MPM candidates) may be composed of an MPM candidate list or an MPM list.
  • the intra prediction mode information includes remaining mode information (ex. intra_luma_mpm_remainder) indicating one of the remaining intra prediction modes excluding the intra prediction mode candidates (MPM candidates).
  • the image decoding apparatus may determine an intra prediction mode of the current block based on the intra prediction mode information.
  • the MPM candidate modes may include an intra prediction mode and additional candidate modes of a neighboring block (eg, a left neighboring block and an upper neighboring block) of the current block.
  • the intra prediction technique information may be implemented in various forms.
  • the intra prediction technique information may include intra prediction technique index information indicating one of the intra prediction techniques.
  • the intra prediction method information includes reference sample line information (ex. intra_luma_ref_idx) indicating whether the MRL is applied to the current block and, if applied, a reference sample line (eg, intra_luma_ref_idx), and the ISP is the current block.
  • ISP flag information indicating whether it is applied to (ex. intra_subpartitions_mode_flag), ISP type information indicating the split type of subpartitions when the ISP is applied (ex.
  • intra_subpartitions_split_flag flag information indicating whether PDPC is applied, or LIP application It may include at least one of flag information indicating whether or not.
  • the ISP flag information may be referred to as an ISP application indicator.
  • the intra prediction mode information and/or the intra prediction technique information may be encoded/decoded through the coding method described in this disclosure.
  • the intra prediction mode information and/or the intra prediction method information may be encoded/decoded through entropy coding (ex. CABAC, CAVLC) based on a truncated (rice) binary code.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an intra prediction direction according to an embodiment of the present disclosure.
  • the intra prediction mode may include two non-directional intra prediction modes and 33 directional intra prediction modes.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar intra prediction mode and a DC intra prediction mode, and the directional intra prediction modes may include 2 to 34 intra prediction modes.
  • the planar intra prediction mode may be referred to as a planner mode, and the DC intra prediction mode may be referred to as a DC mode.
  • the intra prediction mode includes two non-directional intra prediction modes and 65 extended directional intra prediction. It can include modes.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar mode and a DC mode, and the directional intra prediction modes may include 2 to 66 intra prediction modes.
  • the extended intra prediction modes can be applied to blocks of all sizes, and can be applied to both a luma component (a luma block) and a chroma component (a chroma block).
  • the intra prediction mode may include two non-directional intra prediction modes and 129 directional intra prediction modes.
  • the non-directional intra prediction modes may include a planar mode and a DC mode, and the directional intra prediction modes may include intra prediction modes 2 to 130.
  • the intra prediction mode may further include a cross-component linear model (CCLM) mode for chroma samples in addition to the aforementioned intra prediction modes.
  • CCLM cross-component linear model
  • the CCLM mode can be divided into L_CCLM, T_CCLM, and LT_CCLM, depending on whether left samples are considered, upper samples are considered, or both for LM parameter derivation, and can be applied only to a chroma component.
  • the intra prediction mode may be indexed, for example, as shown in Table 1 below.
  • an intra prediction mode in order to capture an arbitrary edge direction presented in a natural video, includes 93 directional directions along with two non-directional intra prediction modes. It may include an intra prediction mode. Non-directional intra prediction modes may include planar mode and DC mode.
  • the directional intra prediction mode may include an intra prediction mode composed of 2 to 80 and -1 to -14 as indicated by the arrow of FIG. 11.
  • the planner mode may be indicated as INTRA_PLANAR, and the DC mode may be indicated as INTRA_DC.
  • the directional intra prediction mode may be expressed as INTRA_ANGULAR-14 to INTRA_ANGULAR-1 and INTRA_ANGULAR2 to INTRA_ANGULAR80.
  • the quantized residual domain may include a quantized residual signal (or quantized residual coefficients), and when BDPCM is applied, the transform of the quantized residual signal is skipped. That is, when BDPCM is applied, the transform is skipped and quantization is applied to residual samples.
  • the quantized residual domain may include quantized transform coefficients.
  • a predicted block (prediction block) including predicted samples of the current block may be generated by intra prediction.
  • an intra prediction mode for performing intra prediction may be signaled through a bitstream or may be derived based on a prediction direction of BDPCM, which will be described later.
  • the intra prediction mode may be determined as either a vertical prediction direction mode or a horizontal prediction direction mode. For example, when the prediction direction of the BDPCM is the horizontal direction, the intra prediction mode is determined as the horizontal prediction direction mode, and the prediction block of the current block may be generated by intra prediction in the horizontal direction.
  • the intra prediction mode is determined as the vertical prediction direction mode, and the prediction block of the current block may be generated by intra prediction in the vertical direction.
  • intra prediction in the horizontal direction a value of a pixel adjacent to the left of the current block may be determined as a predicted sample value of samples included in a corresponding row of the current block.
  • intra prediction in the vertical direction a value of a pixel adjacent to the top of the current block may be determined as a predicted sample value of samples included in a corresponding column of the current block.
  • a method of generating a prediction block of the current block may be performed in the same manner in an image encoding apparatus and an image decoding apparatus.
  • the apparatus for encoding an image may generate a residual block including residual samples of the current block by subtracting the prediction block from the current block.
  • the image encoding apparatus may encode a difference value (difference or delta) between the quantized residual sample and a predictor of the quantized residual sample.
  • the image decoding apparatus may generate a quantized residual block of the current block by obtaining a quantized residual sample of the current block based on a predictor and a difference value reconstructed from the bitstream. Thereafter, the image decoding apparatus may reconstruct the current block by inverse quantizing the quantized residual block and adding it to the prediction block.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method of encoding a residual sample of BDPCM according to the present disclosure.
  • the residual block of FIG. 12 may be generated by subtracting a prediction block from a current block in an image encoding apparatus.
  • the quantized residual block of FIG. 12 may be generated by quantizing the residual block.
  • r i and j denote values of residual samples of (i, j) coordinates in the current block.
  • the size of the current block is MxN
  • the value i may be 0 or more and M-1 or less.
  • the j value may be 0 or more and N-1 or less.
  • r i, j can be derived by subtracting the value of the predicted sample from the value of the original sample of the (i, j) coordinate in the current block.
  • Q(r i, j ) denotes a value of a quantized residual sample of (i, j) coordinates in the current block.
  • the prediction of BDPCM is performed on the quantized residual samples of FIG. 12, and a modified quantized residual block of MxN size including modified quantized residual samples is performed. ) Can be created.
  • the values (r' i, j ) of the modified quantized residual sample of the coordinates (i, j) in the current block may be calculated as in Equation 1.
  • Equation (1) when the prediction direction of BDPCM one horizontal direction, r '0, j the value of the coordinates (0, j) is the value Q (r 0, j) of the quantized residual samples it is directly assigned.
  • Other values of r'i and j of (i, j) coordinates are quantized residual values of Q(r i, j ) and (i-1, j) coordinates of quantized residual samples of (i, j) coordinates. It is derived as the difference value of the dual sample value Q(r i-1, j ).
  • the quantized residual sample value Q(r i, j ) of the (i, j) coordinate instead of encoding the quantized residual sample value Q(r i, j ) of the (i, j) coordinate, the quantized residual sample value Q(r i-1 ) of the (i-1, j) coordinate
  • the difference value calculated using , j ) as a predicted value is derived as the modified quantized residual sample values (r' i, j ), and then the values r'i and j are encoded.
  • the values (r' i, j ) of the modified quantized residual sample of the coordinates (i, j) in the current block can be calculated as in Equation 2.
  • Equation (2) when the prediction direction of BDPCM perpendicular direction, (i, 0) r ' i, 0 values of the coordinates is the value Q (r i, 0) of the quantized residual samples are still assigned.
  • Other values of r'i, j of (i, j) coordinates are quantized residual values of Q(r i, j ) and (i, j-1) coordinates of quantized residual samples of (i, j) coordinates. It is derived as the difference value of the dual sample value Q(r i, j-1 ).
  • BDPCM prediction a process of modifying a current quantized residual sample value by using an adjacent quantized residual sample value as a prediction value.
  • the image encoding apparatus may encode a modified quantized residual block including the modified quantized residual samples, and transmit the coded to the image decoding apparatus.
  • transformation is not performed on the modified quantized residual block.
  • FIG. 13 shows a modified quantized residual block generated by performing BDPCM of the present disclosure.
  • horizontal BDPCM represents a modified quantized residual block generated according to Equation 1 when the prediction direction of the BDPCM is in the horizontal direction.
  • vertical BDPCM represents a modified quantized residual block generated according to Equation 2 when the prediction direction of the BDPCM is a vertical direction.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure for encoding a current block by applying BDPCM in an image encoding apparatus.
  • a current block which is an encoding target block
  • prediction may be performed on the current block to generate a prediction block (S1420).
  • the prediction block of step S1420 may be an intra prediction block, and the intra prediction mode may be determined as described above.
  • a residual block of the current block may be generated based on the prediction block generated in step S1420 (S1430).
  • the apparatus for encoding an image may generate a residual block (a value of a residual sample) by subtracting a prediction block (a value of a predicted sample) from a current block (a value of an original sample). For example, by performing step S1430, the residual block of FIG. 12 may be generated.
  • Quantization is performed on the residual block generated in step S1430 (S1440), a quantized residual block is generated, and BDPCM prediction may be performed on the quantized residual block (S1450).
  • the quantized residual block generated as a result of performing step S1440 may be a quantized residual block of FIG. 12, and a modified quantized residual block of FIG. 13 may be generated according to a BDPCM prediction result of step S1450 and a prediction direction. have. Since the BDPCM prediction in step S1450 has been described with reference to FIGS. 12 to 13, detailed descriptions are omitted.
  • the image encoding apparatus may generate a bitstream by encoding the modified quantized residual block (S1460). In this case, the transform for the modified quantized residual block may be skipped.
  • the BDPCM operation in the image encoding apparatus described with reference to FIGS. 12 to 14 may be reversely performed in the image decoding apparatus.
  • 15 is a flowchart illustrating a procedure for restoring a current block by applying BDPCM in an image decoding apparatus.
  • the image decoding apparatus may obtain information (image information) necessary for reconstructing the current block from the bitstream (S1510).
  • Information necessary for reconstructing the current block may include information on prediction of the current block (prediction information), information on a residual of the current block (residual information), and the like.
  • the image decoding apparatus may perform prediction on a current block based on information on the current block and generate a prediction block (S1520).
  • the prediction for the current block may be intra prediction, and a detailed description is the same as described with reference to FIG. 14.
  • the step of generating a prediction block for the current block (S1520) is shown to be performed prior to steps S1530 to S1550 of generating a residual block of the current block.
  • a prediction block of the current block may be generated after the residual block of the current block is generated.
  • the residual block of the current block and the prediction block of the current block may be simultaneously generated.
  • the image decoding apparatus may generate a residual block of the current block by parsing the residual information of the current block from the bitstream (S1530).
  • the residual block generated in step S1530 may be a modified quantized residual block shown in FIG. 13.
  • the image decoding apparatus may generate the quantized residual block of FIG. 12 by performing BDPCM prediction on the modified quantized residual block of FIG. 13 (S1540).
  • the BDPCM prediction of step S1540 is a procedure of generating the quantized residual block of FIG. 12 from the modified quantized residual block of FIG. 13, and thus may correspond to the reverse process of step S1450 performed by the image encoding apparatus.
  • the BDPCM prediction in step S1540 performed by the video decoding apparatus will be described in more detail below.
  • the image decoding apparatus may generate a quantized residual block from the modified quantized residual block using Equation (3).
  • the value Q(r i, j ) of the quantized residual sample of the (i, j) coordinate is modified quantized from the (0, j) coordinate to the (i, j) coordinate. It can be calculated by summing the values of the residual samples.
  • the value Q(r i, j ) of the quantized residual sample of the (i, j) coordinate may be calculated using Equation 4 instead of Equation 3 above.
  • Equation 4 is a reverse process corresponding to Equation 1.
  • the value Q(r 0, j ) of the quantized residual sample of the (0, j) coordinate is the value of the modified quantized residual sample of the (0, j) coordinate r'0 , j Is induced by
  • the Q(r i, j ) of other (i, j) coordinates is the quantized value of the modified quantized residual sample of (i, j) coordinates r'i , j and (i-1, j) coordinates. It is derived from the sum of the residual samples Q(r i-1, j ).
  • (i-1, j) coordinates quantized by the sum of the value of Q of the quantized residual samples (r i-1, j) by using the predicted value difference value r 'i, j residual sample values of the Q ( r i, j ) can be derived.
  • the image decoding apparatus may generate a quantized residual block from the modified quantized residual block using Equation (5).
  • the value Q(r i, j ) of the quantized residual sample of the (i, j) coordinate is modified quantized from the (i, 0) coordinate to the (i, j) coordinate. It can be calculated by summing the values of the residual samples.
  • the value Q(r i, j ) of the quantized residual sample of the (i, j) coordinate may be calculated using Equation 6 instead of Equation 5 above.
  • Equation 6 is a reverse process corresponding to Equation 2.
  • (i, 0) a value Q of the quantized residual samples of the coordinate (r i, 0) is (i, 0) value of the modified quantized residual samples of coordinates r 'i, 0 Is induced by
  • the Q(r i, j ) of the other (i, j) coordinates is the value of the modified quantized residual sample of the (i, j) coordinates r'i , j and the quantized of the (i, j-1) coordinates. It is derived as the sum of the residual samples Q(r i, j-1 ).
  • the quantized residual sample value Q() is summed by summing the difference values r'i and j using the quantized residual sample value Q(r i, j-1 ) of the (i, j-1) coordinate as a predicted value.
  • r i, j can be derived.
  • the image decoding apparatus When a quantized residual block composed of quantized residual samples is generated by performing step S1540 according to the above method, the image decoding apparatus performs inverse quantization on the quantized residual block (S1550), You can create a residual block.
  • S1550 quantized residual block
  • the image decoding apparatus may reconstruct the current block based on the prediction block generated in step S1520 and the residual block generated in step S1550 (S1560). For example, the image decoding apparatus may reconstruct the current block (the value of the restored sample) by adding the prediction block (the value of the predicted sample) and the residual block (the value of the residual sample).
  • First information indicating whether BDPCM is applied to the current block may be signaled through a bitstream.
  • second information indicating a prediction direction of BDPCM may be signaled through a bitstream.
  • the second information may not be signaled.
  • 16 is a diagram schematically showing information on BDPCM included in the syntax structure of the current block.
  • Second information (eg, bdpcm_dir_flag) indicating the prediction direction of BDPCM may be signaled only when bdpcm_flag indicates that BDPCM is applied to the current block.
  • the second information is a first value (eg, 0)
  • the prediction direction of BDPCM indicates a horizontal direction
  • the second information is a second value (eg, 1)
  • the prediction direction of BDPCM indicates a vertical direction. I can instruct.
  • transform coding refers to transforming an input signal into a signal of another domain.
  • transformation in the video compression field refers to converting a signal in a spatial domain into a signal in a frequency domain.
  • the reason for performing the transformation in the video compression field is that when a signal in the spatial domain is converted to a signal in the frequency domain, information is concentrated in the low-frequency region and the high-frequency region has little information, enabling efficient compression. .
  • the compression efficiency is higher when no conversion is performed, and in this case, the conversion can be skipped.
  • BDPCM can be applied in a process of encoding a residual block whose transformation has been skipped.
  • residual information can be evenly distributed within the block.
  • a residual coefficient level occurring at the lower right of the block has a higher probability than a residual coefficient level occurring at the upper left due to the distance from the reference sample. This phenomenon may be more pronounced as the block size increases.
  • BDPCM uses the distribution characteristic of the residual coefficients of the intra skip coded block as described above.
  • 17 is a flowchart illustrating a method of encoding/decoding BDPCM related information according to an embodiment of the present disclosure.
  • the current block may be determined whether the current block is an intra-predicted block (S1710). If the current block is not intra-predicted, BDPCM cannot be applied to the current block. Therefore, BDPCM related information for the current block may not be encoded/decoded.
  • step S1720 When the current block is intra-predicted, it may be determined whether a residual signal exists in the current block (S1720). The determination of step S1720 may be performed, for example, based on cbf information. For example, step S1720 may be performed by checking cbf information (tu_cbf_luma) for a transform unit that is a unit for transmitting the residual signal of the current block. If tu_cbf_luma is 1, it means that there is a non-zero residual coefficient for the luma component of the current transform unit, and if tu_cbf_luma is 0, it means that there is no non-zero residual coefficient for the luma component of the current transform unit. I can. In step S1720, if it is determined that there is no residual signal in the current block, BDPCM related information for the current block may not be encoded/decoded.
  • cbf information tu_cbf_luma
  • step S1720 when it is determined that the residual signal exists in the current block, information indicating whether BDPCM is applied to the current block (eg, bdpcm_flag) may be encoded/decoded (S1730).
  • the image encoding apparatus may determine and encode a value of bdpcm_flag based on whether BDPCM is applied to the current block. After parsing bdpcm_flag, the video decoding apparatus may determine whether to apply BDPCM to the current block based on the value.
  • step S1740 it may be determined whether or not BDPCM is applied to the current block (S1740). For example, the determination of step S1740 may be performed based on the value of bdpcm_flag. If it is determined in step S1740 that BDPCM is not applied to the current block, information on the prediction direction of the BDPCM for the current block may not be encoded/decoded.
  • step S1740 if it is determined that the BDPCM is applied to the current block, information on the prediction direction of the BDPCM (eg, bdpcm_dir_flag) may be encoded/decoded (S1750).
  • the image encoding apparatus may determine and encode a value of bdpcm_dir_flag based on the prediction direction of BDPCM applied to the current block. After parsing bdpcm_dir_flag, the video decoding apparatus may determine a prediction direction of BDPCM based on the value.
  • coding/decoding of BDPCM-related information can be performed only when a quantized residual signal exists in the intra-predicted current block, thereby improving coding efficiency.
  • conditions for encoding/decoding BDPCM-related information it is determined whether intra prediction or residual signal exists.
  • the present invention is not limited thereto, and various conditions (color component, block size, information signaled at a higher level, etc.) for whether BDPCM is available as a condition for encoding/decoding BDPCM-related information may be determined.
  • the embodiment shown in FIG. 17 targets the luma component, but is not limited thereto, and may be applied even when the BDPCM of the present disclosure is also applied to the chroma component. That is, the embodiment described with reference to FIG. 17 can be applied to each of the chroma components (Cb and Cr).
  • the embodiment described with reference to FIG. 17 may be applied to each of R, G, and B components.
  • the embodiment described with reference to FIG. 17 may be applied to each of the Y, Co, and Cg components.
  • Steps S1810 to S1830 of FIG. 18 may replace steps S1740 to S1750 of FIG. 17.
  • BDPCM is applied to the current block (S1810), and when BDPCM is not applied, a process of deriving a prediction direction of BDPCM may not be performed.
  • step S1810 when it is determined that BDPCM is applied to the current block, an intra prediction mode of the current block is determined (S1820), and a prediction direction of BDPCM may be derived based on the intra prediction mode of the current block (S1830). .
  • the prediction direction of the BDPCM may be derived in the vertical direction.
  • the prediction direction of the BDPCM may be derived in the horizontal direction.
  • the prediction direction of the BDPCM may be derived in a direction predetermined between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus among the horizontal and vertical directions.
  • the prediction direction of the BDPCM may be determined based on information signaled at a higher level (sequence level, picture level, slice level, etc.) of the block.
  • the prediction direction of BDPCM when the intra prediction mode of the current block is a mode having an absolute angle smaller than that of mode 34, the prediction direction of BDPCM is defined as the horizontal direction, otherwise, the prediction direction of BDPCM is It can be defined vertically.
  • the prediction direction of the BDPCM when the intra prediction mode of the current block is a mode having an absolute angle equal to or less than mode 34, the prediction direction of the BDPCM may be defined as a horizontal direction, and otherwise, the prediction direction of the BDPCM may be defined as a vertical direction.
  • the prediction direction of BDPCM when the intra prediction mode of the current block is the vertical direction mode, the prediction direction of BDPCM may be derived in the horizontal direction. Conversely, when the intra prediction mode of the current block is the horizontal direction mode, the prediction direction of the BDPCM may be derived in the vertical direction.
  • the prediction direction of the BDPCM when the intra prediction mode of the current block is a non-directional mode, the prediction direction of the BDPCM may be derived in a direction predetermined between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus among the horizontal and vertical directions.
  • the prediction direction of the BDPCM when the intra prediction mode of the current block is a non-directional mode, the prediction direction of the BDPCM may be determined based on information signaled at a higher level (sequence level, picture level, slice level, etc.) of the block.
  • the prediction direction of BDPCM when the intra prediction mode of the current block is a mode having an absolute angle smaller than that of mode 34, the prediction direction of BDPCM is defined as a vertical direction. Otherwise, the prediction direction of BDPCM is It can be defined horizontally. Alternatively, when the intra prediction mode of the current block is a mode having an absolute angle equal to or less than mode 34, the prediction direction of BDPCM may be defined as a vertical direction, and otherwise, the prediction direction of BDPCM may be defined as a horizontal direction.
  • the video encoding apparatus may perform BDPCM prediction by deriving a prediction direction of BDPCM based on an intra prediction mode, and may not encode information about the prediction direction of BDPCM.
  • the intra prediction mode of the current block may be derived based on the prediction direction of BDPCM.
  • 19 is a flowchart illustrating a method of inducing an intra prediction mode of a current block based on a prediction direction of BDPCM according to another embodiment of the present disclosure.
  • the intra prediction mode of the current block is from the prediction direction of the BDPCM of the current block. Can be derived.
  • the intra prediction mode of the current block is prediction information of the current block signaled through the bitstream (e.g., the intra prediction mode). Information) may be determined based on (S1940). Thereafter, intra prediction may be performed based on the determined intra prediction mode (S1930).
  • the intra prediction mode of the current block may be determined based on the prediction direction of the BDPCM of the current block (S1920). For example, the image encoding apparatus may determine the intra prediction mode of the current block based on the prediction direction of the BDPCM applied to the current block. In addition, the image decoding apparatus may determine the prediction direction of the BDPCM of the current block by decoding information (bdpcm_dir_flag) about the prediction direction of the BDPCM, and determine the intra prediction mode of the current block based on the determined prediction direction of the BDPCM. Thereafter, intra prediction may be performed based on the determined intra prediction mode (S1930).
  • decoding information bdpcm_dir_flag
  • the intra prediction mode when the prediction direction of the BDPCM is a vertical direction, the intra prediction mode may be determined as a vertical direction mode, and when the prediction direction of the BDPCM is a horizontal direction, the intra prediction mode may be determined as a horizontal direction mode.
  • the intra prediction mode when the prediction direction of the BDPCM is a vertical direction, the intra prediction mode may be determined as a horizontal mode, and when the prediction direction of the BDPCM is a horizontal direction, the intra prediction mode may be determined as a vertical direction mode.
  • a method of determining an intra prediction mode based on the prediction direction of BDPCM is not limited to the above examples.
  • Steps S2010 to S2030 of FIG. 20 may replace steps S1740 to S1750 of FIG. 17.
  • the embodiment described with reference to FIG. 20 can derive the prediction direction of the BDPCM of the current block based on the condition for the size of the block (comparison of width and height, ratio of width and height, etc.). have. In this case, the intra prediction mode of the current block may not be considered.
  • BDPCM is applied to the current block (S2010), and when BDPCM is not applied, a process of deriving a prediction direction of BDPCM may not be performed.
  • step S2010 when it is determined that the BDPCM is applied to the current block, a condition regarding the size of the current block is determined (S2020), and a prediction direction of the BDPCM may be derived based on the determination result (S2030).
  • the prediction direction of the BDPCM when the width of the current block is greater than the height, the prediction direction of the BDPCM may be derived in the horizontal direction. Conversely, when the height of the current block is larger than the width, the prediction direction of the BDPCM may be derived in the vertical direction. If the width and height of the current block are the same, the method of the embodiment described with reference to FIG. 18 may be applied. Alternatively, if the width and height of the current block are the same, the prediction direction of the BDPCM is derived from a direction predetermined between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus among horizontal and vertical directions, or the higher level of the block (sequence level, picture level, It may be determined based on information signaled at a slice level, etc.).
  • the prediction direction of the BDPCM when the width of the current block is greater than the height, the prediction direction of the BDPCM may be derived in the vertical direction. Conversely, when the height of the current block is larger than the width, the prediction direction of the BDPCM may be derived in the horizontal direction. If the width and height of the current block are the same, the method of the embodiment described with reference to FIG. 18 may be applied. Alternatively, if the width and height of the current block are the same, the prediction direction of the BDPCM is derived from a direction predetermined between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus among horizontal and vertical directions, or the higher level of the block (sequence level, picture level, It may be determined based on information signaled at a slice level, etc.).
  • the prediction direction of the BDPCM may be derived in the vertical direction.
  • the prediction direction of the BDPCM may be derived in the horizontal direction. If the ratio of the width and height of the current block is less than N and is 1/N or more, the method of the embodiment described with reference to FIG. 18 may be applied.
  • the prediction direction of the BDPCM is derived from a direction predetermined between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus among the horizontal and vertical directions, or the upper level of the block. It may be determined based on information signaled at a level (sequence level, picture level, slice level, etc.). In this case, N may be an integer of 1 or more.
  • the prediction direction of the BDPCM may be derived in the horizontal direction.
  • the prediction direction of the BDPCM may be derived in the vertical direction. If the ratio of the width and height of the current block is less than N and is 1/N or more, the method of the embodiment described with reference to FIG. 18 may be applied.
  • the prediction direction of the BDPCM is derived from a direction predetermined between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus among the horizontal and vertical directions, or the upper level of the block. It may be determined based on information signaled at a level (sequence level, picture level, slice level, etc.). In this case, N may be an integer of 1 or more.
  • a prediction direction of BDPCM may be derived based on a condition regarding the size of a current block. Accordingly, since there is no need to signal information on the prediction direction of BDPCM, the amount of transmitted information can be reduced.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • the image encoding/decoding apparatus may encode/decode image information using CABAC. Some or all of the image information may be entropy-encoded by the entropy encoding unit 190 of FIG. 2, and some or all of the image information may be entropy-decoded by the entropy decoding unit 210. Syntax elements included in a residual signal to be described later may be entropy encoded/decoded based on CABAC.
  • 21 is a diagram for describing a CABAC entropy encoding method.
  • the input signal When the input signal is a syntax element other than a binary value, the input signal may be converted into a binary value through the binarization unit 2110. If the input signal is already a binary value, the binarization process may not be performed. At this time, each binary number 0 or 1 constituting the binary value may be referred to as a bin. For example, when the binary sequence after binarization is 110, each of 1, 1, and 0 may be one bin. Binary or binary string for one syntax element can represent the value of the corresponding syntax element.
  • the binarized bins may be input to the regular encoding engine 2120 or the bypass encoding engine 2130.
  • the context model determiner 2140 allocates a context model reflecting a probability value to a corresponding bin, and the regular encoding engine 2120 may encode a corresponding bin based on the allocated context model. After encoding each bin in the regular encoding engine 2120, a probability model for the bin may be updated. Bins encoded in this way may be referred to as context-coded bins.
  • a procedure for estimating a probability for an input bin and a procedure for updating a probability model applied to a corresponding bin after encoding may be omitted.
  • the bypass encoding engine 2130 may improve an encoding speed by encoding an input bin by applying a uniform probability distribution instead of allocating a context. Bins encoded through the bypass encoding engine 2130 may be referred to as bypass bins.
  • the entropy encoding unit 190 may determine whether to perform encoding through the regular encoding engine 2120 or through the bypass encoding engine 2130, and switch the encoding path.
  • entropy decoding may be performed by performing the encoding process of FIG. 21 in the reverse order.
  • the entropy decoding unit 210 may decode a bitstream into a binary sequence using one of a regular coding decoding engine or a bypass decoding engine. After decoding in the regular coding engine is performed, the probability model for the corresponding bin may be updated. Meanwhile, in the bypass decoding engine, a procedure for estimating a probability for an input bitstream and a procedure for updating a probability model may be omitted.
  • the bin generated through either the regular coding decoding engine or the bypass decoding engine may be finally restored to a syntax element that was the first input signal through selective inverse binarization of the inverse binarization unit.
  • Residual samples may be derived using quantized transform coefficients through a transform and quantization process.
  • Quantized transform coefficients may be defined as transform coefficients.
  • Transform coefficients within a block may be signaled in the form of residual information.
  • the residual information may include a residual coding syntax element.
  • the image encoding apparatus may configure a residual coding syntax element with residual information, encode it, and output it in the form of a bitstream.
  • the image decoding apparatus may obtain quantized transform coefficients by decoding the residual coding syntax element from the bitstream.
  • the residual coding syntax element may be referred to as a syntax element.
  • the transform coefficient is last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, last_sig_coeff_y_suffix, coded_sub_block_flag, sig_coeff_flag, abs_level_gtX_flag, par_level_flag.
  • a process of encoding/decoding a transform coefficient using a syntax element may be defined as residual (data) coding or (transform) coefficient coding. In this case, the conversion/quantization process may be omitted.
  • the syntax elements last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, and last_sig_coeff_y_suffix are syntax elements that encode (x, y) position information of the last non-zero coefficient in the associated block.
  • the associated block may be a coding block (CB) or a transform block (TB).
  • a block in a transform, quantization, and residual coding process may be a coding block or a transform block.
  • last_sig_coeff_x_prefix indicates the prefix of the column position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block
  • last_sig_coeff_y_prefix is the prefix of the row position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block Can instruct.
  • last_sig_coeff_x_suffix indicates the suffix of the column position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block
  • last_sig_coeff_y_suffix indicates the suffix of the row position of the last significant coefficient in the scan order in the transform block.
  • the effective coefficient may mean a non-zero coefficient.
  • the scan order may be one of an upward-right diagonal scan order, a horizontal scan order, and a vertical scan order.
  • the horizontal scan order may mean a scan order from left to right
  • the vertical scan order may mean a scan order from top to bottom.
  • the scan order may be determined based on whether intra/inter prediction is applied to the target block and/or a specific intra/inter prediction mode.
  • the syntax element coded_sub_block_flag is when the current block is divided into subblocks having the number of 4 or 16 pixels (e.g., 1x16, 2x8, 8x2, 16x1, 4x4 or 2x2 subblock), each subblock has a non-zero coefficient. It may be a syntax element indicating whether to include. In this case, the sub-block may also be expressed as a coefficient group (CG).
  • CG coefficient group
  • coded_sub_block_flag if the value of coded_sub_block_flag is 0, since there is no more information to be transmitted, the encoding process for the subblock may be terminated. Conversely, if the value of coded_sub_block_flag is 1, the sig_coeff_flag encoding/decoding process may be performed. When the scan order is followed, signaling for coded_sub_block_flag may not be performed for a subblock including a coefficient other than 0 last. This may be due to a high probability that a non-zero coefficient exists because a DC coefficient exists in the upper left sub-block. Therefore, coded_sub_block_flag is not coded for a subblock including a last non-zero coefficient, and its value may be set to 1.
  • sig_coeff_flag When coded_sub_block_flag indicates that a non-zero coefficient exists in the current sub-block, sig_coeff_flag having a binary value may be encoded/decoded according to the reverse scan order.
  • a 1-bit syntax element sig_coeff_flag[n] may be encoded/decoded for a coefficient of a corresponding scan position (n) according to a scan order.
  • the syntax element sig_coeff_flag[n] may be a syntax element indicating whether the coefficient of the current scan position has a value of 0.
  • the encoding/decoding process may be omitted.
  • Level information encoding/decoding may be performed only when sig_coeff_flag[n] is 1.
  • the level information encoding/decoding process may be performed using at least one of the above-described syntax elements.
  • the syntax element sig_coeff_flag[xC][yC] may be a syntax element indicating whether the transform coefficient of each transform coefficient position (xC, yC) in the current block is 0.
  • the remaining level value after sig_coeff_flag[n] encoding/decoding may be derived according to Equation 7 below.
  • the syntax element remAbsLevel[n] may indicate a level value to be encoded/decoded at the scan position n.
  • coeff[n] may mean an actual transform coefficient value.
  • abs_level_gtx_flag[n][0] is the
  • par_level_flag[n] may be a syntax element used to encode/decode the least significant coefficient (LSB) value of remAbsLevel[n] according to Equation 9 below. That is, par_level_flag[n] may indicate parity of the transform coefficient level value of the scan position n. After par_leve_flag[n] encoding/decoding, remAbsLevel[n] may be updated according to Equation 9 below.
  • abs_level_gtx_flag[n][1] is the
  • abs_remainder[n] may be encoded/decoded only when abs_level_gtX_flag[n][1] is 1.
  • the relationship between coeff[n] and each syntax element may be as shown in Equation 10 below.
  • indicates a transform coefficient level value, and may be expressed as AbsLevel[n] for the transform coefficient.
  • the syntax element coeff_sign_flag[n] may indicate a transform coefficient sign at a corresponding scan position n.
  • abs_level_gtx_flag[n][i] may be a syntax element indicating whether the absolute value of the transform coefficient is greater than any one of 1 or 3.
  • each syntax element can have the values shown in Table 2.
  • CABAC provides high performance, but has a disadvantage of poor throughput performance. This may be due to the above-described regular encoding engine of CABAC. Since the regular encoding engine uses the updated probability state and range through encoding of the previous bin, it shows high data dependence, and it takes a lot of time to read the probability interval and determine the current state. In this case, if the number of context encoding bins is limited, the throughput problem of CABAC can be solved.
  • the sum of bins used to represent sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], and abs_level_gtx_flag[n][1] may be limited according to the size of the subblock.
  • the sum of the bins may be limited to 32 for a 4x4 subblock and 8 for a 2x2 subblock.
  • sig_coeff_flag[n] abs_level_gtX_flag[n][0]
  • abs_level_gtx_flag[n][1] are additionally encoded. May not be.
  • may be encoded/decoded with a preset dec_abs_level[n].
  • the sum of bins used to represent sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n] and/or abs_level_gtx_flag[n][1] may be limited according to the size of the transform block.
  • the sum of the bins may be 1.75 times the number of pixels in the block.
  • sig_coeff_flag[n] abs_level_gtX_flag[n][0]
  • abs_level_gtx_flag[ n][1] may not be additionally encoded.
  • may be encoded/decoded with a preset dec_abs_level[n].
  • the process of deriving the Rice parameter is the color component information (cIdx) of the current transform block, the luma position at the top left of the current transform block (x0, y0), the scan position of the current residual coefficient (xC, yC), and the width of the current transform block (log2TbWidth). ) And height (log2TbHeight) are input, and the Rice parameter cRiceParam can be output.
  • variable locSumAbs may be derived from a pseudo code of Table 3 below.
  • cRiceParam may be derived as shown in Table 4.
  • the process of deriving the Rice parameter may be applied to the syntax element dec_abs_level[] and the syntax element abs_remainder[]. That is, the process of deriving the Rice parameter may be commonly applied to residual coefficients in the current transform block.
  • the derived cRiceParam may be used to induce cMax in the process of binarization of a corresponding syntax element.
  • the prefixVal of the corresponding syntax element can be determined as the smaller of cMax and the value of the corresponding syntax element.
  • the suffixVal of the corresponding syntax element may be determined as a value obtained by subtracting the cMax value from the value of the corresponding syntax element.
  • the binarized empty string of the corresponding syntax element may be generated by performing a binarization process for each. That is, the binarized empty string of the corresponding syntax element may be generated by concatenating the empty string of prefixVal and the empty string of suffixVal (if present).
  • the encoding process of the residual signal may be modified in consideration of the statistical signal characteristic of the quantized residual signal in the spatial domain.
  • encoding may be omitted for information on the position of the last significant coefficient in the scan order within the transform block.
  • energy is concentrated in the low frequency region, and there is a high probability that zero or invalid levels appear in the high frequency region. Therefore, when performing transformation, the position of the last significant coefficient may have an important meaning.
  • the energy concentration phenomenon in the low frequency region as described above does not occur. That is, when the transform is skipped, since the effective coefficients are evenly distributed within the current transform block, the position of the last significant coefficient does not have an important meaning and thus may not be encoded.
  • the context modeling for sig_coeff_flag[] may be modified.
  • the context model of the syntax element sig_coeff_flag[] can be derived by referring to a location around the current scanning location. At this time, the referenced surrounding location may be defined as a template.
  • the template for determining the context model of the syntax element sig_coeff_flag[] may be modified to the left position NB0 and the upper position NB1 of the current scanning position.
  • a context increment value (ctxInc, context increment) for determining the context model of the syntax element sig_coeff_flag[] may be derived based on sig_coeff_flag[NB0] + sig_coeff_flag[NB1]. That is, the context model of the sig_coeff_flag of the current scanning position may be derived based on the sig_coeff_flag value of the left position of the current scanning position and the sig_coeff_flag value of the upper position of the current scanning position. Therefore, the context model in the case of skipping the transformation can be determined independently from the diagonal direction. In addition, one of three context models may be determined.
  • the Rice parameter can be derived for binarization of abs_remainder[]. According to the pseudo code of Table 3, it can be seen that the right position (xC+1, yC) and the lower position (xC, yC+1) of the current scanning position are used as templates to derive the Rice parameter. However, when the transformation is skipped, the left position (xC-1, yC) and the upper position (xC, yC-1) of the current scanning position (xC, yC) are similar to the above-described sig_coeff_flag template.
  • Rice of abs_reminder[] It can be defined as a template to derive parameters.
  • the Rice parameter for the transform skip residual signal can be fixed to a specific number. For example, the rice parameter for the transform skip residual signal may be 1.
  • Syntax elements can be encoded/decoded using CABAC.
  • a context model can be derived.
  • the context model may be derived, for example, by determining the context index (ctxIdx), and ctxIdx may be derived from the sum of the variables ctxIdxOffset and ctxInc.
  • ctxInc may be derived using a template, as described above.
  • variables locNumSig and locSumAbsPass1 may be derived according to the pseudo code of Table 5 in order to derive ctxInc of the syntax element sig_coeff_flag.
  • the template used in the process for inducing locNumSig and locSumAbsPass1 may differ according to transform_skip_flag. Specifically, when transform_skip_flag is 1 (when transform is skipped), the left position (xC-1, yC) and upper position (xC, yC-1) of the current scanning position (xC, yC) can be used as a template. have.
  • the ctxInc of the syntax element sig_coeff_flag may be derived based on locNumSig and/or locSumAbsPass1. That is, a template used for context modeling of sig_coeff_flag may be determined differently depending on whether transformation is skipped.
  • BDPCM can be applied in a process of encoding a residual block whose transformation has been skipped.
  • BDPCM instead of encoding (quantized) residual coefficients, the difference value generated by performing line-by-line residual coefficient prediction in the row or column direction is encoded, so that the transformation is skipped. It may have different characteristics from other residual signals. For example, if the value of the continuous residual in one line is (3, 3, 4, 3), if BDPCM is applied, the actual transmitted residual value is (3, 0, 1, -1) As a result, the level is significantly reduced, and the sign may also change. Therefore, it is necessary to adaptively apply a method of deriving the Rice parameter used when selecting a separate context model or binarizing the level of residual coefficients to accumulate statistical characteristics suitable for BDPCM.
  • neighboring pixels may be referred to determine a context model of sig_coeff_flag or to derive a Rice parameter for binarization of abs_remainder.
  • the referenced surrounding pixel (or its position) may be defined as a template.
  • the left position and the upper position of the current pixel (current scanning position) may be referred to as a template. If the current pixel is located at the top or leftmost in the block, only available surrounding pixels can be referred to as a template. Whether or not the location of the neighboring pixels that are not available is non-zero or a level value can be initialized to 0. When the location of the current pixel is (0, 0), no pixel can be referenced, so whether a neighboring pixel location is non-zero or a level value can be derived as 0.
  • 22 and 23 are diagrams for explaining a template for a block to which BDPCM is applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • the left pixel L and the upper pixel A of the current pixel C may be referred to as a template as shown in the left side of FIGS. 22 and 23.
  • the template may be a template for inducing the Rice parameter of abs_remainder[] or for inducing the context model of sig_coeff_flag.
  • the template may be modified based on the prediction direction of BDPCM.
  • the prediction direction of the BDPCM is the vertical direction
  • only the upper pixel A of the current pixel C may be referred to as a template, as shown in the block shown on the right side of FIG. 22.
  • the prediction direction of the BDPCM is in the horizontal direction
  • only the left pixel L of the current pixel C may be referred to as a template as shown in the block shown on the right side of FIG. 23.
  • a pixel at an unreferenced position is a template (neighbor position for context) to check similarity with the surroundings. model selection, rice parameter derivation).
  • a reference sample located in the prediction direction of BDPCM based on the current coefficient position may be used as a template, and a reference sample not located in the prediction direction of BDPCM may not be used as a template.
  • 24 is a flowchart illustrating a method of defining a template and deriving a context model or a Rice parameter in consideration of a prediction direction of BDPCM according to the present disclosure.
  • a left peripheral pixel and an upper peripheral pixel of the current pixel may be defined as a template ( S2420).
  • the prediction direction of the BDPCM is determined (S2430), and in the horizontal direction, a pixel around the left of the current pixel is defined as a template (S2440), and in the vertical direction, the pixel around the top of the current pixel Can be defined as a template (S2450).
  • encoding/decoding may be performed using a template of a current pixel defined based on whether BDPCM is applied to the transform-skipped current block and/or a prediction direction of the BDPCM (S2460).
  • the encoding/decoding of step S2460 is, for example, encoding/decoding of the residual signal of the current pixel, and may include a process of deriving a context model of the residual signal or a process of deriving a Rice parameter.
  • 25 and 26 are diagrams for explaining a template for a block to which BDPCM is applied according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 25 and 26 denotes a current pixel
  • "A” and “L” denote an upper peripheral pixel and a left peripheral pixel, respectively.
  • an arrow indicated on the right side of the block of FIG. 25 indicates that the prediction direction of BDPCM is in the vertical direction
  • the arrow indicated at the bottom of the block of FIG. 26 indicates that the prediction direction of BDPCM is horizontal.
  • a line indicated by a thick solid line indicates a BDPCM line where a current pixel is located.
  • the left pixel L and the upper pixel A of the current pixel C may be referred to as a template, as shown in the left side of FIGS. 25 and 26.
  • the template may be a template for inducing the Rice parameter of abs_remainder[] or for inducing the context model of sig_coeff_flag.
  • the template may be modified based on the prediction direction of BDPCM.
  • the prediction direction of the BDPCM is the vertical direction
  • only the left pixel L of the current pixel C can be referred to as a template as shown in the block shown on the right side of FIG. 25.
  • the prediction direction of the BDPCM is the horizontal direction
  • only the upper pixel A of the current pixel C can be referred to as a template, as shown in the block shown on the right side of FIG. 26.
  • pixels that do not exist in the same BDPCM line with respect to the current pixel position are used as a template (neighbor position for context model selection, rice parameter derivation) to check similarity with surroundings. I can't.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating a method for defining a template in consideration of a line of BDPCM and deriving a context model or a Rice parameter according to the present disclosure.
  • a pixel around the left and a pixel around the top of the current pixel may be defined as a template ( S2720).
  • the prediction direction of the BDPCM is determined (S2730), and in the horizontal direction, a pixel around the top of the current pixel is defined as a template (S2740), and in the vertical direction, the pixel around the left of the current pixel Can be defined as a template (S2750). That is, the surrounding pixels existing in the same BDPCM line as the current pixel can be defined as a template.
  • encoding/decoding may be performed using a template of a current pixel defined based on whether BDPCM is applied to the transform-skipped current block and/or a prediction direction of the BDPCM (S2760).
  • the encoding/decoding of step S2760 is, for example, encoding/decoding of the residual signal of the current pixel, and may include a process of deriving a context model of the residual signal or a process of deriving a Rice parameter.
  • 28 and 29 are diagrams for describing a template for a block to which BDPCM is applied, according to another embodiment of the present disclosure.
  • the size of the level to be coded may be substantially smaller than the level of the first line or may be 0. That is, the level size may be very different between a pixel included in the first line and a pixel included in another line. That is, it may not be appropriate to use the surrounding pixels included in the first line as a template for the current pixels included after the second line.
  • the embodiments shown in FIGS. 28 and 29 do not use neighboring pixels included in the first line as a template (neighbor position for context model selection, rice parameter derivation) according to the current pixel position and the prediction direction of BDPCM.
  • a template can be defined assuming that the first line of BDPCM is not available.
  • sig_coeff_flag determines whether the upper and left pixels of the current pixel are 0 or non-zero, and then determines a context model based on this.
  • the coding efficiency can be improved by adaptively accumulating statistics according to whether or not the neighboring pixels are the first line.
  • the Rice parameter is derived based on the size of the surrounding level of the current pixel, if the current pixel is the second line, the Rice parameter more suitable for the current coefficient can be derived by not referring to the undifferentiated level of the first line.
  • the left pixel L may be referred to as a template.
  • the upper pixel A and the left pixel L may be referred to as templates.
  • the upper pixel A can be referred to as a template.
  • the upper pixel A and the left pixel L may be referred to as templates.
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating a method of defining a template and deriving a context model or a Rice parameter in consideration of whether surrounding pixels are included in the first line of the BDPCM according to the present disclosure.
  • a left peripheral pixel and an upper peripheral pixel of the current pixel may be defined as a template ( S3020).
  • the prediction direction of the BDPCM may be determined (S3030).
  • the prediction direction of the BDPCM is in the horizontal direction, it may be determined whether a pixel adjacent to the left of the current pixel exists on the first line of the BDPCM (S3040).
  • S3050 When a pixel around the left side of the current pixel exists on the first line of the BDPCM, only a pixel around the top of the current pixel may be defined as a template (S3050).
  • a pixel around the left and a pixel around the top of the current pixel may be defined as a template (S3060).
  • the prediction direction of the BDPCM is the vertical direction, it may be determined whether or not a pixel around the top of the current pixel exists on the first line of the BDPCM (S3070).
  • a pixel around the left and a pixel around the top of the current pixel may be defined as a template (S3060).
  • encoding/decoding may be performed using the template of the current pixel defined based on whether BDPCM is applied to the current block, the prediction direction of BDPCM, and whether neighboring pixels exist on the first line of the BDPCM ( S3090).
  • the encoding/decoding of step S3090 is, for example, encoding/decoding of the residual signal of the current pixel, and may include a process of deriving a context model of the residual signal or a process of deriving a Rice parameter.
  • the embodiment described with reference to FIGS. 28 and 30 defines the template of the current pixel based on whether the neighboring pixel of the current pixel is the first line of the BDPCM, so that the statistical characteristics of the first line and subsequent lines of the BDPCM can be reflected. I can. Therefore, it is possible to derive a context model and Rice parameter more suitable for encoding/decoding the current pixel.
  • 31 and 32 are diagrams for explaining a template for a block to which BDPCM is applied, according to another embodiment of the present disclosure.
  • the embodiment described with reference to FIGS. 31 and 32 is a combination of the embodiment described with reference to FIGS. 22 and 23 and the embodiment described with reference to FIGS. 28 and 29. That is, the neighboring pixels not referenced in the prediction of the BDPCM and the neighboring pixels included in the first line of the BDPCM may not be used as a template.
  • the upper pixel of the current pixel C when the prediction direction of the BDPCM is in the vertical direction, the upper pixel of the current pixel C may be used as a template, and the upper pixel of the current pixel C is the BDPCM. Since it is included in the first line of, both the left pixel and the upper pixel of the current pixel C may not be available as a template. Also, as shown in the block shown on the right side of FIG. 31, since the upper pixel A of the current pixel C is not included in the first line of the BDPCM, the upper pixel A can be used as a template for the current pixel C. have.
  • the left pixel of the current pixel C when the prediction direction of the BDPCM is in the horizontal direction, the left pixel of the current pixel C can be used as a template, and the left pixel of the current pixel C is the BDPCM. Since it is included in the first line of, both the left pixel and the upper pixel of the current pixel C may not be available as a template. In addition, as shown in the block shown on the right side of FIG. 32, since the left pixel L of the current pixel C is not included in the first line of the BDPCM, the left pixel L can be used as a template of the current pixel C. have.
  • FIG. 33 is a flowchart illustrating a method of defining a template and deriving a context model or a Rice parameter in consideration of whether a prediction direction of BDPCM and surrounding pixels are included in the first line of BDPCM according to the present disclosure.
  • BDPCM bitmap pixel
  • S3310 a left peripheral pixel and an upper peripheral pixel of the current pixel
  • S3320 a template
  • a prediction direction of BDPCM may be determined (S3330).
  • the prediction direction of the BDPCM is the horizontal direction, it may be determined whether a pixel adjacent to the left of the current pixel exists on the first line of the BDPCM (S3340).
  • a pixel around the left side of the current pixel may be defined as a template (S3350).
  • a pixel around the left side of the current pixel exists on the first line of the BDPCM, neither the pixel around the left side of the current pixel nor the pixel around the top side may be defined as a template (S3360).
  • the prediction direction of the BDPCM is the vertical direction, it may be determined whether or not a pixel around the top of the current pixel exists on the first line of the BDPCM (S3370).
  • a pixel around the top of the current pixel may be defined as a template (S3380).
  • the upper peripheral pixel of the current pixel exists on the first line of the BDPCM, neither the left peripheral pixel nor the upper peripheral pixel of the current pixel may be defined as a template (S3360).
  • encoding/decoding may be performed using the template of the current pixel defined based on whether BDPCM is applied to the current block, the prediction direction of BDPCM, and whether neighboring pixels exist on the first line of the BDPCM ( S3390).
  • the encoding/decoding of step S3390 is, for example, encoding/decoding of the residual signal of the current pixel, and may include a process of deriving a context model of the residual signal or a process of deriving a Rice parameter.
  • the embodiment described with reference to FIGS. 31 and 33 defines the template of the current pixel based on the prediction direction of the BDPCM and whether the neighboring pixel of the current pixel is the first line of the BDPCM, so that statistical characteristics of the BDPCM can be better reflected. have. Therefore, it is possible to derive a context model and Rice parameter more suitable for encoding/decoding the current pixel.
  • the embodiment described with reference to FIGS. 25 and 26 and the embodiment described with reference to FIGS. 28 and 29 may be combined and performed. That is, the surrounding pixels that do not exist on the same BDPCM line as the current pixel and the surrounding pixels included in the first line of the BDPCM may not be used as a template.
  • the surrounding pixels that are available and the surrounding pixels that are not available as templates have been described.
  • neighboring pixels that are not available may not be referred to or may be referred to by replacing them with a predetermined value. For example, whether a non-zero position or a level value of an unavailable neighboring pixel location may be replaced with 0 for reference.
  • exemplary methods of the present disclosure are expressed as a series of operations for clarity of description, but this is not intended to limit the order in which steps are performed, and each step may be performed simultaneously or in a different order if necessary.
  • the illustrative steps may include additional steps, other steps may be included excluding some steps, or may include additional other steps excluding some steps.
  • an image encoding apparatus or an image decoding apparatus performing a predetermined operation may perform an operation (step) of confirming an execution condition or situation of the operation (step). For example, when it is described that a predetermined operation is performed when a predetermined condition is satisfied, the video encoding apparatus or the video decoding apparatus performs an operation to check whether the predetermined condition is satisfied, and then performs the predetermined operation. I can.
  • various embodiments of the present disclosure may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one or more ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • general purpose It may be implemented by a processor (general processor), a controller, a microcontroller, a microprocessor, or the like.
  • the image decoding device and the image encoding device to which the embodiment of the present disclosure is applied include a multimedia broadcasting transmission/reception device, a mobile communication terminal, a home cinema video device, a digital cinema video device, a surveillance camera, a video chat device, and a real-time communication device such as video communication.
  • Mobile streaming devices storage media, camcorders, video-on-demand (VoD) service providers, OTT video (Over the top video) devices, Internet streaming service providers, three-dimensional (3D) video devices, video telephony video devices, and medical use. It may be included in a video device or the like, and may be used to process a video signal or a data signal.
  • an OTT video (Over the top video) device may include a game console, a Blu-ray player, an Internet-connected TV, a home theater system, a smartphone, a tablet PC, and a digital video recorder (DVR).
  • DVR digital video recorder
  • FIG. 34 is a diagram illustrating a content streaming system to which an embodiment of the present disclosure can be applied.
  • the content streaming system to which the embodiment of the present disclosure is applied may largely include an encoding server, a streaming server, a web server, a media storage device, a user device, and a multimedia input device.
  • the encoding server serves to generate a bitstream by compressing content input from multimedia input devices such as smartphones, cameras, camcorders, etc. into digital data, and transmits it to the streaming server.
  • multimedia input devices such as smartphones, cameras, camcorders, etc. directly generate bitstreams
  • the encoding server may be omitted.
  • the bitstream may be generated by an image encoding method and/or an image encoding apparatus to which an embodiment of the present disclosure is applied, and the streaming server may temporarily store the bitstream in a process of transmitting or receiving the bitstream.
  • the streaming server may transmit multimedia data to a user device based on a user request through a web server, and the web server may serve as an intermediary for notifying the user of a service.
  • the web server transmits the request to the streaming server, and the streaming server may transmit multimedia data to the user.
  • the content streaming system may include a separate control server, and in this case, the control server may play a role of controlling a command/response between devices in the content streaming system.
  • the streaming server may receive content from a media storage and/or encoding server. For example, when content is received from the encoding server, the content may be received in real time. In this case, in order to provide a smooth streaming service, the streaming server may store the bitstream for a predetermined time.
  • Examples of the user device include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, a slate PC, and Tablet PC, ultrabook, wearable device, for example, smartwatch, smart glass, head mounted display (HMD)), digital TV, desktop There may be computers, digital signage, etc.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • HMD head mounted display
  • TV desktop
  • desktop There may be 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 distributedly processed.
  • the scope of the present disclosure is software or machine-executable instructions (e.g., operating systems, applications, firmware, programs, etc.) that cause an operation according to the method of various embodiments to be executed on a device or computer, and such software or It includes a non-transitory computer-readable medium (non-transitory computer-readable medium) which stores instructions and the like and is executable on a device or a computer.
  • a non-transitory computer-readable medium non-transitory computer-readable medium
  • An embodiment according to the present disclosure may be used to encode/decode an image.

Landscapes

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

Abstract

영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공된다. 본 개시에 따른 영상 복호화 방법은 인트라 예측된 현재 블록에 대해 BDPCM(block difference pulse code modulation)이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보를 비트스트림으로부터 파싱하는 단계, 상기 제1 정보가 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는 것을 지시하는 경우, 상기 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향을 결정하고, 상기 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하는 단계, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여, 인트라 예측을 수행함으로써 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계, 및 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측 블록에 기반하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

BDPCM을 이용한 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법
본 개시는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, BDPCM(block difference pulse code modulation)을 이용하여 영상을 부호화/복호화하는 방법, 장치 및 본 개시의 영상 부호화 방법/장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하게 된다. 전송되는 정보량 또는 비트량의 증가는 전송 비용과 저장 비용의 증가를 초래한다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위한 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 개시는 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 BDPCM을 이용하여 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 BDPCM 관련 정보를 효율적으로 시그널링하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 인트라 예측 모드 또는 블록의 크기에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 도출한 후, BDPCM을 수행하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 BDPCM이 적용된 블록의 레지듀얼 신호를 효율적으로 부호화하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따른 영상 복호화 방법은, 영상 복호화 장치에 의해 수행되는 영상 복호화 방법으로서, 인트라 예측된 현재 블록에 대해 BDPCM(block difference pulse code modulation)이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보를 비트스트림으로부터 파싱하는 단계, 상기 제1 정보가 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는 것을 지시하는 경우, 상기 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향을 결정하고, 상기 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하는 단계, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여, 인트라 예측을 수행함으로써 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계, 및 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측 블록에 기반하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 제1 정보는 상기 현재 블록에 0이 아닌 레지듀얼 신호가 존재하는 경우에만 파싱되고, 상기 현재 블록에 0이 아닌 레지듀얼 신호가 존재하지 않는 경우, 상기 제1 정보의 파싱을 스킵하고, 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되지 않는 것으로 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록에 0이 아닌 레지듀얼 신호가 존재하는지의 여부는 상기 비트스트림으로부터 파싱된 정보에 기반하여 판단될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 BDPCM의 예측 방향은 상기 비트스트림으로부터 파싱된 제2 정보에 기반하여 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 BDPCM의 예측 방향과 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향은 동일할 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 BDPCM의 예측 방향은 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 결정되고, 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 결정되고, 상기 인트라 예측 모드가 비방향성 모드인 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 소정의 방향으로 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 소정의 방향은 기정의된 방향 또는 상기 현재 블록의 상위 레벨에서 시그널링되는 정보에 기반하여 도출된 방향일 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 BDPCM의 예측 방향은 상기 현재 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H일 때, W가 H보다 큰 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 결정되고, H가 W보다 큰 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 결정될 수 있다.
본 개시에 따른 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H일 때, W/H가 소정의 정수 N 이상일 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 결정되고, W/H가 1/N 이하일 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 결정될 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따른 영상 복호화 장치는 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는 인트라 예측된 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보를 비트스트림으로부터 파싱하고, 상기 제1 정보가 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는 것을 지시하는 경우, 상기 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향을 결정하고, 상기 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하고, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여, 인트라 예측을 수행함으로써 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하고, 상기 레지듀얼 블록과 상기 예측 블록에 기반하여 상기 현재 블록을 복원할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는지 여부를 결정하는 단계, 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향을 결정하는 단계, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여, 인트라 예측을 수행함으로써 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계, 상기 예측 블록에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하는 단계, 상기 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 부호화하는 단계, 및 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 BDPCM의 예측 방향과 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향은 동일할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 전송 방법은, 본 개시의 영상 부호화 장치 또는 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 전송할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 본 개시의 영상 부호화 방법 또는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장할 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, BDPCM을 이용하여 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, BDPCM 관련 정보를 효율적으로 시그널링하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 인트라 예측 모드 또는 블록의 크기에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 도출한 후, BDPCM을 수행하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, BDPCM이 적용된 블록의 레지듀얼 신호를 효율적으로 부호화하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 비디오 코딩 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시에 따른 실시예가 적용 가능한 영상 복호화 절차의 개략적인 흐름도이다.
도 5는 본 개시에 따른 실시예가 적용 가능한 영상 부호화 절차의 개략적인 흐름도이다.
도 6은 인트라 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 개시에 따른 인트라 예측부(185)의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 인트라 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 개시에 따른 인트라 예측부(265)의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 인트라 예측 방향을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따른 인트라 예측 방향을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 개시에 따른 BDPCM의 레지듀얼 샘플을 부호화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 개시의 BDPCM을 수행하여 생성된 수정된 양자화된 레지듀얼 블록을 나타낸다.
도 14는 영상 부호화 장치에서 BDPCM을 적용하여 현재 블록을 부호화하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 15는 영상 복호화 장치에서 BDPCM을 적용하여 현재 블록을 복원하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 16은 현재 블록의 신택스 구조에 포함된 BDPCM에 관한 정보를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 BDPCM 관련 정보의 부호화/복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18은 본 개시의 다른 실시예에 따른 현재 블록의 인트라 예측 방향에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 19는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 20은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 현재 블록의 크기에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21은 CABAC 엔트로피 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22 및 도 23은 본 개시의 일 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 개시에 따라 BDPCM의 예측 방향을 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 25 및 도 26은 본 개시의 다른 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 개시에 따라 BDPCM의 라인을 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 28 및 도 29는 본 개시의 또 다른 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 본 개시에 따라 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되는지 여부를 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 31 및 도 32는 본 개시의 또 다른 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 본 개시에 따라 BDPCM의 예측 방향 및 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되는지 여부를 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 34는 본 개시의 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시예에서의 제1 구성요소는 다른 실시예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시예에서의 제2 구성요소를 다른 실시예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들을 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시는 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 본 개시에서 사용되는 용어는, 본 개시에서 새롭게 정의되지 않는 한 본 개시가 속한 기술 분야에서 통용되는 통상의 의미를 가질 수 있다.
본 개시에서 "픽처(picture)"는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)/서브픽처(subpicture)는 픽처의 일부를 구성하는 부호화 단위로서, 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일/서브픽처로 구성될 수 있다. 또한, 슬라이스/타일/서브픽처는 하나 이상의 CTU(coding tree unit)를 포함할 수 있다.
본 개시에서 "픽셀(pixel)" 또는 "펠(pel)"은 하나의 픽처(또는 영상)를 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.
본 개시에서 "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. 유닛은 경우에 따라서 "샘플 어레이", "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.
본 개시에서 "현재 블록"은 "현재 코딩 블록", "현재 코딩 유닛", "부호화 대상 블록", "복호화 대상 블록" 또는 "처리 대상 블록" 중 하나를 의미할 수 있다. 예측이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 예측 블록" 또는 "예측 대상 블록"을 의미할 수 있다. 변환(역변환)/양자화(역양자화)가 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 변환 블록" 또는 "변환 대상 블록"을 의미할 수 있다. 필터링이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "필터링 대상 블록"을 의미할 수 있다.
또한, 본 개시에서 "현재 블록"은 크로마 블록이라는 명시적인 기재가 없는 한 "현재 블록의 루마 블록"을 의미할 수 있다. "현재 블록의 크로마 블록"은 명시적으로 "크로마 블록" 또는 "현재 크로마 블록"과 같이 크로마 블록이라는 명시적인 기재를 포함하여 표현될 수 있다.
본 개시에서 "/"와 ","는 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A/B"와 "A, B"는 "A 및/또는 B"로 해석될 수 있다. 또한, "A/B/C"와 "A, B, C"는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나"를 의미할 수 있다.
본 개시에서 "또는"은 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A 또는 B"는, 1) "A" 만을 의미하거나 2) "B" 만을 의미하거나, 3) "A 및 B"를 의미할 수 있다. 또는, 본 개시에서 "또는"은 "추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)"를 의미할 수 있다.
비디오 코딩 시스템 개요
도 1은 본 개시에 따른 비디오 코딩 시스템을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 코딩 시스템은 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)를 포함할 수 있다. 부호화 장치(10)는 부호화된 비디오(video) 및/또는 영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 복호화 장치(20)로 전달할 수 있다.
일 실시예예 따른 부호화 장치(10)는 비디오 소스 생성부(11), 부호화부(12), 전송부(13)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화 장치(20)는 수신부(21), 복호화부(22) 및 렌더링부(23)를 포함할 수 있다. 상기 부호화부(12)는 비디오/영상 부호화부라고 불릴 수 있고, 상기 복호화부(22)는 비디오/영상 복호화부라고 불릴 수 있다. 전송부(13)는 부호화부(12)에 포함될 수 있다. 수신부(21)는 복호화부(22)에 포함될 수 있다. 렌더링부(23)는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스 생성부(11)는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스 생성부(11)는 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.
부호화부(12)는 입력 비디오/영상을 부호화할 수 있다. 부호화부(12)는 압축 및 부호화 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 부호화부(12)는 부호화된 데이터(부호화된 비디오/영상 정보)를 비트스트림(bitstream) 형태로 출력할 수 있다.
전송부(13)는 비트스트림 형태로 출력된 부호화된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 복호화 장치(20)의 수신부(21)로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부(13)는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부(21)는 상기 저장매체 또는 네트워크로부터 상기 비트스트림을 추출/수신하여 복호화부(22)로 전달할 수 있다.
복호화부(22)는 부호화부(12)의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 복호화할 수 있다.
렌더링부(23)는 복호화된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
영상 부호화 장치 개요
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 부호화 장치(100)는 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 메모리(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함할 수 있다. 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)는 합쳐서 "예측부"라고 지칭될 수 있다. 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150)는 레지듀얼(residual) 처리부에 포함될 수 있다. 레지듀얼 처리부는 감산부(115)를 더 포함할 수도 있다.
영상 부호화 장치(100)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어, 인코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
영상 분할부(110)는 영상 부호화 장치(100)에 입력된 입력 영상(또는, 픽쳐, 프레임)을 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)을 QT/BT/TT (Quad-tree/binary-tree/ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 코딩 유닛의 분할을 위해, 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 개시에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득한 하위 뎁스의 코딩 유닛이 최종 코닛 유닛으로 사용될 수도 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환 및/또는 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 코딩 절차의 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)일 수 있다. 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상기 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.
예측부(인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185))는 처리 대상 블록(현재 블록)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 현재 블록의 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(185)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 인트라 예측 모드 및/또는 인트라 예측 기법에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라, 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(185)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(180)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기반하여 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 경우, 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, 서로 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있다. 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(180)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference) 및 움직임 벡터 예측자에 대한 지시자(indicator)를 부호화함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 시그널링할 수 있다. 움직임 벡터 차분은 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 차이를 의미할 수 있다.
예측부는 후술하는 다양한 예측 방법 및/또는 예측 기법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용하는 예측 방법은 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 현재 블록으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치의 현재 픽처 내 기복원된 참조 블록을 이용하여 현재 블록을 예측하는 방법이다. IBC가 적용되는 경우, 현재 픽처 내 참조 블록의 위치는 상기 소정의 거리에 해당하는 벡터(블록 벡터)로서 부호화될 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 개시에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
예측부를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 감산부(115)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)로부터 예측부에서 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(120)로 전송될 수 있다.
변환부(120)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)을 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기반하여 획득되는 변환을 의미한다. 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(130)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다.
엔트로피 인코딩부(190)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 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)를 더 포함할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 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(190)로부터 출력된 신호를 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 영상 부호화 장치(100)의 내/외부 엘리먼트로서 구비될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(190)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다.
가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(160)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(170), 구체적으로 메모리(170)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(160)는 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 필터링에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(170)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(180)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 영상 부호화 장치(100)와 영상 복호화 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(170) 내 DPB는 인터 예측부(180)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 수정된 복원 픽처를 저장할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(180)에 전달될 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(185)에 전달할 수 있다.
영상 복호화 장치 개요
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 합쳐서 "예측부"라고 지칭될 수 있다. 역양자화부(220), 역변환부(230)는 레지듀얼 처리부에 포함될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림을 수신한 영상 복호화 장치(200)는 도 2의 영상 부호화 장치(100)에서 수행된 프로세스에 대응하는 프로세스를 수행하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 영상 복호화 장치(200)는 영상 부호화 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛이거나 또는 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득될 수 있다. 그리고, 영상 복호화 장치(200)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치(미도시)를 통해 재생될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 도 2의 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있다. 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(예컨대, 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)를 더 포함할 수 있다. 영상 복호화 장치는 영상을 디코딩하기 위해 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 추가적으로 이용할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩됨으로써 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 블록 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)을 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(210)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(220)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(240)로 제공될 수 있다. 한편, 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 영상 복호화 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 추가적으로 구비될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(210)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
한편, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치는 비디오/영상/픽처 복호화 장치라고 불릴 수 있다. 상기 영상 복호화 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및/또는 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)를 포함할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 영상 부호화 장치에서 수행된 계수 스캔 순서에 기반하여 수행될 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)을 획득할 수 있다.
역변환부(230)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득할 수 있다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드(예측 기법)를 결정할 수 있다.
예측부가 후술하는 다양한 예측 방법(기법)을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있음은 영상 부호화 장치(100)의 예측부에 대한 설명에서 언급된 바와 동일하다.
인트라 예측부(265)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 인트라 예측부(185)에 대한 설명은 인트라 예측부(265)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
인터 예측부(260)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기반하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(260)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드(기법)를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드(기법)를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(235)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(인터 예측부(260) 및/또는 인트라 예측부(265) 포함)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(155)에 대한 설명은 가산부(235)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 가산부(235)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(240)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(240)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(250), 구체적으로 메모리(250)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(250)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(260)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(260)에 전달할 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(265)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 영상 부호화 장치(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)에서 설명된 실시예들은 각각 영상 복호화 장치(200)의 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
영상 복호화/부호화 절차의 개요
영상/비디오 코딩에 있어서, 영상/비디오를 구성하는 픽처는 일련의 디코딩 순서(decoding order)에 따라 인코딩/디코딩될 수 있다. 디코딩된 픽처의 출력 순서(output order)에 해당하는 픽처 순서(picture order)는 상기 디코딩 순서와 다르게 설정될 수 있으며, 이를 기반으로 인터 예측시 순방향 예측뿐 아니라 역방향 예측 또한 수행할 수 있다.
도 4는 본 개시에 따른 실시예가 적용 가능한 영상 복호화 절차의 개략적인 흐름도이다.
도 4에 도시된 각 절차는 도 3의 영상 복호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 예컨대, 단계 S410은 영상 복호화 장치의 엔트로피 디코딩부(210)에서 수행될 수 있고, 단계 S420은 예측부(260, 265)에서 수행될 수 있고, 단계 S430은 레지듀얼 처리부(220, 230)에서 수행될 수 있고, 단계 S440은 가산부(235)에서 수행될 수 있고, 단계 S450은 필터링부(240)에서 수행될 수 있다. 단계 S410은 본 개시에서 설명된 정보 디코딩(파싱) 절차를 포함할 수 있고, 단계 S420은 본 개시에서 설명된 인터/인트라 예측 절차를 포함할 수 있고, 단계 S430은 본 개시에서 설명된 레지듀얼 처리 절차를 포함할 수 있고, 단계 S440은 본 개시에서 설명된 블록/픽처 복원 절차를 포함할 수 있고, 단계 S450은 본 개시에서 설명된 인루프 필터링 절차를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 영상 복호화 절차는 개략적으로 비트스트림으로부터 (디코딩을 통한) 영상/비디오 정보를 획득하는 절차(S410), 영상(픽처) 복원 절차(S420~S440) 및 복원된 영상(픽처)에 대한 인루프 필터링 절차(S450)를 포함할 수 있다. 상기 영상 복원 절차는 인터/인트라 예측(S420)을 거쳐서 획득한 예측 샘플들 및 레지듀얼 처리(S430, 양자화된 변환 계수에 대한 역양자화 및/또는 역변환) 과정을 거쳐서 획득한 레지듀얼 샘플들을 기반으로 수행될 수 있다. 상기 영상 복원 절차를 통하여 생성된 복원 픽처에 대한 인루프 필터링 절차(S450)를 통하여 수정된(modified) 복원 픽처가 생성될 수 있으며, 상기 수정된 복원 픽처가 디코딩된 픽처로서 출력될 수 있고, 또한 영상 복호화 장치의 복호 픽처 버퍼(DPB)(250) 또는 메모리에 저장되어 이후 픽처의 디코딩시 인터 예측 절차에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 경우에 따라서 상기 인루프 필터링 절차는 생략될 수 있으며, 이 경우 상기 복원 픽처가 디코딩된 픽처로서 출력될 수 있고, 또한 영상 복호화 장치의 복호 픽처 버퍼(250) 또는 메모리에 저장되어 이후 픽처의 디코딩시 인터 예측 절차에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 상기 인루프 필터링 절차(S450)는 상술한 바와 같이 디블록킹 필터링 절차, SAO(sample adaptive offset) 절차, ALF(adaptive loop filter) 절차 및/또는 바이래터럴 필터(bi-lateral filter) 절차 등을 포함할 수 있고, 그 일부 또는 전부가 생략될 수 있다. 또한, 상기 디블록킹 필터링 절차, SAO(sample adaptive offset) 절차, ALF(adaptive loop filter) 절차 및 바이래터럴 필터(bi-lateral filter) 절차들 중 하나 또는 일부가 순차적으로 적용될 수 있고, 또는 모두가 순차적으로 적용될 수도 있다. 예를 들어, 복원 픽처에 대하여 디블록킹 필터링 절차가 적용된 후 SAO 절차가 수행될 수 있다. 또는 예를 들어 복원 픽처에 대하여 디블록킹 필터링 절차가 적용된 후 ALF 절차가 수행될 수 있다. 이는 영상 부호화 장치에서도 마찬가지로 수행될 수 있다.
도 5는 본 개시에 따른 실시예가 적용 가능한 영상 부호화 절차의 개략적인 흐름도이다.
도 4에 도시된 각 절차는 도 2의 영상 부호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 예컨대, 단계 S510은 영상 부호화 장치의 예측부(180, 185)에서 수행될 수 있고, 단계 S520은 레지듀얼 처리부(115, 120, 130)에서 수행될 수 있고, 단계 S530은 엔트로피 인코딩부(190)에서 수행될 수 있다. 단계 S510은 본 개시에서 설명된 인터/인트라 예측 절차를 포함할 수 있고, 단계 S520은 본 개시에서 설명된 레지듀얼 처리 절차를 포함할 수 있고, 단계 S530은 본 개시에서 설명된 정보 인코딩 절차를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 영상 부호화 절차는 개략적으로 픽처 복원을 위한 정보(ex. 예측 정보, 레지듀얼 정보, 파티셔닝 정보 등)를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력하는 절차뿐 아니라, 현재 픽처에 대한 복원 픽처를 생성하는 절차 및 복원 픽처에 인루프 필터링을 적용하는 절차(optional)를 포함할 수 있다. 영상 부호화 장치는 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통하여 양자화된 변환 계수로부터 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있으며, 단계 S510의 출력인 예측 샘플들과 상기 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 복원 픽처는 상술한 영상 복호화 장치에서 생성한 복원 픽처와 동일할 수 있다. 상기 복원 픽처에 대한 인루프 필터링 절차를 통하여 수정된 복원 픽처가 생성될 수 있으며, 이는 복호 픽처 버퍼(DPB)(170) 또는 메모리에 저장될 수 있으며, 영상 복호화 장치에서의 경우와 마찬가지로, 이후 픽처의 인코딩시 인터 예측 절차에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이 경우에 따라서 상기 인루프 필터링 절차의 일부 또는 전부는 생략될 수 있다. 상기 인루프 필터링 절차가 수행되는 경우, (인루프) 필터링 관련 정보(파라미터)가 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있고, 영상 복호화 장치는 상기 필터링 관련 정보를 기반으로 영상 부호화 장치와 동일한 방법으로 인루프 필터링 절차를 수행할 수 있다.
이러한 인루프 필터링 절차를 통하여 블록킹 아티팩트(artifact) 및 링잉(ringing) 아티팩트 등 영상/동영상 코딩시 발생하는 노이즈를 줄일 수 있으며, 주관적/객관적 비주얼 퀄리티를 높일 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치에서 둘 다 인루프 필터링 절차를 수행함으로서, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치는 동일한 예측 결과를 도출할 수 있으며, 픽처 코딩의 신뢰성을 높이고, 픽처 코딩을 위하여 전송되어야 하는 데이터량을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이 영상 복호화 장치 뿐 아니라 영상 부호화 장치에서도 영상(픽처) 복원 절차가 수행될 수 있다. 각 블록 단위로 인트라 예측/인터 예측에 기반하여 복원 블록이 생성될 수 있으며, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처가 생성될 수 있다. 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹이 I 픽처/슬라이스/타일 그룹인 경우 상기 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹에 포함되는 블록들은 인트라 예측만을 기반으로 복원될 수 있다. 한편, 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹이 P 또는 B 픽처/슬라이스/타일 그룹인 경우 상기 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹에 포함되는 블록들은 인트라 예측 또는 인터 예측을 기반으로 복원될 수 있다. 이 경우 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹 내 일부 블록들에 대하여는 인터 예측이 적용되고, 나머지 일부 블록들에 대하여는 인트라 예측이 적용될 수도 있다. 픽처의 컬러 성분은 루마 성분 및 크로마 성분을 포함할 수 있으며, 본 개시에서 명시적으로 제한하지 않으면 본 개시에 따른 방법들 및 실시예들은 루마 성분 및 크로마 성분에 적용될 수 있다.
인트라 예측의 개요
이하, 본 개시에 따른 인트라 예측에 대해 설명한다.
인트라 예측은 현재 블록이 속하는 픽처(이하, 현재 픽처) 내의 참조 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 예측을 나타낼 수 있다. 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는 경우, 현재 블록의 인트라 예측에 사용할 주변 참조 샘플들이 도출될 수 있다. 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 nWxnH 크기의 현재 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2xnH 개의 샘플들, 현재 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2xnW 개의 샘플들 및 현재 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수 있다. 또는, 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 복수열의 상측 주변 샘플들 및 복수행의 좌측 주변 샘플들을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 nWxnH 크기의 현재 블록의 우측(right) 경계에 인접한 총 nH 개의 샘플들, 현재 블록의 하측(bottom) 경계에 인접한 총 nW 개의 샘플들 및 현재 블록의 우하측(bottom-right)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수도 있다.
다만, 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코더는 이용 가능한 샘플들로 이용 가능하지 않은 샘플들을 대체(substitution)하여 예측에 사용할 주변 참조 샘플들을 구성할 수 있다. 또는, 이용 가능한 샘플들의 보간(interpolation)을 통하여 예측에 사용할 주변 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
주변 참조 샘플들이 도출된 경우, (i) 현재 블록의 주변(neighboring) 참조 샘플들의 평균(average) 혹은 인터폴레이션(interpolation)을 기반으로 예측 샘플을 유도할 수 있고, (ii) 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 예측 샘플에 대하여 특정 (예측) 방향에 존재하는 참조 샘플을 기반으로 상기 예측 샘플을 유도할 수도 있다. (i)의 경우는 비방향성 모드 또는 비각도 모드, (ii)의 경우는 방향성(directional) 모드 또는 각도(angular) 모드라고 불릴 수 있다.
또한, 상기 주변 참조 샘플들 중 상기 현재 블록의 예측 대상 샘플을 기준으로 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 위치하는 제1 주변 샘플과 그 반대 방향에 위치하는 제2 주변 샘플과의 보간을 통하여 상기 예측 샘플이 생성될 수도 있다. 상술한 경우는 선형 보간 인트라 예측(Linear interpolation intra prediction, LIP) 이라고 불릴 수 있다.
또한, 선형 모델(linear model)을 이용하여 루마 샘플들을 기반으로 크로마 예측 샘플들이 생성될 수도 있다. 이 경우는 LM(Linear Model) 모드라고 불릴 수 있다.
또한, 필터링된 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록의 임시 예측 샘플을 도출하고, 상기 기존의 주변 참조 샘플들, 즉, 필터링되지 않은 주변 참조 샘플들 중 상기 인트라 예측 모드에 따라 도출된 적어도 하나의 참조 샘플과 상기 임시 예측 샘플을 가중합(weighted sum)하여 상기 현재 블록의 예측 샘플을 도출할 수도 있다. 이 경우는 PDPC(Position dependent intra prediction) 라고 불릴 수 있다.
또한, 현재 블록의 주변 다중 참조 샘플 라인 중 가장 예측 정확도가 높은 참조 샘플 라인을 선택하여 해당 라인에서 예측 방향에 위치하는 참조 샘플을 이용하여 예측 샘플을 도출할 수 있다. 이 때, 사용된 참조 샘플 라인에 관한 정보(예컨대, intra_luma_ref_idx)는 비트스트림에 부호화되어 시그널링될 수 있다. 이 경우는 multi-reference line intra prediction (MRL) 또는 MRL 기반 인트라 예측이라고 불릴 수 있다. MRL이 적용되지 않는 경우, 현재 블록에 직접 인접한 참조 샘플 라인으로부터 참조 샘플들이 도출될 수 있고, 이 경우, 참조 샘플 라인에 관한 정보는 시그널링되지 않을 수 있다.
또한, 현재 블록을 수직 또는 수평의 서브파티션들로 분할하고, 각 서브파티션에 대해 동일한 인트라 예측 모드를 기반으로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 이 때, 인트라 예측의 주변 참조 샘플들은 각 서브파티션 단위로 도출될 수 있다. 즉, 부호화/복호화 순서 상 이전 서브파티션의 복원된 샘플이 현재 서브파티션의 주변 참조 샘플로서 이용될 수 있다. 이 경우 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 상기 서브파티션들에 동일하게 적용되되, 상기 서브파티션 단위로 주변 참조 샘플을 도출하여 이용함으로써 경우에 따라 인트라 예측 성능을 높일 수 있다. 이러한 예측 방법은 intra sub-partitions (ISP) 또는 ISP 기반 인트라 예측이라고 불릴 수 있다.
전술한 인트라 예측 기법들은 방향성 또는 비방향성의 인트라 예측 모드와 구분하여 인트라 예측 타입 또는 부가 인트라 예측 모드 등 다양한 용어로 불릴 수 있다. 예를 들어 상기 인트라 예측 기법(인트라 예측 타입 또는 부가 인트라 예측 모드 등)은 상술한 LIP, LM, PDPC, MRL, ISP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 LIP, LM, PDPC, MRL, ISP 등의 특정 인트라 예측 타입을 제외한 일반 인트라 예측 방법은 노멀 인트라 예측 타입이라고 불릴 수 있다. 노멀 인트라 예측 타입은 상기와 같은 특정 인트라 예측 타입이 적용되지 않는 경우 일반적으로 적용될 수 있으며, 전술한 인트라 예측 모드를 기반으로 예측이 수행될 수 있다. 한편, 필요에 따라서 도출된 예측 샘플에 대한 후처리 필터링이 수행될 수도 있다.
구체적으로, 인트라 예측 절차는 인트라 예측 모드/타입 결정 단계, 주변 참조 샘플 도출 단계, 인트라 예측 모드/타입 기반 예측 샘플 도출 단계를 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 도출된 예측 샘플에 대한 후처리 필터링(post-filtering) 단계가 수행될 수도 있다.
도 6은 인트라 예측 기반 비디오/영상 인코딩 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6의 인코딩 방법은 도 2의 영상 부호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 단계 S610은 인트라 예측부(185)에 의하여 수행될 수 있고, 단계 S620은 레지듀얼 처리부에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 단계 S620은 감산부(115)에 의하여 수행될 수 있다. 단계 S630은 엔트로피 인코딩부(190)에 의하여 수행될 수 있다. 단계 S630의 예측 정보는 인트라 예측부(185)에 의하여 도출되고, 단계 S630의 레지듀얼 정보는 레지듀얼 처리부에 의하여 도출될 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 정보이다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 레지듀얼 샘플들에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 레지듀얼 샘플들은 영상 부호화 장치의 변환부(120)를 통하여 변환 계수들로 도출되고, 상기 변환 계수들은 양자화부(130)를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보가 레지듀얼 코딩 절차를 통하여 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩될 수 있다.
영상 부호화 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다(S610). 영상 부호화 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 결정하고, 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출한 후, 상기 인트라 예측 모드/타입 및 상기 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성할 수 있다. 여기서 인트라 예측 모드/타입 결정, 주변 참조 샘플들 도출 및 예측 샘플들 생성 절차는 동시에 수행될 수도 있고, 어느 한 절차가 다른 절차보다 먼저 수행될 수도 있다.
도 7은 본 개시에 따른 인트라 예측부(185)의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 영상 부호화 장치의 인트라 예측부(185)는 인트라 예측 모드/타입 결정부(186), 참조 샘플 도출부(187) 및/또는 예측 샘플 도출부(188)를 포함할 수 있다. 인트라 예측 모드/타입 결정부(186)는 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 결정할 수 있다. 참조 샘플 도출부(187)는 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있다. 예측 샘플 도출부(188)는 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 후술하는 예측 샘플 필터링 절차가 수행되는 경우, 인트라 예측부(185)는 예측 샘플 필터부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
영상 부호화 장치는 복수의 인트라 예측 모드/타입들 중 상기 현재 블록에 대하여 적용되는 모드/타입을 결정할 수 있다. 영상 부호화 장치는 상기 인트라 예측 모드/타입들에 대한 율왜곡 비용(RD cost)을 비교하고 상기 현재 블록에 대한 최적의 인트라 예측 모드/타입을 결정할 수 있다.
한편, 영상 부호화 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수도 있다. 예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 상기 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 상기 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 상기 예측 샘플 필터링 절차는 생략될 수 있다.
다시 도 6을 참조하여, 영상 부호화 장치는 예측 샘플들 또는 필터링된 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성할 수 있다(S620). 영상 부호화 장치는 현재 블록의 원본 샘플들로부터 상기 예측 샘플들을 감산하여 상기 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 원본 샘플값으로부터 대응하는 예측 샘플값을 감산함으로써, 레지듀얼 샘플값을 도출할 수 있다.
영상 부호화 장치는 상기 인트라 예측에 관한 정보(예측 정보) 및 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 레지듀얼 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩할 수 있다(S630). 상기 예측 정보는 상기 인트라 예측 모드 정보 및/또는 상기 인트라 예측 기법 정보를 포함할 수 있다. 영상 부호화 장치는 인코딩된 영상 정보를 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 출력된 비트스트림은 저장 매체 또는 네트워크를 통하여 영상 복호화 장치로 전달될 수 있다.
상기 레지듀얼 정보는 후술하는 레지듀얼 코딩 신택스를 포함할 수 있다. 영상 부호화 장치는 상기 레지듀얼 샘플들을 변환/양자화하여 양자화된 변환 계수들을 도출할 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 상기 양자화된 변환 계수들에 대한 정보를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 영상 부호화 장치는 복원 픽처(복원 샘플들 및 복원 블록 포함)를 생성할 수 있다. 이를 위하여 영상 부호화 장치는 상기 양자화된 변환 계수들을 다시 역양자화/역변환 처리하여 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. 이와 같이 레지듀얼 샘플들을 변환/양자화 후 다시 역양자화/역변환을 수행하는 이유는 영상 복호화 장치에서 도출되는 레지듀얼 샘플들과 동일한 레지듀얼 샘플들을 도출하기 위함이다. 영상 부호화 장치는 상기 예측 샘플들과 상기 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있다. 상기 복원 블록을 기반으로 상기 현재 픽처에 대한 복원 픽처가 생성될 수 있다. 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 8은 인트라 예측 기반 비디오/영상 디코딩 방법을 도시한 흐름도이다.
영상 복호화 장치는 상기 영상 부호화 장치에서 수행된 동작과 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
도 8의 디코딩 방법은 도 3의 영상 복호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 딘계 S810 내지 S830은 인트라 예측부(265)에 의하여 수행될 수 있고, 단계 S810의 예측 정보 및 단계 S840의 레지듀얼 정보는 엔트로피 디코딩부(210)에 의하여 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 영상 복호화 장치의 레지듀얼 처리부는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S840). 구체적으로 상기 레지듀얼 처리부의 역양자화부(220)는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 도출된 양자화된 변환 계수들을 기반으로, 역양자화를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 상기 레지듀얼 처리부의 역변환부(230)는 상기 변환 계수들에 대한 역변환을 수행하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. 단계 S850은 가산부(235) 또는 복원부에 의하여 수행될 수 있다.
구체적으로 영상 복호화 장치는 수신된 예측 정보(인트라 예측 모드/타입 정보)를 기반으로 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 도출할 수 있다(S810). 또한, 영상 복호화 장치는 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있다(S820). 영상 복호화 장치는 상기 인트라 예측 모드/타입 및 상기 주변 참조 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성할 수 있다(S830). 이 경우 영상 복호화 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수 있다. 예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 상기 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 상기 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 예측 샘플 필터링 절차는 생략될 수 있다.
영상 복호화 장치는 수신된 레지듀얼 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성할 수 있다(S840). 영상 복호화 장치는 상기 예측 샘플들 및 상기 레지듀얼 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하고, 상기 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 도출할 수 있다(S850). 상기 복원 블록을 기반으로 상기 현재 픽처에 대한 복원 픽처가 생성될 수 있다. 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 9는 본 개시에 따른 인트라 예측부(265)의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 영상 복호화 장치의 인트라 예측부(265)는 인트라 예측 모드/타입 결정부(266), 참조 샘플 도출부(267), 예측 샘플 도출부(268)를 포함할 수 있다. 인트라 예측 모드/타입 결정부(266)는 영상 부호화 장치의 인트라 예측 모드/타입 결정부(186)에서 생성되어 시그널링된 인트라 예측 모드/타입 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 결정하고, 참조 샘플 도출부(266)는 현재 픽처 내 복원된 참조 영역으로부터 상기 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있다. 예측 샘플 도출부(268)는 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 전술한 예측 샘플 필터링 절차가 수행되는 경우, 인트라 예측부(265)는 예측 샘플 필터부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
상기 인트라 예측 모드 정보는 예를 들어 MPM(most probable mode)가 상기 현재 블록에 적용되는지 아니면 리메이닝 모드(remaining mode)가 적용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보(ex. intra_luma_mpm_flag)를 포함할 수 있고, 상기 MPM이 상기 현재 블록에 적용되는 경우 상기 인트라 예측 모드 정보는 상기 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들) 중 하나를 가리키는 인덱스 정보(ex. intra_luma_mpm_idx)를 더 포함할 수 있다. 상기 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들)은 MPM 후보 리스트 또는 MPM 리스트로 구성될 수 있다. 또한, 상기 MPM이 상기 현재 블록에 적용되지 않는 경우, 상기 인트라 예측 모드 정보는 상기 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들)을 제외한 나머지 인트라 예측 모드들 중 하나를 가리키는 리메이닝 모드 정보(ex. intra_luma_mpm_remainder)를 더 포함할 수 있다. 영상 복호화 장치는 상기 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. MPM 후보 모드들은 현재 블록의 주변 블록(예컨대, 좌측 주변 블록 및 상측 주변 블록)의 인트라 예측 모드 및 추가적인 후보 모드들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인트라 예측 기법 정보는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 상기 인트라 예측 기법 정보는 상기 인트라 예측 기법들 중 하나를 지시하는 인트라 예측 기법 인덱스 정보를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 인트라 예측 기법 정보는 상기 MRL이 상기 현재 블록에 적용되는지 및 적용되는 경우에는 몇번째 참조 샘플 라인이 이용되는지 여부를 나타내는 참조 샘플 라인 정보(ex. intra_luma_ref_idx), 상기 ISP가 상기 현재 블록에 적용되는지를 나타내는 ISP 플래그 정보(ex. intra_subpartitions_mode_flag), 상기 ISP가 적용되는 경우에 서브파티션들의 분할 타입을 지시하는 ISP 타입 정보 (ex. intra_subpartitions_split_flag), PDPC의 적용 여부를 나타내는 플래그 정보 또는 LIP의 적용 여부를 나타내는 플래그 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시에서 ISP 플래그 정보는 ISP 적용 지시자로 불릴 수 있다.
상기 인트라 예측 모드 정보 및/또는 상기 인트라 예측 기법 정보는 본 개시에서 설명된 코딩 방법을 통하여 인코딩/디코딩될 수 있다. 예를 들어, 상기 인트라 예측 모드 정보 및/또는 상기 인트라 예측 기법 정보는 truncated (rice) binary code를 기반으로 엔트로피 코딩(ex. CABAC, CAVLC)을 통하여 인코딩/디코딩될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 인트라 예측 방향을 도시하는 도면이다.
인트라 예측 모드는 일 예로 2개의 비방향성 인트라 예측 모드들과 33개의 방향성 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 플래너(planar) 인트라 예측 모드 및 DC 인트라 예측 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 34번 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 플래너 인트라 예측 모드는 플래너 모드라고 불릴 수 있고, 상기 DC 인트라 예측 모드는 DC 모드라고 불릴 수 있다.
또는, 자연 영상(natural video)에서 제시된 임의의 에지 방향(edge direction)을 캡쳐하기 위하여, 도 10에 도시된 바와 같이 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성 인트라 예측 모드들과 65개의 확장된 방향성 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 플래너 모드 및 DC 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 66번 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 확장된 인트라 예측 모드들은 모든 사이즈의 블록들에 적용될 수 있고, 루마 성분(루마 블록) 및 크로마 성분(크로마 블록) 모두에 적용될 수 있다.
또는, 상기 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성 인트라 예측 모드들과 129개의 방향성 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다. 상기 비방향성 인트라 예측 모드들은 플래너 모드 및 DC 모드를 포함할 수 있고, 상기 방향성 인트라 예측 모드들은 2번 내지 130번 인트라 예측 모드들을 포함할 수 있다.
한편, 상기 인트라 예측 모드는 전술한 인트라 예측 모드들 외에도 크로마 샘플을 위한 CCLM(cross-component linear model) 모드를 더 포함할 수 있다. CCLM 모드는 LM 파라미터 도출을 위하여 좌측 샘플들을 고려하는지, 상측 샘플들을 고려하는지, 둘 다를 고려하는지에 따라 L_CCLM, T_CCLM, LT_CCLM으로 나누어질 수 있으며, 크로마 성분에 대하여만 적용될 수 있다.
인트라 예측 모드는 예를 들어 아래 표 1과 같이 인덱싱될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-T000001
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따른 인트라 예측 방향을 도시하는 도면이다. 도 11에서, 점선 방향은 정사각형이 아닌 블록에만 적용되는 광각(wide angle) 모드를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 자연 영상(natural video)에서 제시된 임의의 에지 방향(edge direction)을 캡쳐하기 위하여, 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드는 2개의 비방향성 인트라 예측 모드와 함께 93개의 방향성 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 인트라 예측 모드들은 플래너 모드 및 DC 모드를 포함할 수 있다. 방향성 인트라 예측 모드는 도 11의 화살표로 나타낸 바와 같이 2번 내지 80번과 -1번 내지 -14번으로 구성되는 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다. 상기 플래너 모드는 INTRA_PLANAR로 표기될 수 있고, DC 모드는 INTRA_DC로 표기될 수 있다. 그리고 방향성 인트라 예측 모드는 INTRA_ANGULAR-14 내지 INTRA_ANGULAR-1 및 INTRA_ANGULAR2 내지 INTRA_ANGULAR80과 같이 표기될 수 있다.
Block difference pulse code modulation(BDPCM)의 개요
본 개시에 따른 BDPCM은 양자화된 레지듀얼 도메인(quantized residual domain)에서 수행될 수 있다. 양자화된 레지듀얼 도메인은 양자화된 레지듀얼 신호(또는 양자화된 레지듀얼 계수들)를 포함할 수 있으며, BDPCM을 적용하는 경우, 양자화된 레지듀얼 신호에 대한 변환은 스킵된다. 즉, BDPCM을 적용하는 경우, 레지듀얼 샘플들에 대해 변환은 스킵되고 양자화는 적용된다. 또는 양자화된 레지듀얼 도메인은 양자화된 변환 계수들을 포함할 수 있다.
현재 블록에 BDPCM이 적용되는 경우, 현재 블록의 예측된 샘플들을 포함하는 예측된 블록(예측 블록)은 인트라 예측에 의해 생성될 수 있다. 이 때, 인트라 예측을 수행하기 위한 인트라 예측 모드는 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있고, 후술하는 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 유도될 수도 있다. 또한, 이 때 인트라 예측 모드는 수직 예측 방향 모드 또는 수평 예측 방향 모드 중 하나로 결정될 수 있다. 예컨대, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 인트라 예측 모드는 수평 예측 방향 모드로 결정되고, 현재 블록의 예측 블록은 수평 방향의 인트라 예측에 의해 생성될 수 있다. 또는, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 인트라 예측 모드는 수직 예측 방향 모드로 결정되고, 현재 블록의 예측 블록은 수직 방향의 인트라 예측에 의해 생성될 수 있다. 수평 방향의 인트라 예측이 적용되는 경우, 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀의 값이 현재 블록의 해당 로우(row)에 포함된 샘플들의 예측된 샘플 값으로 결정될 수 있다. 수직 방향의 인트라 예측이 적용되는 경우, 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀의 값이 현재 블록의 해당 칼럼(column)에 포함된 샘플들의 예측 샘플 값으로 결정될 수 있다. 현재 블록에 BDPCM이 적용되는 경우, 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 방법은 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치에서 동일하게 수행될 수 있다.
현재 블록에 BDPCM이 적용되는 경우, 영상 부호화 장치는 현재 블록으로부터 상기 예측 블록을 감산함으로써 현재 블록의 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 상기 레지듀얼 블록을 양자화한 후, 양자화된 레지듀얼 샘플과 해당 양자화된 레지듀얼 샘플의 예측자(predictor)와의 차이값(difference 또는 delta)을 부호화할 수 있다. 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 복원된 차이값과 예측자에 기반하여 현재 블록의 양자화된 레지듀얼 샘플을 획득함으로써 현재 블록의 양자화된 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다. 이후, 영상 복호화 장치는 양자화된 레지듀얼 블록을 역양자화한 후, 상기 예측 블록과 더함으로서 현재 블록을 복원할 수 있다.
도 12는 본 개시에 따른 BDPCM의 레지듀얼 샘플을 부호화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12의 레지듀얼 블록(residual block)은 영상 부호화 장치에서 현재 블록으로부터 예측 블록을 감산함으로써 생성될 수 있다. 도 12의 양자화된 레지듀얼 블록(quantized residual block)은 상기 레지듀얼 블록을 양자화함으로써 생성될 수 있다. 도 12에 있어서, ri, j는 현재 블록내 (i, j) 좌표의 레지듀얼 샘플의 값을 나타낸다. 현재 블록의 크기가 MxN 일 때, i값은 0 이상 M-1 이하일 수 있다. 또한, j값은 0 이상 N-1 이하일 수 있다. 예컨대, ri, j는 현재 블록내 (i, j) 좌표의 원본 샘플의 값으로부터 예측 샘플의 값을 차감함으로써 도출될 수 있다. 도 12에 있어서, Q(ri, j)는 현재 블록내 (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값을 나타낸다. BDPCM의 예측은 도 12의 양자화된 레지듀얼 샘플들에 대해 수행되어, 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플들(modified quantized residual samples)을 포함하는 MxN 크기의 수정된 양자화된 레지듀얼 블록(modified quantized residual block)이 생성될 수 있다.
BDPCM의 예측 방향이 수평 방향일 때, 현재 블록내 (i, j) 좌표의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플의 값(r'i, j)은 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000001
상기 수학식 1과 같이, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향일 때, (0, j) 좌표의 r'0, j 값은 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(r0, j)이 그대로 할당된다. 그 밖의 (i, j) 좌표의 r'i, j 값은 (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)과 (i-1, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri-1, j)의 차이값으로 유도된다. 즉, (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)을 부호화하는 대신에 (i-1, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri-1, j)을 예측값으로 이용하여 계산된 차이값을 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플 값(r'i, j)으로 유도한 후, r'i, j 값을 부호화한다.
BDPCM의 예측 방향이 수직 방향일 때, 현재 블록내 (i, j) 좌표의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플의 값(r'i, j)은 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000002
상기 수학식 2와 같이, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향일 때, (i, 0) 좌표의 r'i, 0 값은 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, 0)이 그대로 할당된다. 그 밖의 (i, j) 좌표의 r'i, j 값은 (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)과 (i, j-1) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j-1)의 차이값으로 유도된다. 즉, (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)을 부호화하는 대신에 (i, j-1) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j-1)을 예측값으로 이용하여 계산된 차이값을 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플 값(r'i, j)으로 유도한 후, r'i, j 값을 부호화한다.
전술한 바와 같이, 인접한 양자화된 레지듀얼 샘플 값을 예측값으로 이용하여 현재 양자화된 레지듀얼 샘플 값을 수정하는 과정을 BDPCM 예측이라고 호칭할 수 있다.
최종적으로, 영상 부호화 장치는 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플들을 포함하는 수정된 양자화된 레지듀얼 블록을 부호화하여 영상 복호화 장치에 전송할 수 있다. 이 때, 전술한 바와 같이, 수정된 양자화된 레지듀얼 블록에 대한 변환은 수행되지 않는다.
도 13은 본 개시의 BDPCM을 수행하여 생성된 수정된 양자화된 레지듀얼 블록을 나타낸다.
도 13에서 Horizontal BDPCM은 BDPCM의 예측 방향이 수평 방향일 때, 상기 수학식 1에 따라 생성된 수정된 양자화된 레지듀얼 블록을 나타낸다. 또한, Vertical BDPCM은 BDPCM의 예측 방향이 수직 방향일 때, 상기 수학식 2에 따라 생성된 수정된 양자화된 레지듀얼 블록을 나타낸다.
도 14는 영상 부호화 장치에서 BDPCM을 적용하여 현재 블록을 부호화하는 절차를 도시한 흐름도이다.
먼저 부호화 대상 블록인 현재 블록이 입력되면(S1410), 현재 블록에 대해 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다(S1420). 단계 S1420의 예측 블록은 인트라 예측된 블록일 수 있으며, 인트라 예측 모드는 전술한 바와 같이 결정될 수 있다. 단계 S1420에서 생성된 예측 블록에 기반하여 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다(S1430). 예컨대, 영상 부호화 장치는 현재 블록(원본 샘플의 값)으로부터 예측 블록(예측된 샘플의 값)을 차감함으로써 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플의 값)을 생성할 수 있다. 예컨대, 단계 S1430의 수행에 의해, 도 12의 레지듀얼 블록이 생성될 수 있다. 단계 S1430에서 생성된 레지듀얼 블록에 대해 양자화를 수행하여(S1440), 양자화된 레지듀얼 블록이 생성되고, 양자화된 레지듀얼 블록에 대해 BDPCM 예측이 수행될 수 있다(S1450). 단계 S1440의 수행 결과 생성된 양자화된 레지듀얼 블록은 도 12의 양자화된 레지듀얼 블록일 수 있으며, 단계 S1450의 BDPCM 예측 결과, 예측 방향에 따라 도 13의 수정된 양자화된 레지듀얼 블록이 생성될 수 있다. 단계 S1450의 BDPCM 예측은 도 12 내지 도 13을 참조하여 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 이후 영상 부호화 장치는 수정된 양자화된 레지듀얼 블록을 부호화하여(S1460) 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 때, 수정된 양자화된 레지듀얼 블록에 대한 변환은 스킵될 수 있다.
도 12 내지 도 14를 참조하여 설명된 영상 부호화 장치에서의 BDPCM 동작은 영상 복호화 장치에서 역으로 수행될 수 있다.
도 15는 영상 복호화 장치에서 BDPCM을 적용하여 현재 블록을 복원하는 절차를 도시한 흐름도이다.
영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재 블록의 복원에 필요한 정보(영상 정보)를 획득할 수 있다(S1510). 현재 블록의 복원에 필요한 정보는 현재 블록의 예측에 관한 정보(예측 정보), 현재 블록의 레지듀얼에 관한 정보(레지듀얼 정보) 등을 포함할 수 있다. 영상 복호화 장치는 현재 블록에 대한 정보에 기반하여 현재 블록에 대해 예측을 수행하고, 예측 블록을 생성할 수 있다(S1520). 현재 블록에 대한 예측은 인트라 예측일 수 있으며, 구체적인 설명은 도 14를 참조하여 설명한 바와 동일하다. 도 15에서 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하는 단계(S1520)는 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하는 단계 S1530 내지 S1550에 선행하여 수행되는 것으로 도시되었다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 현재 블록의 레지듀얼 블록이 생성된 이후에 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수도 있다. 또는 현재 블록의 레지듀얼 블록과 현재 블록의 예측 블록은 동시에 생성될 수도 있다. 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재 블록의 레지듀얼 정보를 파싱함으로써, 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다(S1530). 단계 S1530에서 생성된 레지듀얼 블록은 도 13에 도시된 수정된 양자화된 레지듀얼 블록일 수 있다. 영상 복호화 장치는 도 13의 수정된 양자화된 레지듀얼 블록에 대해 BDPCM 예측을 수행하여(S1540) 도 12의 양자화된 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다. 단계 S1540의 BDPCM 예측은 도 13의 수정된 양자화된 레지듀얼 블록으로부터 도 12의 양자화된 레지듀얼 블록을 생성하는 절차이므로, 영상 부호화 장치에서 수행되는 단계 S1450의 역과정에 대응될 수 있다.
영상 복호화 장치에서 수행되는 단계 S1540의 BDPCM 예측에 대해 아래에서 보다 상세히 설명한다.
BDPCM의 예측 방향이 수평 방향일 때, 영상 복호화 장치는 수학식 3을 이용하여 수정된 양자화된 레지듀얼 블록으로부터 양자화된 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000003
수학식 3에 규정된 바와 같이, (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)은 (0, j) 좌표부터 (i, j) 좌표까지의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플들의 값들을 합산함으로써 계산될 수 있다.
또는, 상기 수학식 3 대신에 수학식 4를 이용하여 (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)을 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000004
상기 수학식 4는 수학식 1에 대응되는 역과정이다. 상기 수학식 4에 따르면, (0, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(r0, j)은 (0, j) 좌표의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 r'0, j으로 유도된다. 그 밖의 (i, j) 좌표의 Q(ri, j)은 (i, j) 좌표의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 r'i, j과 (i-1, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri-1, j)의 합으로 유도된다. 즉, (i-1, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri-1, j)을 예측값으로 이용하여 차이값 r'i, j을 합산함으로써 양자화된 레지듀얼 샘플 값 Q(ri, j)가 유도될 수 있다.
BDPCM의 예측 방향이 수직 방향일 때, 영상 복호화 장치는 수학식 5를 이용하여 수정된 양자화된 레지듀얼 블록으로부터 양자화된 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000005
수학식 5에 규정된 바와 같이, (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)은 (i, 0) 좌표부터 (i, j) 좌표까지의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플들의 값들을 합산함으로써 계산될 수 있다.
또는, 상기 수학식 5 대신에 수학식 6을 이용하여 (i, j) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j)을 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000006
상기 수학식 6은 수학식 2에 대응되는 역과정이다. 상기 수학식 6에 따르면, (i, 0) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, 0)은 (i, 0) 좌표의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 r'i, 0으로 유도된다. 그 밖의 (i, j) 좌표의 Q(ri, j)은 (i, j) 좌표의 수정된 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 r'i, j과 (i, j-1) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j-1)의 합으로 유도된다. 즉, (i, j-1) 좌표의 양자화된 레지듀얼 샘플의 값 Q(ri, j-1)을 예측값으로 이용하여 차이값 r'i, j을 합산함으로써 양자화된 레지듀얼 샘플 값 Q(ri, j)가 유도될 수 있다.
전술한 방법에 의해 단계 S1540을 수행하여 양자화된 레지듀얼 샘플들로 구성된 양자화된 레지듀얼 블록이 생성되면, 영상 복호화 장치는 양자화된 레지듀얼 블록에 대해 역양자화를 수행함으로써(S1550), 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성할 수 있다. BDPCM이 적용되는 경우, 전술한 바와 같이 현재 블록에 대한 변환은 스킵되므로, 역양자화된 레지듀얼 블록에 대한 역변환은 스킵될 수 있다.
이후, 영상 복호화 장치는 단계 S1520에서 생성된 예측 블록과 단계 S1550에서 생성된 레지듀얼 블록에 기반하여 현재 블록을 복원할 수 있다(S1560). 예컨대, 영상 복호화 장치는 예측 블록(예측된 샘플의 값)과 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플의 값)을 더함으로써 현재 블록(복원 샘플의 값)을 복원할 수 있다.
현재 블록에 BDPCM이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 또한, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는 경우, BDPCM의 예측 방향을 지시하는 제2 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 현재 블록에 BDPCM이 적용되지 않는 경우, 상기 제2 정보는 시그널링되지 않을 수 있다.
도 16은 현재 블록의 신택스 구조에 포함된 BDPCM에 관한 정보를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16에 도시된 예에서, bdpcm_flag는 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보에 해당한다. BDPCM은 현재 블록이 인트라 예측된 경우에만 허용 가능하므로, bdpcm_flag는 현재 블록의 예측 모드가 MODE_INTRA일 때에만 시그널링될 수 있다. 또한, BDPCM은 루마 성분 신호(cIdx==0)에 대해서만 가용하며, 현재 블록의 크기가 소정 크기(32x32) 이하일 경우에만 가용할 수 있다. 그러나, BDPCM의 가용 조건은 상기 예로 한정되지 않으며, 루마 성분 신호뿐만 아니라 크로마 성분 신호에 대해서도 가용할 수 있다. 또한, 현재 블록의 상위 레벨(시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨 등)에서 BDPCM의 가용 여부를 지시하는 정보가 명시적으로 시그널링될 수 있다.
bdpcm_flag가 현재 블록에 BDPCM이 적용되는 것을 지시하는 경우에만 BDPCM의 예측 방향을 지시하는 제2 정보(예컨대, bdpcm_dir_flag)가 시그널링될 수 있다. 상기 제2 정보가 제1 값(예컨대, 0)일 때, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향을 지시하고 상기 제2 정보가 제2 값(예컨대, 1)일 때, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향을 지시할 수 있다.
신호 처리에서 변환 부호화(transform coding)란 입력 신호를 다른 도메인의 신호로 변환하는 것을 의미한다. 구체적으로 비디오 압축 분야에서의 변환은 공간 도메인(spatial domain)의 신호를 주파수 도메인(frequency domain)의 신호로 변경하는 것을 의미한다. 비디오 압축 분야에서 변환을 수행하는 이유는 공간 도메인의 신호를 주파수 도메인의 신호로 변경했을 때, 저주파 영역으로 정보가 집중되고 고주파 영역은 거의 정보를 갖지 않는 성질을 이용하여 효율적인 압축이 가능하기 때문이다. 그러나, 신호의 특성에 따라 변환을 수행하지 않는 경우의 압축 효율이 보다 높은 경우가 있으며, 이런 경우에는 변환을 스킵할 수 있다.
전술한 바와 같이, BDPCM은 변환이 스킵된 레지듀얼 블록을 부호화하는 과정에서 적용될 수 있다. 변환이 스킵된 경우, 전술한 바와 같이, 레지듀얼 정보가 블록 내에서 고르게 분포할 수 있다. 또한, 블록내 임의의 레지듀얼 계수 값은 그 주변의 레지듀얼 계수 값과 유사할 확률이 매우 높다. 또한, 인트라 예측된 변환 스킵 블록의 경우, 참조 샘플과의 거리로 인하여 블록의 우하단에 발생하는 레지듀얼 계수의 레벨이 좌상단에 발생하는 레지듀얼 계수의 레벨보다 클 확률이 높다. 이러한 현상은 블록의 크기가 커질수록 더 두드러질 수 있다. BDPCM은 상기와 같은 인트라 스킵 코딩된 블록의 레지듀얼 계수의 분포 특성을 이용한 것이다. BDPCM이 적용되는 경우, 전술한 바와 같이, (양자화된) 레지듀얼 계수를 부호화하는 대신, 행 또는 열 방향으로 라인 단위의 레지듀얼 계수 간 예측을 수행함으로써 발생하는 차이값을 부호화하므로, 부호화 대상 레지듀얼 계수의 레벨의 크기가 작아진다. 즉, BDPCM이 적용되는 경우, 상기와 같이 작아진 계수의 레벨을 부호화하게 되므로, 부호화하는 데 필요한 문맥 부호화 빈(context coded bin)의 발생을 감소시킬 수 있으며 이는 복호화기의 쓰루풋 (throughput) 향상에 기여할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, BDPCM이 양자화된 레지듀얼 도메인에서 수행되는 경우, 레지듀얼 신호가 존재하지 않으면 BDPCM을 수행할 수 없다. 그러나, 도 16을 참조하여 설명한 부호화 유닛의 신택스 구조에 따르면, 레지듀얼 신호가 존재하지 않는 경우에도 BDPCM 관련 정보를 시그널링하는 문제점이 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 BDPCM 관련 정보의 부호화/복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 17에 개시된 실시예에 따르면, 현재 블록에 레지듀얼 신호가 존재하는 경우에만 BDPCM 관련 정보를 부호화/복호화할 수 있도록 제한할 수 있다. 현재 블록에 대해 레지듀얼 신호가 존재하는지의 여부를 지시하는 정보(예컨대, coded block flag (cbf))가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있으며, BDPCM 관련 정보는 상기 정보에 기반하여 부호화/복호화할 수 있다.
도 17을 참조하면, 먼저 현재 블록이 인트라 예측된 블록인지 여부가 판단될 수 있다(S1710). 현재 블록이 인트라 예측되지 않은 경우, 현재 블록에 대해서는 BDPCM이 적용될 수 없다. 따라서, 현재 블록에 대한 BDPCM 관련 정보는 부호화/복호화되지 않을 수 있다.
현재 블록이 인트라 예측된 경우, 현재 블록에 레지듀얼 신호가 존재하는지 여부가 판단될 수 있다(S1720). 단계 S1720의 판단은 예컨대, cbf 정보에 기반하여 수행될 수 있다. 예컨대, 현재 블록의 레지듀얼 신호를 전송하는 단위인 변환 유닛(transform unit)에 대한 cbf 정보(tu_cbf_luma)를 확인함으로써 단계 S1720이 수행될 수 있다. tu_cbf_luma가 1이면 현재 변환 유닛의 루마 성분에 대해 0이 아닌 레지듀얼 계수가 존재하는 것을 의미하고, tu_cbf_luma가 0이면 현재 변환 유닛의 루마 성분에 대해 0이 아닌 레지듀얼 계수가 존재하지 않는 것을 의미할 수 있다. 단계 S1720에서, 현재 블록에 레지듀얼 신호가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 현재 블록에 대한 BDPCM 관련 정보는 부호화/복호화되지 않을 수 있다.
단계 S1720에서, 현재 블록에 레지듀얼 신호가 존재하는 것으로 판단되면, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지의 여부를 지시하는 정보(예컨대, bdpcm_flag)를 부호화/복호화할 수 있다(S1730). 영상 부호화 장치는 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지의 여부에 기반하여 bdpcm_flag의 값을 결정하고 부호화할 수 있다. 영상 복호화 장치는 bdpcm_flag를 파싱한 후, 그 값에 기반하여 현재 블록에 BDPCM을 적용할지 여부를 결정할 수 있다.
이후, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지의 여부가 판단될 수 있다(S1740). 예컨대, 단계 S1740의 판단은 bdpcm_flag의 값에 기반하여 수행될 수 있다. 단계 S1740에서, 현재 블록에 BDPCM이 적용되지 않는 것으로 판단되면, 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향에 관한 정보는 부호화/복호화되지 않을 수 있다.
단계 S1740에서, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는 것으로 판단되면, BDPCM의 예측 방향에 관한 정보(예컨대, bdpcm_dir_flag)를 부호화/복호화할 수 있다(S1750). 영상 부호화 장치는 현재 블록에 적용된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 bdpcm_dir_flag의 값을 결정하고 부호화할 수 있다. 영상 복호화 장치는 bdpcm_dir_flag를 파싱한 후, 그 값에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 결정할 수 있다.
도 17에 도시된 실시예에 따르면, 인트라 예측된 현재 블록에 양자화된 레지듀얼 신호가 존재하는 경우에만 BDPCM 관련 정보의 부호화/복호화를 수행함으로써 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
도 17에 도시된 실시예에서, BDPCM 관련 정보의 부호화/복호화 조건으로서 인트라 예측 여부, 레지듀얼 신호 존재 여부를 판단한다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, BDPCM 관련 정보의 부호화/복호화 조건으로서 BDPCM 가용 여부에 대한 전술한 다양한 조건들(색성분, 블록의 크기, 상위 레벨에서 시그널링되는 정보 등)이 판단될 수 있다.
도 17에 도시된 실시예는 루마 성분을 대상으로 하나, 이에 한정되지 않으며, 본 개시의 BDPCM이 크로마 성분에도 적용되는 경우에도 적용될 수 있다. 즉, 도 17을 참조하여 설명한 실시예는 크로마 성분(Cb, Cr)의 각각에 대하여 적용될 수 있다.
또는, 본 개시의 BDPCM이 RGB 영상에 대하여 적용될 경우, 도 17을 참조하여 설명한 실시예는 R, G, B 성분의 각각에 대하여 적용될 수 있다.
또는, 본 개시의 BDPCM이 YCoCg 영상에 대하여 적용될 경우, 도 17을 참조하여 설명한 실시예는 Y, Co, Cg 성분의 각각에 대하여 적용될 수 있다.
도 18은 본 개시의 다른 실시예에 따른 현재 블록의 인트라 예측 방향에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 18의 단계 S1810 내지 S1830은 도 17의 단계 S1740 내지 S1750을 대체할 수 있다.
도 18을 참조하여 설명하는 실시예에 따르면, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 이미 가용하므로, BDPCM의 예측 방향에 관한 정보를 별도로 시그널링하지 않고, 현재 블록의 인트라 예측 모드로부터 BDPCM의 예측 방향을 도출할 수 있다.
구체적으로, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지 여부가 판단되고(S1810), BDPCM이 적용되지 않는 경우, BDPCM의 예측 방향을 도출하는 과정은 수행되지 않을 수 있다.
단계 S1810에서, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는 것으로 판단된 경우, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 판단되고(S1820), 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여 BDPCM의 예측 방향이 도출될 수 있다(S1830).
일 예로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 방향 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 도출될 수 있다. 반대로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수평 방향 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 도출될 수 있다. 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비방향성 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향 및 수직 방향 중 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 기 약속된 방향으로 도출될 수 있다. 또는, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비방향성 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 블록의 상위 레벨(시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨 등)에서 시그널링되는 정보에 기반하여 결정될 수도 있다. 또는 도 10을 참조하여 설명한 예에서, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 34번 모드보다 작은 절대 각도를 갖는 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 정의하고, 그렇지 않은 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 정의할 수 있다. 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 34번 모드 이하의 절대 각도를 갖는 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 정의하고, 그렇지 않은 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 정의할 수도 있다.
다른 예로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 방향 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 도출될 수 있다. 반대로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수평 방향 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 도출될 수 있다. 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비방향성 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향 및 수직 방향 중 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 기 약속된 방향으로 도출될 수 있다. 또는, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 비방향성 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 블록의 상위 레벨(시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨 등)에서 시그널링되는 정보에 기반하여 결정될 수도 있다. 또는 도 10을 참조하여 설명한 예에서, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 34번 모드보다 작은 절대 각도를 갖는 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 정의하고, 그렇지 않은 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 정의할 수 있다. 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 34번 모드 이하의 절대 각도를 갖는 모드인 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 정의하고, 그렇지 않은 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 정의할 수도 있다.
영상 부호화 장치는 현재 블록에 BDPCM을 적용하는 경우, 인트라 예측 모드에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 도출하여 BDPCM 예측을 수행하고, BDPCM의 예측 방향에 관한 정보는 부호화하지 않을 수 있다.
도 18에 도시된 실시예에 따르면, 이미 가용한 인트라 예측 모드를 이용하여 BDPCM의 예측 방향을 도출할 수 있다. 따라서, BDPCM의 예측 방향에 관한 정보를 시그널링할 필요가 없게 되므로 전송되는 정보의 양이 절감될 수 있다.
도 18에 도시된 실시예의 변형예로서, BDPCM의 예측 방향에 관한 정보가 시그널링되고, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 도출할 수도 있다.
도 19는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 19를 참조하여 설명하는 실시예에 따르면, 현재 블록의 BDPCM의 예측 방향이 이미 가용하므로, 인트라 예측 모드에 관한 정보를 별도로 시그널링하지 않고, 현재 블록의 BDPCM의 예측 방향으로부터 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다.
구체적으로, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지 여부가 판단되고(S1910), BDPCM이 적용되지 않는 경우, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 비트스트림을 통해 시그널링되는 현재 블록의 예측 정보(예컨대, 인트라 예측 모드에 관한 정보)에 기반하여 결정될 수 있다(S1940). 이후, 결정된 인트라 예측 모드에 기반하여 인트라 예측이 수행될 수 있다(S1930).
단계 S1910에서, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는 것으로 판단된 경우, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 현재 블록의 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 결정될 수 있다(S1920). 예컨대, 영상 부호화 장치는 현재 블록에 적용된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치는 BDPCM의 예측 방향에 관한 정보(bdpcm_dir_flag)를 복호화하여 현재 블록의 BDPCM의 예측 방향을 결정하고, 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 이후, 결정된 인트라 예측 모드에 기반하여 인트라 예측이 수행될 수 있다(S1930).
일 예에 따르면, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 인트라 예측 모드는 수직 방향 모드로 결정될 수 있고, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 인트라 예측 모드는 수평 방향 모드로 결정될 수 있다.
다른 예에 따르면, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 인트라 예측 모드는 수평 방향 모드로 결정될 수 있고, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 인트라 예측 모드는 수직 방향 모드로 결정될 수 있다.
그러나, BDPCM의 예측 방향에 기반하여 인트라 예측 모드를 결정하는 방법은 상기의 예들로 한정되지 않는다.
도 20은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 현재 블록의 크기에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 20의 단계 S2010 내지 S2030은 도 17의 단계 S1740 내지 S1750을 대체할 수 있다.
인트라 예측의 경우, 참조 샘플로부터의 거리가 멀수록 레지듀얼 계수의 레벨(절대값)이 커지는 특성이 있다. 이러한 특성을 고려하여, 도 20을 참조하여 설명하는 실시예는 블록의 크기에 관한 조건(너비와 높이의 비교, 너비와 높이의 비율 등)에 기반하여 현재 블록의 BDPCM의 예측 방향을 도출할 수 있다. 이 때, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 고려되지 않을 수 있다
구체적으로, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지 여부가 판단되고(S2010), BDPCM이 적용되지 않는 경우, BDPCM의 예측 방향을 도출하는 과정은 수행되지 않을 수 있다.
단계 S2010에서, 현재 블록에 BDPCM이 적용되는 것으로 판단된 경우, 현재 블록의 크기에 관한 조건이 판단되고(S2020), 그 판단 결과에 기반하여 BDPCM의 예측 방향이 도출될 수 있다(S2030).
일 예로, 현재 블록의 너비(width)가 높이(height)보다 큰 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 도출될 수 있다. 반대로, 현재 블록의 높이가 너비보다 큰 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 도출될 수 있다. 만일 현재 블록의 너비와 높이가 동일한 경우, 도 18을 참조하여 설명한 실시예의 방법이 적용될 수 있다. 또는, 현재 블록의 너비와 높이가 동일한 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향 및 수직 방향 중 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 기 약속된 방향으로 도출되거나, 블록의 상위 레벨(시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨 등)에서 시그널링되는 정보에 기반하여 결정될 수도 있다.
다른 예로, 현재 블록의 너비가 높이보다 큰 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 도출될 수 있다. 반대로, 현재 블록의 높이가 너비보다 큰 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 도출될 수 있다. 만일 현재 블록의 너비와 높이가 동일한 경우, 도 18을 참조하여 설명한 실시예의 방법이 적용될 수 있다. 또는, 현재 블록의 너비와 높이가 동일한 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향 및 수직 방향 중 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 기 약속된 방향으로 도출되거나, 블록의 상위 레벨(시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨 등)에서 시그널링되는 정보에 기반하여 결정될 수도 있다.
또 다른 예로, 현재 블록의 너비와 높이의 비율(width/height)이 N 이상일 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 도출될 수 있다. 또한, 현재 블록의 너비와 높이의 비율이 1/N 이하일 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 도출될 수 있다. 만일 현재 블록의 너비와 높이의 비율이 N보다 작고 1/N 이상일 경우, 도 18을 참조하여 설명한 실시예의 방법이 적용될 수 있다. 또는, 현재 블록의 너비와 높이의 비율이 N보다 작고 1/N 이상일 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향 및 수직 방향 중 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 기 약속된 방향으로 도출되거나, 블록의 상위 레벨(시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨 등)에서 시그널링되는 정보에 기반하여 결정될 수도 있다. 이 때, N은 1 이상의 정수일 수 있다.
또 다른 예로, 현재 블록의 너비와 높이의 비율이 N 이상일 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 도출될 수 있다. 또한, 현재 블록의 너비와 높이의 비율이 1/N 이하일 경우, BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 도출될 수 있다. 만일 현재 블록의 너비와 높이의 비율이 N보다 작고 1/N 이상일 경우, 도 18을 참조하여 설명한 실시예의 방법이 적용될 수 있다. 또는, 현재 블록의 너비와 높이의 비율이 N보다 작고 1/N 이상일 경우, BDPCM의 예측 방향은 수평 방향 및 수직 방향 중 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 기 약속된 방향으로 도출되거나, 블록의 상위 레벨(시퀀스 레벨, 픽처 레벨, 슬라이스 레벨 등)에서 시그널링되는 정보에 기반하여 결정될 수도 있다. 이 때, N은 1 이상의 정수일 수 있다.
도 20에 도시된 실시예에 따르면, 현재 블록의 크기에 관한 조건에 기반하여 BDPCM의 예측 방향을 도출할 수 있다. 따라서, BDPCM의 예측 방향에 관한 정보를 시그널링할 필요가 없게 되므로 전송되는 정보의 양이 절감될 수 있다.
CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding) 및 레지듀얼 신호의 부호화/복호화 개요
영상 부호화/복호화 장치는 CABAC을 이용하여 영상 정보를 부호화/복호화할 수 있다. 영상 정보의 일부 또는 전부는 도 2의 엔트로피 인코딩부(190)에 의하여 엔트로피 인코딩될 수 있고, 영상 정보의 일부 또는 전부는 엔트로피 디코딩부(210)에 의하여 엔트로피 디코딩될 수 있다. 후술하는 레지듀얼 신호에 포함되는 구문 요소들은 CABAC 기반으로 엔트로피 부호화/복호화될 수 있다.
도 21은 CABAC 엔트로피 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
입력 신호가 이진값이 아닌 구문 요소인 경우, 이진화부(2110)를 통해 입력 신호가 이진값으로 변환될 수 있다. 입력 신호가 이미 이진값인 경우에는 이진화 과정이 수행되지 않을 수 있다. 이때, 이진값을 구성하는 각각의 이진수 0 또는 1을 빈(bin)이라고 할 수 있다. 예컨대, 이진화된 후의 이진열이 110인 경우 1, 1, 0 각각은 하나의 빈일 수 있다. 하나의 구문 요소에 대한 이진, 이진열은 해당 구문 요소의 값을 나타낼 수 있다.
이진화된 빈들은 정규 부호화 엔진(2120) 또는 바이패스 부호화 엔진(2130)으로 입력될 수 있다. 문맥 모델 결정부(2140)는 해당 빈에 대해 확률값을 반영하는 문맥 모델(context model)을 할당하고, 정규 부호화 엔진(2120)은 할당된 문맥 모델에 기반해 해당 빈을 부호화할 수 있다. 정규 부호화 엔진(2120)에서의 각 빈에 대한 부호화를 수행된 뒤, 해당 빈에 대한 확률 모델이 갱신될 수 있다. 이렇게 부호화되는 빈들을 문맥 부호화 빈(context-coded bin)이라 할 수 있다. 바이패스 부호화 엔진(2130)에서는 입력된 빈에 대해 확률을 추정하는 절차와 부호화 후에 해당 빈에 적용했던 확률 모델을 갱신하는 절차가 생략될 수 있다. 바이패스 부호화 엔진(2130)은 문맥을 할당하는 대신 균일한 확률 분포를 적용해 입력되는 빈을 부호화함으로써 부호화 속도를 향상시킬 수 있다. 바이패스 부호화 엔진(2130)을 통해 부호화되는 빈들은 바이패스 빈(bypass bin)이라 할 수 있다.
엔트로피 인코딩부(190)는 정규 부호화 엔진(2120)을 통해 부호화를 수행할 것인지, 바이패스 부호화 엔진(2130)을 통해 부호화를 수행할 것인지를 결정하고, 부호화 경로를 스위칭할 수 있다.
한편, 엔트로피 복호화는 도 21의 부호화 과정이 역순으로 진행되어 수행될 수 있다. 엔트로피 디코딩부(210)는 정규 코딩 복호화 엔진 혹은 바이패스 복호화 엔진 중 하나를 이용하여 비트스트림을 이진열로 복호화할 수 있다. 정규 코딩 엔진에서의 복호화가 수행된 뒤, 해당 빈에 대한 확률 모델이 갱신될 수 있다. 한편 바이패스 복호화 엔진에서는 입력된 비트스트림에 대해 확률을 추정하는 절차 및 확률 모델을 갱신하는 절차가 생략될 수 있다. 정규 코딩 복호화 엔진 혹은 바이패스 복호화 엔진 중 하나를 통해 생성된 빈은 역이진화부의 선택적인 역이진화를 통해, 최초 입력 신호였던 구문 요소로 최종 복원될 수 있다.
레지듀얼 샘플들은 변환, 양자화 과정을 거쳐 양자화된 변환 계수들을 이용하여 유도될 수 있다. 양자화된 변환 계수들은 변환 계수들이라 정의될 수 있다. 블록 내 변환 계수들은 레지듀얼 정보의 형태로 시그널링될 수 있다. 레지듀얼 정보는 레지듀얼 코딩 구문 요소를 포함할 수 있다. 영상 부호화 장치는 레지듀얼 정보로 레지듀얼 코딩 구문 요소를 구성하고 이를 부호화하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 반면 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 레지듀얼 코딩 구문 요소를 복호화하여 양자화된 변환 계수들을 획득할 수 있다. 이하 레지듀얼 코딩 구문 요소는 구문 요소라 지칭될 수 있다.
일 예로, 변환 계수는 last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, last_sig_coeff_y_suffix, coded_sub_block_flag, sig_coeff_flag, abs_level_gtX_flag, par_level_flag, abs_remainder, dec_abs_level, coeff_sign_flag 중 적어도 하나의 레지듀얼 코딩 구문 요소를 이용하여 부호화/복호화될 수 있다. 변환 계수를 구문 요소를 이용하여 부호화/복호화하는 프로세스를 레지듀얼 (데이터) 코딩 또는 (변환) 계수 코딩이라 정의할 수 있다. 이때, 변환/양자화 과정은 생략될 수 있다. 이하, 상술한 각각의 구문 요소에 대해서 자세히 설명한다. 이하에서 설명하는 구문 요소의 명칭은 예시로서, 구문 요소의 명칭에 의해 본 개시의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
구문 요소 last_sig_coeff_x_prefix, last_sig_coeff_y_prefix, last_sig_coeff_x_suffix, last_sig_coeff_y_suffix는 연관된 블록 내의 마지막 0이 아닌 계수의 (x, y) 위치 정보를 부호화 하는 구문 요소이다. 이때, 연관된 블록은 부호화 블록(Coding Block, CB) 또는 변환 블록(Transform Block, TB)일 수 있다. 이하, 변환, 양자화 및 레지듀얼 코딩 프로세스에서의 블록은 부호화 블록 또는 변환 블록일 수 있다.
구체적으로, last_sig_coeff_x_prefix는 변환 블록 내 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수(significant coefficient)의 열 위치의 프리픽스(prefix)를 지시하고, last_sig_coeff_y_prefix는 상기 변환 블록 내 상기 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수의 행 위치의 프리픽스를 지시할 수 있다. last_sig_coeff_x_suffix는 상기 변환 블록 내 상기 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수의 열 위치의 서픽스(suffix)를 지시하고, last_sig_coeff_y_suffix는 상기 변환 블록 내 상기 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수의 행 위치의 서픽스를 지시할 수 있다. 유효 계수는 0이 아닌 계수를 의미할 수 있다. 스캔 순서는 우상향 대각 스캔 순서, 수평 스캔 순서 및 수직 스캔 순서 중 하나일 수 있다. 이때, 수평 스캔 순서는 좌측부터 우측 방향의 스캔 순서를 의미할 수 있고, 수직 스캔 순서는 상단부터 하단 방향의 스캔순서를 의미할 수 있다. 스캔 순서는 대상 블록에 인트라/인터 예측이 적용되는지 여부 및/또는 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 기반으로 결정될 수 있다.
구문 요소 coded_sub_block_flag는 현재 블록이 4개 또는 16개의 픽셀 개수를 갖는 서브 블록들로 분할될 때 (예컨대, 1x16, 2x8, 8x2, 16x1, 4x4 또는 2x2 서브 블록), 각 서브 블록들이 0이 아닌 계수가 포함하는지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다. 이때 서브 블록은 계수 그룹(coefficient group, CG)으로도 표현될 수 있다.
예컨대, coded_sub_block_flag의 값이 0이면 더 이상 전송할 정보가 없으므로 서브 블록에 대한 부호화 과정이 종료될 수 있다. 반대로, coded_sub_block_flag의 값이 1이면 sig_coeff_flag 부호화/복호화 과정이 수행될 수 있다. 스캔 순서에 따를 시, 마지막으로 0이 아닌 계수를 포함하는 서브 블록에 대해서는 coded_sub_block_flag에 대한 시그널링이 수행되지 않을 수 있다. 이는 좌상단 서브 블록의 경우 DC 계수가 존재하므로, 0이 아닌 계수가 존재하는 확률이 높기 때문일 수 있다. 따라서 마지막 0이 아닌 계수를 포함하는 서브 블록에 대해서는 coded_sub_block_flag가 부호화되지 않고, 그 값이 1로 설정될 수 있다.
coded_sub_block_flag가 현재 서브 블록 내에 0이 아닌 계수가 존재함을 지시하면, 역으로 스캔된 순서에 따라 이진값을 갖는 sig_coeff_flag가 부호화/복호화될 수 있다. 스캔 순서에 따라 해당 스캔 위치(n)의 계수에 대해 1비트 구문 요소 sig_coeff_flag[n]이 부호화/복호화될 수 있다. 구문 요소 sig_coeff_flag[n]는 현재 스캔 위치의 계수가 0의 값을 가지는지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다. 마지막 0이 아닌 계수를 포함하고 있는 하위 블록의 경우, 마지막 0이 아닌 계수에 대해서는 sig_coeff_flag[n]가 부호화/복호화될 필요가 없으므로 부호화/복호화 과정이 생략될 수 있다.
sig_coeff_flag[n]가 1인 경우에만 레벨 정보 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 이때, 레벨 정보 부호화/복호화 과정은 상술한 구문 요소들 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 한편, 구문 요소 sig_coeff_flag[xC][yC]는 현재 블록 내 각 변환 계수 위치(xC, yC)의 변환 계수가 0인지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다.
sig_coeff_flag[n] 부호화/복호화 이후의 남은 레벨 값은 다음의 수학식 7에 따라 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000007
이때, 구문 요소 remAbsLevel[n]은 스캔 위치 n에서 부호화/복호화되어야하는 레벨 값을 지시할 수 있다. coeff[n]는 실제 변환 계수 값을 의미할 수 있다.
구문 요소 abs_level_gtx_flag[n][0]는 스캔 위치 n에서의 | coeff[n] | 이 1보다 큰지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다. abs_level_gtX_flag[n][0]의 값이 0이면 해당 위치 계수의 절대값은 1일 수 있다. 반면 abs_level_gtX_flag[n][0]의 값이 1이면, remAbsLevel[n]은 다음의 수학식 8에 따라 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000008
구문 요소 par_level_flag[n]는 다음의 수학식 9에 따라 remAbsLevel[n]의 LSB(least significant coefficient) 값을 부호화/복호화하는데 사용되는 구문 요소일 수 있다. 즉, par_level_flag[n]는 스캔 위치 n의 변환 계수 레벨 값의 패리티(parity)를 지시할 수 있다. par_leve_flag[n] 부호화/복호화 후, remAbsLevel[n]을 다음의 수학식 9에 따라 업데이트될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000009
구문 요소 abs_level_gtx_flag[n][1]는 스캔 위치 n에서의 | coeff[n] | 이 3보다 큰지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다. 예컨대, abs_level_gtX_flag[n][1]가 1인 경우에만 abs_remainder[n]이 부호화/복호화될 수 있다. 일 예로, coeff[n]와 각 구문 요소들의 관계는 다음의 수학식 10과 같을 수 있다. 이때, | coeff[n] |는 변환 계수 레벨 값을 지시하며, 변환 계수에 대한 AbsLevel[n]이라고 표현될 수도 있다. 구문 요소 coeff_sign_flag[n]은 해당 스캔 위치 n에서의 변환 계수 부호(sign)를 지시할 수 있다. 상술한 내용을 종합하면, abs_level_gtx_flag[n][i]는 변환 계수의 절대값이 1 또는 3 중 어느 하나 보다 큰지 여부를 지시하는 구문 요소일 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-M000010
상술한 내용을 고려하면, | coeff[n] |의 값에 따라 각 구문 요소들은 표 2의 값을 가질 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-T000002
한편, CABAC은 높은 성능을 제공하지만 처리량(throughput) 성능이 좋지 않다는 단점을 갖는다. 이는 상술한 CABAC의 정규 부호화 엔진으로 인한 것일 수 있다. 정규 부호화 엔진은 이전 빈의 부호화를 통해 업데이트된 확률 상태와 범위를 사용하기 때문에 높은 데이터 의존성을 보이며, 확률 구간을 읽고 현재 상태를 판단하는데 많은 시간이 소요되는 문제점을 가진다. 이때, 문맥 부호화 빈의 수를 제한하는 경우, CABAC의 처리량 문제가 해결될 수 있다.
일 예로, sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], abs_level_gtx_flag[n][1]를 표현하기 위해 사용된 빈의 합을 서브 블록의 크기에 따라 제한할 수 있다. 예컨대, 상기 빈의 합은 4x4 서브 블록일 경우 32, 2x2 서브 블록일 경우 8로 제한될 수 있다. 문맥 요소를 부호화하기 위해 제한된 개수의 문맥 부호화 빈을 모두 사용한 경우, 나머지 계수들에 대해서는 CABAC이 적용되지 않고 바이패스 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 즉, 부호화/복호화 빈의 수가 4x4 CG에서 32, 2x2 CG에서 8이 되는 경우, sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], abs_level_gtx_flag[n][1]는 추가로 부호화되지 않을 수 있다. 이때, |coeff[n]|는 기설정된 dec_abs_level[n]으로 부호화/복호화될 수 있다. 또는, sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n] 및/또는 abs_level_gtx_flag[n][1]를 표현하기 위해 사용된 빈의 합을 변환 블록의 크기에 따라 제한할 수 있다. 예컨데, 상기 빈의 합은 블록 내 픽셀 개수의 1.75배일 수 있다. 문맥 요소를 부호화하기 위해 제한된 개수의 문맥 부호화 빈을 모두 사용한 경우, 나머지 계수들에 대해서는 CABAC이 적용되지 않고 바이패스 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 즉, 부호화/복호화 빈의 수가 블록 내 픽셀 개수의 1.75배를 초과하는 경우 (예 : 16x16 블록의 경우 448개), sig_coeff_flag[n], abs_level_gtX_flag[n][0], par_level_flag[n], abs_level_gtx_flag[n][1]는 추가로 부호화되지 않을 수 있다. 이때, |coeff[n]|는 기설정된 dec_abs_level[n]으로 부호화/복호화될 수 있다.
레지듀얼 계수의 레벨에 대한 Rice 파라미터 유도 과정
Rice 파라미터의 유도 과정은 현재 변환 블록의 색 성분 정보 (cIdx), 현재 변환 블록의 좌상단 루마 위치 (x0, y0), 현재 레지듀얼 계수의 스캔 위치 (xC, yC), 현재 변환 블록의 너비(log2TbWidth)와 높이(log2TbHeight)를 입력받아, Rice 파라미터 cRiceParam을 출력할 수 있다.
먼저, 변수 locSumAbs가 아래 표 3의 의사 코드(pseudo code)에 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-T000003
또한, locSumAbs에 기반하여, cRiceParam이 표 4와 같이 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-T000004
상기 Rice 파라미터 유도 과정은 구문 요소 dec_abs_level[] 및 구문 요소 abs_remainder[]에 대해 적용될 수 있다. 즉, 상기 Rice 파라미터 유도 과정은 현재 변환 블록 내 레지듀얼 계수에 대해 공통으로 적용될 수도 있다.
레지듀얼 계수의 레벨에 대한 이진화 과정(binarization process)
상기 유도된 cRiceParam은 해당 구문 요소의 이진화 과정에서 cMax를 유도하기 위해 이용될 수 있다. 해당 구문 요소의 prefixVal은 cMax와 해당 구문 요소의 값 중 작은 값으로 결정될 수 있다. 또한, 해당 구문 요소의 suffixVal은 해당 구문 요소의 값에서 cMax 값을 뺀 값으로 결정될 수 있다. 상기와 같이 해당 구문 요소의 prefixVal과 suffixVal이 결정된 후, 각각에 대해 이진화 과정을 수행하여 해당 구문 요소의 이진화된 빈 스트링을 생성할 수 있다. 즉, 해당 구문 요소의 이진화된 빈 스트링은 prefixVal의 빈 스트링(prefix bin string)과 suffixVal(존재하는 경우)의 빈 스트링을 결합(concatenation)하여 생성될 수 있다.
변환 스킵된 레지듀얼 신호의 부호화
레지듀얼 신호에 대해 변환이 스킵되는 경우, 공간 도메인(spatial domaion)의 양자화된 레지듀얼 신호의 통계적 신호 특성을 고려하여, 레지듀얼 신호의 부호화 과정이 수정될 수 있다.
예컨대, 변환 블록 내 스캔 순서에서의 마지막 유효 계수의 위치에 관한 정보는 부호화가 생략될 수 있다. 변환을 수행하는 경우, 에너지가 저주파수 영역으로 집중되고, 고주파수 영역에는 0 또는 유효하지 않은 레벨이 출현할 확률이 높다. 그러므로, 변환을 수행하는 경우, 마지막 유효 계수의 위치가 중요한 의미를 가질 수 있다. 그러나, 변환을 스킵하는 경우, 상기와 같은 저주파수 영역으로의 에너지 집중 현상은 발생하지 않는다. 즉, 변환을 스킵하는 경우, 유효 계수는 현재 변환 블록 내에서 고르게 분포하게 되므로, 마지막 유효 계수의 위치는 중요한 의미를 갖지 않고 따라서 부호화되지 않을 수 있다.
또한, sig_coeff_flag[]에 대한 문맥 모델링이 수정될 수 있다. 구문 요소 sig_coeff_flag[]의 문맥 모델은 현재 스캐닝 위치의 주변 위치를 참조하여 유도될 수 있다. 이때 참조되는 주변 위치를 템플릿(template)이라 정의할 수 있다. 변환을 스킵하는 경우, 구문 요소 sig_coeff_flag[]의 문맥 모델을 결정하기 위한 템플릿은 현재 스캐닝 위치의 좌측 위치(NB0) 및 상단 위치(NB1)로 수정될 수 있다. 예컨대, 구문 요소 sig_coeff_flag[]의 문맥 모델을 결정하기 위한 문맥 증가값(ctxInc, context increment)은 sig_coeff_flag[NB0] + sig_coeff_flag[NB1]에 기반하여 유도될 수 있다. 즉, 현재 스캐닝 위치의 좌측 위치의 sig_coeff_flag 값과 현재 스캐닝 위치의 상단 위치의 sig_coeff_flag 값에 기반하여 현재 스캐닝 위치의 sig_coeff_flag의 문맥 모델이 유도될 수 있다. 따라서, 변환을 스킵하는 경우의 문맥 모델은 대각 방향과 독립적으로 결정될 수 있다. 또한, 3가지의 문맥 모델 중 하나가 결정될 수 있다.
변환이 스킵되는 경우의 레지듀얼 신호의 분포를 고려하여, 구문 요소 abs_remainder[]의 부호화에 있어서도 수정이 필요하다. 전술한 바와 같이, abs_remainder[]의 이진화를 위해 Rice 파라미터가 유도될 수 있다. 표 3의 의사 코드에 따르면, Rice 파라미터를 유도하기 위해, 현재 스캐닝 위치의 우측 위치 (xC+1, yC) 및 하단 위치 (xC, yC+1)가 템플릿으로 사용됨을 알 수 있다. 그러나, 변환이 스킵되는 경우, 전술한 sig_coeff_flag의 템플릿과 유사하게 현재 스캐닝 위치 (xC, yC)의 좌측 위치 (xC-1, yC) 및 상단 위치 (xC, yC-1)를 abs_reminder[]의 Rice 파라미터를 유도하기 위한 템플릿으로 정의할 수 있다. 또는, 변환 스킵 잔차 신호에 대한 Rice parameter는 특정한 숫자로 고정할 수 있다. 예컨데, 변환 스킵 잔차 신호에 대한 rice parameter는 1일 수 있다.
구문 요소 sig_coeff_flag의 문맥 모델 유도 과정
구문 요소는 CABAC을 이용하여 인코딩/디코딩될 수 있다. CABAC을 수행하기 위해, 문맥 모델(context model)이 유도될 수 있다. 문맥 모델은 예컨대, 문맥 인덱스(ctxIdx)를 결정함으로써 유도될 수 있으며, ctxIdx는 변수 ctxIdxOffset과 ctxInc의 합으로 유도될 수 있다. 이때, ctxInc는 전술한 바와 같이, 템플릿을 이용하여 유도될 수 있다.
구체적으로, 구문 요소 sig_coeff_flag의 ctxInc를 유도하기 위해 표 5의 의사 코드에 따라 변수 locNumSig 및 locSumAbsPass1이 유도될 수 있다.
Figure PCTKR2020005141-appb-T000005
표 5에 나타난 바와 같이, locNumSig 및 locSumAbsPass1을 유도하기 위한 과정에서 이용되는 템플릿은 transform_skip_flag에 따라 상이할 수 있다. 구체적으로, transform_skip_flag가 1인 경우(변환이 스킵되는 경우), 현재 스캐닝 위치 (xC, yC)의 좌측 위치 (xC-1, yC) 및 상단 위치 (xC, yC-1)가 템플릿으로 이용될 수 있다. 구문 요소 sig_coeff_flag의 ctxInc는 locNumSig 및/또는 locSumAbsPass1에 기반하여 도출될 수 있다. 즉, sig_coeff_flag의 문맥 모델링을 위해 이용되는 템플릿은 변환이 스킵되는지에 따라 상이하여 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, BDPCM은 변환이 스킵된 레지듀얼 블록을 부호화하는 과정에서 적용될 수 있다. BDPCM이 적용되는 경우, 전술한 바와 같이, (양자화된) 레지듀얼 계수를 부호화하는 대신, 행 또는 열 방향으로 라인 단위의 레지듀얼 계수 간 예측을 수행함으로써 발생하는 차이값을 부호화하므로, 변환이 스킵되는 다른 레지듀얼 신호와는 또 다른 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 라인 내의 연속된 레지듀얼의 값이 (3, 3, 4, 3)일 경우, BDPCM이 적용되면, 실제 전송되는 레지듀얼의 값은 (3, 0, 1, -1)이 되어 레벨이 현저하게 줄어들며, 부호 또한 바뀔 수 있다. 따라서, BDPCM에 적합한 통계적 특성을 누적할 수 있도록 별도의 문맥 모델을 선택하거나 레지듀얼 계수의 level을 이진화할 때 사용하는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 적응적으로 적용할 필요가 있다.
전술한 바와 같이, sig_coeff_flag의 문맥 모델을 결정하거나 abs_remainder의 이진화를 위한 Rice 파라미터를 유도하기 위해 주변 픽셀을 참조할 수 있다. 이때 참조되는 주변 픽셀(또는 그 위치)을 템플릿이라고 정의할 수 있다. 변환이 스킵되는 경우, 현재 픽셀(현재 스캐닝 위치)의 좌측 위치 및 상단 위치가 템플릿으로 참조될 수 있다. 만일 현재 픽셀이 블록 내 가장 상단에 위치하거나 가장 좌측에 위치하는 경우, 가용한 주변 픽셀만을 템플릿으로서 참조할 수 있다. 가용하지 않은 주변 픽셀 위치의 non-zero 여부 또는 level 값은 0으로 초기화할 수 있다. 현재 픽셀의 위치가 (0, 0)인 경우, 어떠한 픽셀도 참조할 수 없으므로, 주변 픽셀 위치에 대한 non-zero 여부 또는 level 값은 0으로 유도할 수 있다.
도 22 및 도 23은 본 개시의 일 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 22 및 도 23에서 "C"는 현재 픽셀을 나타내고, "A"와 "L"은 각각 상단 주변 픽셀 및 좌측 주변 픽셀을 나타낸다. 또한, 도 22의 블록의 우측에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 것을 나타내고, 도 23의 블록의 하단에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 것을 나타낸다.
변환이 스킵된 블록의 레지듀얼 신호를 부호화하기 위해 도 22 및 도 23의 좌측에 도시된 블록과 같이 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀(L) 및 상단 픽셀(A)이 템플릿으로서 참조될 수 있다. 예컨대, 상기 템플릿은 abs_remainder[]의 Rice 파라미터를 유도하는 경우 또는 sig_coeff_flag의 문맥 모델을 유도하는 경우의 템플릿일 수 있다.
변환이 스킵된 블록이 BDPCM으로 예측된 블록인 경우, BDPCM의 예측 방향에 기반하여 템플릿이 수정될 수 있다. 예컨대, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 도 22의 우측에 도시된 블록과 같이 현재 픽셀(C)의 상단 픽셀(A)만을 템플릿으로서 참조할 수 있다. 또한, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 도 23의 우측에 도시된 블록과 같이 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀(L)만을 템플릿으로서 참조할 수 있다. 즉, 현재 픽셀 위치(계수, 레지듀얼 계수 또는 양자화된 레지듀얼 계수 위치)에 대하여 BDPCM의 예측 방향을 고려하여, 참조되지 않은 위치의 픽셀은 주변과의 유사성을 확인하기 위한 템플릿(neighbor position for context model selection, rice parameter derivation)으로 활용하지 않을 수 있다. 이 경우, 예를 들어 현재 계수 위치를 기준으로 BDPCM의 예측 방향에 위치하는 참조 샘플을 템플릿으로 이용하고, BDPCM의 예측 방향에 위치하지 않는 참조 샘플은 템플릿으로 이용하지 않을 수 있다.
도 24는 본 개시에 따라 BDPCM의 예측 방향을 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 24에 도시된 바와 같이, 변환 스킵된 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지를 판단하고(S2410), BDPCM이 적용되지 않은 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S2420). 현재 블록에 BDPCM이 적용된 경우, BDPCM의 예측 방향이 판단되고(S2430), 수평 방향일 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의하고(S2440), 수직 방향일 경우, 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S2450). 상기와 같이 변환 스킵된 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지의 여부 및/또는 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 정의된 현재 픽셀의 템플릿을 활용하여 부호화/복호화를 수행할 수 있다(S2460). 단계 S2460의 부호화/복호화는 예컨대, 현재 픽셀의 레지듀얼 신호의 부호화/복호화로서, 레지듀얼 신호의 문맥 모델 유도 과정 또는 Rice 파라미터 유도 과정을 포함할 수 있다.
도 22 내지 도 24를 참조하여 설명한 실시예에 따르면, BDPCM의 예측 방향(예컨대, bdpcm_dir_flag)에 기반하여, 현재 픽셀에 이웃한 픽셀 중 어떠한 픽셀과 더 높은 상관성(correlation)을 갖는지 확인하고, 이를 현재 픽셀에 대한 주변 픽셀의 통계로 활용함으로써 부호화 효율을 높일 수 있다.
도 25 및 도 26은 본 개시의 다른 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 25 및 도 26에서 "C"는 현재 픽셀을 나타내고, "A"와 "L"은 각각 상단 주변 픽셀 및 좌측 주변 픽셀을 나타낸다. 또한, 도 25의 블록의 우측에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 것을 나타내고, 도 26의 블록의 하단에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 것을 나타낸다. 또한, 도 25 및 도 26에서, 굵은 실선으로 나타낸 라인은 현재 픽셀이 위치한 BDPCM 라인을 나타낸다.
변환이 스킵된 블록의 레지듀얼 신호를 부호화하기 위해 도 25 및 도 26의 좌측에 도시된 블록과 같이 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀(L) 및 상단 픽셀(A)이 템플릿으로서 참조될 수 있다. 예컨대, 상기 템플릿은 abs_remainder[]의 Rice 파라미터를 유도하는 경우 또는 sig_coeff_flag의 문맥 모델을 유도하는 경우의 템플릿일 수 있다.
변환이 스킵된 블록이 BDPCM으로 예측된 블록인 경우, BDPCM의 예측 방향에 기반하여 템플릿이 수정될 수 있다. 예컨대, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 도 25의 우측에 도시된 블록과 같이 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀(L)만을 템플릿으로서 참조할 수 있다. 또한, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 도 26의 우측에 도시된 블록과 같이 현재 픽셀(C)의 상단 픽셀(A)만을 템플릿으로서 참조할 수 있다.
도 25 및 도 26을 참조하여 설명하는 실시예에서는 현재 픽셀 위치에 대하여 같은 BDPCM 라인에 존재하지 않는 픽셀은 주변과의 유사성을 확인하기 위한 템플릿(neighbor position for context model selection, rice parameter derivation)으로 활용하지 않을 수 있다.
도 27은 본 개시에 따라 BDPCM의 라인을 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 변환 스킵된 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지를 판단하고(S2710), BDPCM이 적용되지 않은 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S2720). 현재 블록에 BDPCM이 적용된 경우, BDPCM의 예측 방향이 판단되고(S2730), 수평 방향일 경우, 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의하고(S2740), 수직 방향일 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S2750). 즉, 현재 픽셀과 동일한 BDPCM 라인에 존재하는 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다. 상기와 같이 변환 스킵된 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지의 여부 및/또는 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 정의된 현재 픽셀의 템플릿을 활용하여 부호화/복호화를 수행할 수 있다(S2760). 단계 S2760의 부호화/복호화는 예컨대, 현재 픽셀의 레지듀얼 신호의 부호화/복호화로서, 레지듀얼 신호의 문맥 모델 유도 과정 또는 Rice 파라미터 유도 과정을 포함할 수 있다.
도 25 내지 도 27을 참조하여 설명한 실시예에 따르면, BDPCM의 예측 방향(예컨대, bdpcm_dir_flag)에 기반하여, 현재 픽셀에 이웃한 픽셀 중 어떠한 픽셀과 더 높은 상관성(correlation)을 갖는지 확인하고, 이를 현재 픽셀에 대한 주변 픽셀의 통계로 활용함으로써 부호화 효율을 높일 수 있다.
도 28 및 도 29는 본 개시의 또 다른 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 28 및 도 29에서 "C"는 현재 픽셀을 나타내고, "A"와 "L"은 각각 상단 주변 픽셀 및 좌측 주변 픽셀을 나타낸다. 또한, 도 28의 블록의 우측에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 것을 나타내고, 도 29의 블록의 하단에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 것을 나타낸다.
DPCM에서는 예측치가 없는 첫번째 값, 또는 BDPCM에서는 첫번째 라인의 값은 예측되지 않고 기존과 동일한 값으로 부호화된다. 그러나 그 이후부터는 이전에 부호화된 라인의 값과의 차분이 부호화된다. 따라서, 부호화되는 레벨의 크기가 대체로 첫번째 라인의 레벨에 비해 매우 작거나 0이 될 수 있다. 즉, 첫번째 라인에 포함된 픽셀과 다른 라인에 포함된 픽셀 간에 레벨의 크기가 매우 달라지는 특성을 가질 수 있다. 즉 첫번째 라인에 포함된 주변 픽셀은 두번째 라인 이후에 포함된 현재 픽셀의 템플릿으로 활용하는 것이 적절하지 않은 경우가 있다.
이를 고려하여, 도 28 및 도 29에 도시된 실시예는 현재 픽셀 위치와 BDPCM의 예측 방향에 따라 첫번째 라인에 포함된 주변 픽셀을 템플릿(neighbor position for context model selection, rice parameter derivation)으로 활용하지 않을 수 있다. 즉, BDPCM의 첫번째 라인을 가용하지 않다고 가정하고 템플릿을 정의할 수 있다. 일례로, sig_coeff_flag는 현재 픽셀의 상단 픽셀 및 좌측 픽셀이 0인지 0이 아닌지 여부를 확인한 뒤 이에 기반하여 문맥 모델을 결정한다. 이 때, 첫번째 라인은 non-zero인 레벨이 존재할 가능성이 다른 라인보다 높으므로, 주변 픽셀이 첫번째 라인인지의 여부에 따라 적응적으로 통계를 누적함으로써 부호화 효율을 향상시킬 수 있다. 마찬가지로, Rice 파라미터는 현재 픽셀의 주변 레벨의 크기에 기반하여 유도되므로, 현재 픽셀이 두번째 라인이라면 첫번째 라인의 차분되지 않은 레벨을 참조하지 않음으로써 현재 계수에 더 적합한 Rice 파라미터를 유도할 수 있다.
도 28의 좌측에 도시된 바와 같이, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향이고, 현재 픽셀(C)의 상단 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 속하는 경우, 좌측 픽셀(L)만을 템플릿으로서 참조할 수 있다. 만약, 도 28의 우측에 도시된 바와 같이, 현재 픽셀(C)의 상단 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 속하지 않는 경우, 상단 픽셀(A)과 좌측 픽셀(L)을 템플릿으로서 참조할 수 있다.
유사하게, 도 29의 좌측에 도시된 바와 같이, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향이고, 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 속하는 경우, 상단 픽셀(A)만을 템플릿으로서 참조할 수 있다. 만약, 도 29의 우측에 도시된 바와 같이, 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 속하지 않는 경우, 상단 픽셀(A)과 좌측 픽셀(L)을 템플릿으로서 참조할 수 있다.
도 30은 본 개시에 따라 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되는지 여부를 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 30에 도시된 바와 같이, 변환 스킵된 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지를 판단하고(S3010), BDPCM이 적용되지 않은 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3020). 현재 블록에 BDPCM이 적용된 경우, BDPCM의 예측 방향이 판단될 수 있다(S3030). BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S3040). 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는 경우, 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀만을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3050). 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하지 않는 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3060). 유사하게, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S3070). 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하지 않는 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3060). 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀만을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3080). 상기와 같이 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지의 여부, BDPCM의 예측 방향 및 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는지 여부에 기반하여 정의된 현재 픽셀의 템플릿을 활용하여 부호화/복호화를 수행할 수 있다(S3090). 단계 S3090의 부호화/복호화는 예컨대, 현재 픽셀의 레지듀얼 신호의 부호화/복호화로서, 레지듀얼 신호의 문맥 모델 유도 과정 또는 Rice 파라미터 유도 과정을 포함할 수 있다.
도 28 및 도 30을 참조하여 설명한 실시예는 현재 픽셀의 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인인지의 여부에 기반하여 현재 픽셀의 템플릿을 정의하므로 BDPCM의 첫번째 라인과 그 이후의 라인의 통계적 특성을 반영할 수 있다. 따라서, 현재 픽셀에 부호화/복호화에 보다 적합한 문맥 모델 및 Rice 파라미터를 도출할 수 있다.
도 31 및 도 32는 본 개시의 또 다른 실시예에 따라 BDPCM이 적용된 블록에 대한 템플릿을 설명하기 위한 도면이다.
도 31 및 도 32에서 "C"는 현재 픽셀을 나타내고, "A"와 "L"은 각각 상단 주변 픽셀 및 좌측 주변 픽셀을 나타낸다. 또한, 도 31의 블록의 우측에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 것을 나타내고, 도 32의 블록의 하단에 표시된 화살표는 BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 것을 나타낸다.
도 31 및 도 32를 참조하여 설명하는 실시예는 도 22 및 도 23을 참조하여 설명한 실시예와 도 28 및 도 29를 참조하여 설명한 실시예를 조합한 것이다. 즉, BDPCM의 예측에 참조되지 않은 주변 픽셀과 BDPCM의 첫번째 라인에 포함된 주변 픽셀은 템플릿으로 활용하지 않을 수 있다.
구체적으로, 도 31의 좌측에 도시된 블록과 같이, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향일 때, 현재 픽셀(C)의 상단 픽셀이 템플릿으로 활용될 수 있는데, 현재 픽셀(C)의 상단 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되므로 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀 및 상단 픽셀은 모두 템플릿으로서 가용하지 않을 수 있다. 또한 도 31의 우측에 도시된 블록과 같이, 현재 픽셀(C)의 상단 픽셀(A)이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되지 않으므로, 상단 픽셀(A)이 현재 픽셀(C)의 템플릿으로서 활용될 수 있다.
유사하게, 도 32의 좌측에 도시된 블록과 같이, BDPCM의 예측 방향이 수평 방향일 때, 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀이 템플릿으로 활용될 수 있는데, 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되므로 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀 및 상단 픽셀은 모두 템플릿으로서 가용하지 않을 수 있다. 또한 도 32의 우측에 도시된 블록과 같이, 현재 픽셀(C)의 좌측 픽셀(L)이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되지 않으므로, 좌측 픽셀(L)이 현재 픽셀(C)의 템플릿으로서 활용될 수 있다.
도 33은 본 개시에 따라 BDPCM의 예측 방향 및 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 포함되는지 여부를 고려하여 템플릿을 정의하고 문맥 모델 또는 Rice 파라미터를 유도하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 33에 도시된 바와 같이, 변환 스킵된 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지를 판단하고(S3310), BDPCM이 적용되지 않은 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3320). 현재 블록에 BDPCM이 적용된 경우, BDPCM의 예측 방향이 판단될 수 있다(S3330). BDPCM의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S3340). 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하지 않는 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3350). 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀은 모두 템플릿으로서 정의되지 않을 수 있다(S3360). 유사하게, BDPCM의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S3370). 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하지 않는 경우, 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀을 템플릿으로서 정의할 수 있다(S3380). 현재 픽셀의 상단 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는 경우, 현재 픽셀의 좌측 주변 픽셀 및 상단 주변 픽셀은 모두 템플릿으로서 정의되지 않을 수 있다(S3360). 상기와 같이 현재 블록에 BDPCM이 적용되는지의 여부, BDPCM의 예측 방향 및 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인에 존재하는지 여부에 기반하여 정의된 현재 픽셀의 템플릿을 활용하여 부호화/복호화를 수행할 수 있다(S3390). 단계 S3390의 부호화/복호화는 예컨대, 현재 픽셀의 레지듀얼 신호의 부호화/복호화로서, 레지듀얼 신호의 문맥 모델 유도 과정 또는 Rice 파라미터 유도 과정을 포함할 수 있다.
도 31 및 도 33을 참조하여 설명한 실시예는 BDPCM의 예측 방향 및 현재 픽셀의 주변 픽셀이 BDPCM의 첫번째 라인인지의 여부에 기반하여 현재 픽셀의 템플릿을 정의하므로 BDPCM의 통계적 특성이 보다 잘 반영될 수 있다. 따라서, 현재 픽셀에 부호화/복호화에 보다 적합한 문맥 모델 및 Rice 파라미터를 도출할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 25 및 도 26을 참조하여 설명한 실시예와 도 28 및 도 29를 참조하여 설명한 실시예를 조합하여 수행할 수 있다. 즉, 현재 픽셀과 같은 BDPCM 라인에 존재하지 않는 주변 픽셀과 BDPCM의 첫번째 라인에 포함된 주변 픽셀은 템플릿으로 활용하지 않을 수 있다.
도 22 내지 도 33을 참조하여, 템플릿으로서 가용한 주변 픽셀과 가용하지 않은 주변 픽셀에 대한 다양한 실시예를 설명하였다. 그러나, 현재 픽셀의 위치에 따라 가용하지 않은 주변 픽셀이 존재할 수도 있다. 예컨대, 좌측 주변 픽셀 또는 상단 주변 픽셀이 현재 블록 내에 존재하지 않는 경우, 해당 주변 픽셀은 템플릿으로서 가용하지 않을 수 있다.
상술한 다양한 실시예에서, 가용하지 않은 주변 픽셀은 참조하지 않거나 소정의 값으로 치환하여 참조할 수도 있다. 예컨대, 가용하지 않은 주변 픽셀 위치의 non-zero 여부 또는 level 값은 0으로 대체되어 참조될 수도 있다.
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 소정의 동작(단계)을 수행하는 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 해당 동작(단계)의 수행 조건이나 상황을 확인하는 동작(단계)을 수행할 수 있다. 예컨대, 소정의 조건이 만족되는 경우 소정의 동작을 수행한다고 기재된 경우, 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 상기 소정의 조건이 만족되는지 여부를 확인하는 동작을 수행한 후, 상기 소정의 동작을 수행할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예가 적용된 영상 복호화 장치 및 영상 부호화 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.
도 34는 본 개시의 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시한 도면이다.
도 34에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예가 적용된 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 개시의 실시예가 적용된 영상 부호화 방법 및/또는 영상 부호화 장치에 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 기반하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 할 수 있다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있다. 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 수행할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하는 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.
본 개시의 범위는 다양한 실시예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.
본 개시에 따른 실시예는 영상을 부호화/복호화하는데 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 영상 복호화 장치에 의해 수행되는 영상 복호화 방법으로서,
    인트라 예측된 현재 블록에 대해 BDPCM(block difference pulse code modulation)이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보를 비트스트림으로부터 파싱하는 단계;
    상기 제1 정보가 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는 것을 지시하는 경우, 상기 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향을 결정하고, 상기 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여, 인트라 예측을 수행함으로써 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 레지듀얼 블록과 상기 예측 블록에 기반하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정보는 상기 현재 블록에 0이 아닌 레지듀얼 신호가 존재하는 경우에만 파싱되고,
    상기 현재 블록에 0이 아닌 레지듀얼 신호가 존재하지 않는 경우, 상기 제1 정보의 파싱을 스킵하고, 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되지 않는 것으로 결정되는 영상 복호화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 현재 블록에 0이 아닌 레지듀얼 신호가 존재하는지의 여부는 상기 비트스트림으로부터 파싱된 정보에 기반하여 판단되는 영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 BDPCM의 예측 방향은 상기 비트스트림으로부터 파싱된 제2 정보에 기반하여 결정되는 영상 복호화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 BDPCM의 예측 방향과 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향은 동일한 영상 복호화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 BDPCM의 예측 방향은 상기 인트라 예측 모드에 기반하여 결정되는 영상 복호화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드의 예측 방향이 수직 방향인 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 결정되고,
    상기 인트라 예측 모드의 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 결정되고,
    상기 인트라 예측 모드가 비방향성 모드인 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 소정의 방향으로 결정되는 영상 복호화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소정의 방향은 기정의된 방향 또는 상기 현재 블록의 상위 레벨에서 시그널링되는 정보에 기반하여 도출된 방향인 영상 복호화 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 BDPCM의 예측 방향은 상기 현재 블록의 크기에 기반하여 결정되는 영상 복호화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H일 때,
    W가 H보다 큰 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 결정되고,
    H가 W보다 큰 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 결정되는 영상 복호화 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 현재 블록의 너비가 W이고, 높이가 H일 때,
    W/H가 소정의 정수 N 이상일 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수직 방향으로 결정되고,
    W/H가 1/N 이하일 경우, 상기 BDPCM의 예측 방향은 수평 방향으로 결정되는 영상 복호화 방법.
  12. 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 복호화 장치로서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는
    인트라 예측된 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보를 비트스트림으로부터 파싱하고,
    상기 제1 정보가 상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는 것을 지시하는 경우, 상기 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향을 결정하고, 상기 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하고,
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여, 인트라 예측을 수행함으로써 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하고,
    상기 레지듀얼 블록과 상기 예측 블록에 기반하여 상기 현재 블록을 복원하는 영상 복호화 장치.
  13. 영상 부호화 장치에 의해 수행되는 영상 부호화 방법으로서,
    현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는 경우, 상기 현재 블록에 대한 BDPCM의 예측 방향을 결정하는 단계;
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기반하여, 인트라 예측을 수행함으로써 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계;
    상기 예측 블록에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 생성하는 단계;
    상기 결정된 BDPCM의 예측 방향에 기반하여 상기 현재 블록의 레지듀얼 블록을 부호화하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 대해 BDPCM이 적용되는지 여부를 지시하는 제1 정보를 부호화하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 BDPCM의 예측 방향과 상기 인트라 예측 모드의 예측 방향은 동일한 영상 부호화 방법.
  15. 제13항의 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법.
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