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WO2018124333A1 - 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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

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WO2018124333A1
WO2018124333A1 PCT/KR2016/015432 KR2016015432W WO2018124333A1 WO 2018124333 A1 WO2018124333 A1 WO 2018124333A1 KR 2016015432 W KR2016015432 W KR 2016015432W WO 2018124333 A1 WO2018124333 A1 WO 2018124333A1
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WO
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intra prediction
prediction mode
mode
prediction
intra
Prior art date
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PCT/KR2016/015432
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English (en)
French (fr)
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강제원
류수경
임재현
유선미
이재호
강민주
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Ewha Womans University
Original Assignee
LG Electronics Inc
Ewha Womans University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to PCT/KR2016/015432 priority patent/WO2018124333A1/ko
Priority to EP16925718.5A priority patent/EP3565248B1/en
Priority to KR1020197022363A priority patent/KR102398612B1/ko
Priority to CN201680092121.0A priority patent/CN110366850B/zh
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    • H04N19/70—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards

Definitions

  • the present invention relates to a still image or moving image processing method, and more particularly, to a method for encoding / decoding a still image or moving image based on an intra prediction mode and an apparatus supporting the same.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium.
  • Media such as an image, an image, an audio, and the like may be a target of compression encoding.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Next-generation video content will be characterized by high spatial resolution, high frame rate and high dimensionality of scene representation. Processing such content would result in a tremendous increase in terms of memory storage, memory access rate, and processing power.
  • an object of the present invention is to propose a method of encoding / decoding an intra prediction mode using an intra prediction mode set having a different resolution.
  • an object of the present invention is to propose a method of performing intra prediction by adaptively determining a prediction mode set having different resolutions in a block for each pixel.
  • An aspect of the present invention provides a method of processing an image based on an intra prediction mode, wherein a current prediction is selected from among a plurality of intra prediction mode sets each having a different resolution. Determining an intra prediction mode set used for intra prediction of a processing unit, wherein resolution represents a degree of distribution of intra prediction modes in the intra prediction mode set; Deriving an intra prediction mode applied to the current prediction processing unit within the determined set of intra prediction modes using index information received from an encoder; And generating a prediction sample of the current prediction processing unit based on the derived intra prediction mode, wherein the intra prediction mode sets may each include one or more intra prediction modes.
  • a plurality of intra prediction mode sets each having a different resolution may be used.
  • a prediction mode set determiner that determines an intra prediction mode set used for intra prediction of a prediction processing unit, wherein the resolution indicates a degree of distribution of intra prediction modes in the intra prediction mode set;
  • a prediction mode derivation unit for deriving an intra prediction mode applied to the current prediction processing unit within the determined set of intra prediction modes by using index information received from an encoder;
  • a prediction sample generator configured to generate a prediction sample of the current prediction processing unit based on the derived intra prediction mode, wherein each of the intra prediction mode sets may include one or more intra prediction modes.
  • the determining of the intra prediction mode set may include: converting a neighboring sample, a residual signal of the current block, and the residual signal into a frequency domain;
  • the set of intra prediction modes may be determined using any one of a transform coefficient.
  • the determining of the intra prediction mode set comprises: [-1, -1] to [-1, based on the upper left sample of the current block among samples neighboring the current block of size N ⁇ N; Variance value of (2N + 1) samples located at coordinates up to, 2N-1] and 2N samples located at coordinates from [0, -1] to [2N-1, -1] ) And compare the variance value with a specific threshold to determine the set of intra prediction modes.
  • the determining of the intra prediction mode set comprises: [-1, -1] to [-1, based on the upper left sample of the current block among samples neighboring the current block of size N ⁇ N; Of two (2N + 1) samples at coordinates up to, 2N-1] and 2N samples at coordinates from [0, -1] to [2N-1, -1]
  • the set of intra prediction modes may be determined by comparing the absolute value of the difference between sample values between samples, respectively, with a specific threshold.
  • the determining of the intra prediction mode set comprises: [-1, -1] to [-1, based on the upper left sample of the current block among samples neighboring the current block of size N ⁇ N; Of two (2N + 1) samples at coordinates up to, 2N-1] and 2N samples at coordinates from [0, -1] to [2N-1, -1]
  • the number of cases where the absolute value of the difference between sample values between samples exceeds a first threshold may be calculated, and the calculated number may be compared with a second threshold to determine the set of intra prediction modes.
  • the determining of the intra prediction mode set comprises: comparing a sum of an absolute value of a residual signal of the current block or a transform coefficient of the residual signal with a specific threshold, A set of intra prediction modes can be determined.
  • the intra prediction mode set may be transmitted in units of any one of a sequence, a slice, a CTU, a CU, and a PU.
  • the number of MPM candidates may be determined according to the number of intra prediction modes constituting a set of intra prediction modes used for intra prediction of the current block.
  • the determining of the intra prediction mode set may include: determining, among the plurality of intra prediction mode sets, a first intra prediction mode set and a second intra prediction mode set used for intra prediction of a current block, and Deriving an intra prediction mode may include deriving a first intra prediction mode applied to the current block in the first set of intra prediction modes using the index information, and generating the prediction sample. And determining two reference samples used for prediction of a current pixel based on the first intra prediction mode, wherein a difference of sample values between the two reference samples exceeds a certain threshold.
  • the W can be present to generate the prediction samples of the pixel.
  • generating the predictive sample of the current pixel comprises: predicting a value generated based on the first intra prediction mode and in the first intra prediction mode set based on the current pixel; Compares a difference with a prediction value generated based on an intra prediction mode adjacent to the left or the right of the prediction direction of a, to the left of the prediction direction of the first intra prediction mode in the second set of intra prediction modes based on the current pixel. Or deriving a second intra prediction mode applied to the current pixel among intra prediction modes adjacent to the right side, wherein the prediction sample of the current pixel may be generated based on the second intra prediction mode.
  • the intra-picture prediction mode is signaled to the decoder, thereby saving bits used for transmitting the intra-picture prediction mode and improving encoding performance. It can increase.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intra prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 illustrates a prediction direction according to an intra prediction mode.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an intra prediction mode encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an intra prediction mode decoding method according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of determining an MPM mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a diagram to illustrate a prediction direction according to an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method of determining an MPM mode as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a method of determining an intra prediction mode set according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for describing an intra prediction method using a plurality of prediction mode sets according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram for describing a method of adaptively determining a prediction mode set as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • 16 is a diagram more specifically illustrating an intra predictor according to an embodiment of the present invention.
  • the term 'block' or 'unit' refers to a unit in which a process of encoding / decoding such as prediction, transformation, and / or quantization is performed, and may be configured as a multidimensional array of samples (or pixels, pixels).
  • 'Block' or 'unit' may mean a multi-dimensional array of samples for luma components, or may mean a multi-dimensional array of samples for chroma components.
  • the multi-dimensional arrangement of the sample for the luma component and the multi-dimensional arrangement of the sample for the chroma component may also be included.
  • 'block' or 'unit' refers to a coding block (CB) that represents an array of samples to be encoded / decoded, and a coding tree block composed of a plurality of coding blocks (CTB).
  • CB coding block
  • CB coding block
  • CB coding tree block composed of a plurality of coding blocks
  • PB Prediction Block
  • PU Prediction Unit
  • TB Transform Block
  • a 'block' or 'unit' is a syntax structure used in encoding / decoding an array of samples for a luma component and / or a chroma component. can be interpreted to include a sturcture.
  • the syntax structure refers to zero or more syntax elements existing in the bitstream in a specific order, and the syntax element refers to an element of data represented in the bitstream.
  • a 'block' or 'unit' includes a coding unit (CU) including a coding block (CB) and a syntax structure used for encoding the coding block (CB), and a plurality of coding units.
  • TUs transform units
  • the 'block' or 'unit' is not necessarily limited to an array of square or rectangular samples (or pixels or pixels), and polygonal samples having three or more vertices (or pixels or pixels). It can also mean an array of. In this case, it may also be referred to as a polygon block or a polygon unit.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an encoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the encoder 100 may include an image divider 110, a subtractor 115, a transform unit 120, a quantizer 130, an inverse quantizer 140, an inverse transform unit 150, and a filtering unit. 160, a decoded picture buffer (DPB) 170, a predictor 180, and an entropy encoder 190.
  • the predictor 180 may include an inter predictor 181 and an intra predictor 182.
  • the image divider 110 divides an input video signal (or a picture or a frame) input to the encoder 100 into one or more processing units.
  • the subtractor 115 subtracts the difference from the prediction signal (or prediction block) output from the prediction unit 180 (that is, the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182) in the input image signal. Generate a residual signal (or difference block). The generated difference signal (or difference block) is transmitted to the converter 120.
  • the transform unit 120 may convert a differential signal (or a differential block) into a transform scheme (eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)). Etc.) to generate transform coefficients.
  • a transform scheme eg, a discrete cosine transform (DCT), a discrete sine transform (DST), a graph-based transform (GBT), and a karhunen-loeve transform (KLT)
  • the quantization unit 130 quantizes the transform coefficients and transmits the transform coefficients to the entropy encoding unit 190, and the entropy encoding unit 190 entropy codes the quantized signals and outputs them as bit streams.
  • the quantized signal output from the quantization unit 130 may be used to generate a prediction signal.
  • the quantized signal may recover the differential signal by applying inverse quantization and inverse transformation through an inverse quantization unit 140 and an inverse transformation unit 150 in a loop.
  • a reconstructed signal may be generated by adding the reconstructed difference signal to a prediction signal output from the inter predictor 181 or the intra predictor 182.
  • the filtering unit 160 applies filtering to the reconstruction signal and outputs it to the reproduction apparatus or transmits the decoded picture buffer to the decoding picture buffer 170.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer 170 may be used as the reference picture in the inter prediction unit 181. As such, by using the filtered picture as a reference picture in the inter prediction mode, not only image quality but also encoding efficiency may be improved.
  • the decoded picture buffer 170 may store the filtered picture for use as a reference picture in the inter prediction unit 181.
  • the inter prediction unit 181 performs temporal prediction and / or spatial prediction to remove temporal redundancy and / or spatial redundancy with reference to a reconstructed picture.
  • the reference picture used to perform the prediction is a transformed signal that has been quantized and dequantized in units of blocks at the time of encoding / decoding, a blocking artifact or a ringing artifact may exist. have.
  • the inter prediction unit 181 may interpolate the signals between pixels in sub-pixel units by applying a lowpass filter to solve performance degradation due to discontinuity or quantization of such signals.
  • the subpixel refers to a virtual pixel generated by applying an interpolation filter
  • the integer pixel refers to an actual pixel existing in the reconstructed picture.
  • the interpolation method linear interpolation, bi-linear interpolation, wiener filter, or the like may be applied.
  • the interpolation filter may be applied to a reconstructed picture to improve the precision of prediction.
  • the inter prediction unit 181 generates an interpolation pixel by applying an interpolation filter to integer pixels, and uses an interpolated block composed of interpolated pixels as a prediction block. You can make predictions.
  • the intra predictor 182 predicts the current block by referring to samples in the vicinity of the block to which the current encoding is to be performed.
  • the intra prediction unit 182 may perform the following process to perform intra prediction. First, reference samples necessary for generating a prediction signal may be prepared. The prediction signal may be generated using the prepared reference sample. In addition, the prediction mode is encoded. In this case, the reference sample may be prepared through reference sample padding and / or reference sample filtering. Since the reference sample has been predicted and reconstructed, there may be a quantization error. Accordingly, the reference sample filtering process may be performed for each prediction mode used for intra prediction to reduce such an error.
  • the prediction signal (or prediction block) generated by the inter prediction unit 181 or the intra prediction unit 182 is used to generate a reconstruction signal (or reconstruction block) or a differential signal (or differential block). It can be used to generate.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a decoder in which encoding of a still image or video signal is performed according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an adder 235, a filtering unit 240, and a decoded picture buffer (DPB).
  • Buffer Unit (250) the prediction unit 260 may be configured.
  • the predictor 260 may include an inter predictor 261 and an intra predictor 262.
  • the reconstructed video signal output through the decoder 200 may be reproduced through the reproducing apparatus.
  • the decoder 200 receives a signal (ie, a bit stream) output from the encoder 100 of FIG. 1, and the received signal is entropy decoded through the entropy decoding unit 210.
  • the inverse quantization unit 220 obtains a transform coefficient from the entropy decoded signal using the quantization step size information.
  • the inverse transform unit 230 applies an inverse transform scheme to inverse transform the transform coefficients to obtain a residual signal (or a differential block).
  • the adder 235 outputs the obtained difference signal (or difference block) from the prediction unit 260 (that is, the prediction signal (or prediction block) output from the inter prediction unit 261 or the intra prediction unit 262. ) Generates a reconstructed signal (or a reconstruction block).
  • the filtering unit 240 applies filtering to the reconstructed signal (or the reconstructed block) and outputs the filtering to the reproduction device or transmits the decoded picture buffer unit 250 to the reproduction device.
  • the filtered signal transmitted to the decoded picture buffer unit 250 may be used as a reference picture in the inter predictor 261.
  • the embodiments described by the filtering unit 160, the inter prediction unit 181, and the intra prediction unit 182 of the encoder 100 are respectively the filtering unit 240, the inter prediction unit 261, and the decoder of the decoder. The same may be applied to the intra predictor 262.
  • a still image or video compression technique uses a block-based image compression method.
  • the block-based image compression method is a method of processing an image by dividing the image into specific block units, and may reduce memory usage and calculation amount.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a partition structure of a coding unit that may be applied to the present invention.
  • the encoder splits one image (or picture) into units of a coding tree unit (CTU) in a rectangular shape.
  • CTU coding tree unit
  • one CTU is sequentially encoded according to a raster scan order.
  • the size of the CTU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, and 16 ⁇ 16.
  • the encoder may select and use the size of the CTU according to the resolution of the input video or the characteristics of the input video.
  • the CTU includes a coding tree block (CTB) for luma components and a CTB for two chroma components corresponding thereto.
  • CTB coding tree block
  • One CTU may be divided into a quad-tree structure. That is, one CTU has a square shape and is divided into four units having a half horizontal size and a half vertical size to generate a coding unit (CU). have. This partitioning of the quad-tree structure can be performed recursively. That is, a CU is hierarchically divided into quad-tree structures from one CTU.
  • CU coding unit
  • the CU refers to a basic unit of coding in which an input image is processed, for example, intra / inter prediction is performed.
  • the CU includes a coding block (CB) for a luma component and a CB for two chroma components corresponding thereto.
  • CB coding block
  • the size of a CU may be set to any one of 64 ⁇ 64, 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, and 8 ⁇ 8.
  • the root node of the quad-tree is associated with the CTU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a CU.
  • the CTU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CTU corresponds to a CU.
  • a node that is no longer divided ie, a leaf node
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node that is no longer divided
  • CU a node corresponding to nodes a, b, and j are divided once in the CTU and have a depth of one.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a CU.
  • CU (c), CU (h) and CU (i) corresponding to nodes c, h and i are divided twice in the CTU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • CU (d), CU (e), CU (f), and CU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in the CTU, Has depth.
  • the maximum size or the minimum size of the CU may be determined according to characteristics (eg, resolution) of the video image or in consideration of encoding efficiency. Information about this or information capable of deriving the information may be included in the bitstream.
  • a CU having a maximum size may be referred to as a largest coding unit (LCU), and a CU having a minimum size may be referred to as a smallest coding unit (SCU).
  • LCU largest coding unit
  • SCU smallest coding unit
  • a CU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information).
  • Each partitioned CU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the CU, the depth information may include information about the size of the CU.
  • the size of the SCU can be obtained by using the size and maximum depth information of the LCU. Or conversely, using the size of the SCU and the maximum depth information of the tree, the size of the LCU can be obtained.
  • information indicating whether the corresponding CU is split may be transmitted to the decoder.
  • This partitioning information is included in all CUs except the SCU. For example, if the flag indicating whether to split or not is '1', the CU is divided into 4 CUs again. If the flag indicating whether to split or not is '0', the CU is not divided further. Processing may be performed.
  • a CU is a basic unit of coding in which intra prediction or inter prediction is performed.
  • HEVC divides a CU into prediction units (PUs) in order to code an input image more effectively.
  • the PU is a basic unit for generating a prediction block, and may generate different prediction blocks in PU units within one CU. However, PUs belonging to one CU are not mixed with intra prediction and inter prediction, and PUs belonging to one CU are coded by the same prediction method (ie, intra prediction or inter prediction).
  • the PU is not divided into quad-tree structures, but is divided once in a predetermined form in one CU. This will be described with reference to the drawings below.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a prediction unit applicable to the present invention.
  • the PU is divided differently according to whether an intra prediction mode or an inter prediction mode is used as a coding mode of a CU to which the PU belongs.
  • FIG. 4A illustrates a PU when an intra prediction mode is used
  • FIG. 4B illustrates a PU when an inter prediction mode is used.
  • N ⁇ N type PU when divided into N ⁇ N type PU, one CU is divided into four PUs, and different prediction blocks are generated for each PU unit.
  • the division of the PU may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • one CU has 8 PU types (ie, 2N ⁇ 2N). , N ⁇ N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, nL ⁇ 2N, nR ⁇ 2N, 2N ⁇ nU, 2N ⁇ nD).
  • PU partitioning in the form of N ⁇ N may be performed only when the size of the CB for the luminance component of the CU is the minimum size (that is, the CU is the SCU).
  • AMP Asymmetric Motion Partition
  • 'n' means a 1/4 value of 2N.
  • AMP cannot be used when the CU to which the PU belongs is a CU of the minimum size.
  • an optimal partitioning structure of a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a transformation unit (TU) is subjected to the following process to perform a minimum rate-distortion. It can be determined based on the value. For example, looking at the optimal CU partitioning process in 64 ⁇ 64 CTU, rate-distortion cost can be calculated while partitioning from a 64 ⁇ 64 CU to an 8 ⁇ 8 CU.
  • the specific process is as follows.
  • the partition structure of the optimal PU and TU that generates the minimum rate-distortion value is determined by performing inter / intra prediction, transform / quantization, inverse quantization / inverse transform, and entropy encoding for a 64 ⁇ 64 CU.
  • the 32 ⁇ 32 CU is subdivided into four 16 ⁇ 16 CUs, and a partition structure of an optimal PU and TU that generates a minimum rate-distortion value for each 16 ⁇ 16 CU is determined.
  • 16 ⁇ 16 blocks by comparing the sum of the rate-distortion values of the 16 ⁇ 16 CUs calculated in 3) above with the rate-distortion values of the four 8 ⁇ 8 CUs calculated in 4) above. Determine the partition structure of the optimal CU within. This process is similarly performed for the remaining three 16 ⁇ 16 CUs.
  • a prediction mode is selected in units of PUs, and prediction and reconstruction are performed in units of actual TUs for the selected prediction mode.
  • the TU means a basic unit in which actual prediction and reconstruction are performed.
  • the TU includes a transform block (TB) for a luma component and a TB for two chroma components corresponding thereto.
  • TB transform block
  • the TUs are hierarchically divided into quad-tree structures from one CU to be coded.
  • the TU divided from the CU can be divided into smaller lower TUs.
  • the size of the TU may be set to any one of 32 ⁇ 32, 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4.
  • a root node of the quad-tree is associated with a CU.
  • the quad-tree is split until it reaches a leaf node, which corresponds to a TU.
  • the CU may not be divided according to the characteristics of the input image.
  • the CU corresponds to a TU.
  • a node ie, a leaf node
  • TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • FIG. 3B TU (a), TU (b), and TU (j) corresponding to nodes a, b, and j are divided once in a CU and have a depth of 1.
  • a node (ie, a leaf node) that is no longer divided in a lower node having a depth of 2 corresponds to a TU.
  • TU (c), TU (h), and TU (i) corresponding to nodes c, h, and i are divided twice in a CU and have a depth of two.
  • a node that is no longer partitioned (ie, a leaf node) in a lower node having a depth of 3 corresponds to a CU.
  • TU (d), TU (e), TU (f), and TU (g) corresponding to nodes d, e, f, and g are divided three times in a CU. Has depth.
  • a TU having a tree structure may be hierarchically divided with predetermined maximum depth information (or maximum level information). Each divided TU may have depth information. Since the depth information indicates the number and / or degree of division of the TU, it may include information about the size of the TU.
  • information indicating whether the corresponding TU is split may be delivered to the decoder.
  • This partitioning information is included in all TUs except the smallest TU. For example, if the value of the flag indicating whether to split is '1', the corresponding TU is divided into four TUs again. If the value of the flag indicating whether to split is '0', the corresponding TU is no longer divided.
  • the decoded portion of the current picture or other pictures in which the current processing unit is included may be used to reconstruct the current processing unit in which decoding is performed.
  • Intra picture or I picture which uses only the current picture for reconstruction, i.e. performs only intra picture prediction, predicts a picture (slice) using at most one motion vector and reference index to predict each unit
  • a picture using a predictive picture or P picture (slice), up to two motion vectors, and a reference index (slice) may be referred to as a bi-predictive picture or a B picture (slice).
  • Intra prediction means a prediction method that derives the current processing block from data elements (eg, sample values, etc.) of the same decoded picture (or slice). That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in the current picture.
  • data elements eg, sample values, etc.
  • Inter prediction means a prediction method of deriving a current processing block based on data elements (eg, sample values or motion vectors, etc.) of pictures other than the current picture. That is, a method of predicting pixel values of the current processing block by referring to reconstructed regions in other reconstructed pictures other than the current picture.
  • data elements eg, sample values or motion vectors, etc.
  • Intra prediction Intra prediction (or in-screen prediction)
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intra prediction method as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder derives the intra prediction mode of the current processing block (S501).
  • the prediction direction may have a prediction direction with respect to the position of a reference sample used for prediction according to a prediction mode.
  • An intra prediction mode having a prediction direction is referred to as an intra directional prediction mode.
  • an intra prediction mode having no prediction direction there are an intra planner (INTRA_PLANAR) prediction mode and an intra DC (INTRA_DC) prediction mode.
  • Table 1 illustrates an intra prediction mode and related names
  • FIG. 6 illustrates a prediction direction according to the intra prediction mode.
  • Intra prediction performs prediction on the current processing block based on the derived prediction mode. Since the reference sample used for prediction and the specific prediction method vary according to the prediction mode, when the current block is encoded in the intra prediction mode, the decoder derives the prediction mode of the current block to perform the prediction.
  • the decoder checks whether neighboring samples of the current processing block can be used for prediction and constructs reference samples to be used for prediction (S502).
  • the neighboring samples of the current processing block are samples neighboring the left boundary of the current processing block of size nS ⁇ nS and a total of 2 ⁇ nS samples neighboring the bottom-left, current processing block. It means a total of 2 x nS samples neighboring the top border of the sample and the top-right side of and one sample neighboring the top-left of the current processing block.
  • the decoder can construct reference samples for use in prediction by substituting samples that are not available with the available samples.
  • the decoder may perform filtering of reference samples based on the intra prediction mode (S503).
  • Whether filtering of the reference sample is performed may be determined based on the size of the current processing block.
  • the filtering method of the reference sample may be determined by the filtering flag transmitted from the encoder.
  • the decoder generates a prediction block for the current processing block based on the intra prediction mode and the reference samples (S504). That is, the decoder predicts the current processing block based on the intra prediction mode derived in the intra prediction mode derivation step S501 and the reference samples obtained through the reference sample configuration step S502 and the reference sample filtering step S503. Generate a block (ie, generate a predictive sample in the current processing block).
  • the left boundary sample of the prediction block ie, the sample in the prediction block adjacent to the left boundary
  • Top boundary samples ie, samples in prediction blocks neighboring the top boundary
  • filtering may be applied to the left boundary sample or the upper boundary sample in the vertical direction mode and the horizontal mode among the intra directional prediction modes similarly to the INTRA_DC mode.
  • the value of the prediction sample may be derived based on a reference sample located in the prediction direction.
  • a boundary sample which is not located in the prediction direction among the left boundary sample or the upper boundary sample of the prediction block may be adjacent to the reference sample which is not used for prediction. That is, the distance from the reference sample not used for prediction may be much closer than the distance from the reference sample used for prediction.
  • the decoder may adaptively apply filtering to left boundary samples or upper boundary samples depending on whether the intra prediction direction is vertical or horizontal. That is, when the intra prediction direction is the vertical direction, the filtering may be applied to the left boundary samples, and when the intra prediction direction is the horizontal direction, the filtering may be applied to the upper boundary samples.
  • the statistical characteristics of the intra prediction modes are used to represent (or signal) these 35 prediction modes with fewer bits.
  • the intra prediction mode also has a high probability of having the same or similar intra prediction mode.
  • the prediction mode of the current PU is encoded based on the intra prediction mode of the left PU and the upper PU of the current PU.
  • the encoder / decoder determines the prediction mode of the neighboring block (or the neighboring block) and the most commonly occurring prediction mode as the MPM mode (Most Probable Mode).
  • the bits used to represent the prediction mode can be saved (represented within 2 bits), and if the prediction mode other than the MPM mode is determined, except for the three MPM modes. Since encoding is performed in one of 32 modes, the intra prediction mode can be expressed using 5 bits instead of 6 bits.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an intra prediction mode encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder may derive intra prediction mode information of the neighboring block if the neighboring block is first encoded intra.
  • the encoder lists up the most probable modes (MPM) candidate (or MPM list) using the intra prediction mode information of the neighboring block.
  • MPM most probable modes
  • the similarity of the neighboring block and the current coding block may be considered to prevent the loss of redundant information, thereby increasing the coding efficiency.
  • This method can also be used to transmit encoding mode information, which is called MPM (most probable modes).
  • the current coding mode can be expressed using the mode of the neighboring block.
  • the neighboring block is the block neighboring to the left (the most likely to be decoded) that is most likely to be utilized in decoding the current block, the block neighboring to the upper left, the block neighboring to the lower left, and the neighboring to the top Block, a block adjacent to the upper right corner can be used.
  • the first MPM candidate is determined as the intra prediction mode of the left neighboring block
  • the second MPM candidate is It is determined as the intra prediction mode of the neighboring block at the top
  • the third MPM candidate may be determined as any one of a planar mode, a DC mode, or an intra vertical mode.
  • the first MPM The candidate may be determined in a planar mode
  • the second MPM candidate may be determined in a DC mode
  • the third MPM candidate may be determined in a vertical mode (eg, mode 26 in FIG. 6).
  • the first MPM candidate is determined as the overlapping intra prediction mode.
  • the second MPM candidate and the third MPM candidate may be determined as two modes adjacent to the overlapped intra prediction mode.
  • the encoder determines whether the best intra prediction mode to be applied to the current block falls within the previously configured MPM candidate.
  • the encoder encodes the MPM flag and the MPM index.
  • the MPM flag may indicate whether the intra prediction mode of the current block is derived from neighboring intra predicted blocks (that is, the intra prediction mode of the current block belongs to the MPM).
  • the MPM index may indicate which MPM mode is applied as the intra prediction mode of the current block among the MPM candidates configured in step 2.
  • the encoder encodes the intra prediction mode of the current block.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an intra prediction mode decoding method according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the decoder parses the MPM flag.
  • the decoder checks whether the MPM encoding is applied to the current block by parsing the MPM flag.
  • the decoder checks whether the intra prediction mode of the current block belongs to the MPM candidate configured with the mode of the intra predicted block of the neighboring block.
  • the decoder parses the MPM index.
  • the decoder may restore the MPM mode indicated by the MPM index to the intra prediction mode for the current block.
  • the decoder parses an intra prediction mode for the current block.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of determining an MPM mode according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder determines whether the prediction mode of the block adjacent to the left side of the current block (hereinafter referred to as 'L mode') and the prediction mode of the block adjacent to the top of the current block (hereinafter referred to as 'A mode') are the same. do.
  • the decoder determines the first MPM mode (MPM [0]) and the second MPM mode (MPM [1]) as L and A modes, respectively, and the last MPM mode (MPM [2]) is set to a mode other than the L mode and the A mode among the planar, DC, and vertical modes.
  • the decoder determines whether the prediction mode of the L mode is less than 2 (see FIG. 6 above).
  • the decoder sets MPM [0], MPM [1], and MPM [2] to L mode, L mode-1, and L mode + 1, respectively.
  • the decoder sets MPM [0], MPM [1], and MPM [2] to planar, DC, and vertical modes, respectively.
  • HEVC generates a prediction block of the current block by using 33 directional prediction methods, two non-directional prediction methods, and a total of 35 prediction methods for intra prediction.
  • the reference sample value is copied to the corresponding prediction sample in consideration of each direction.
  • the 33 directional prediction methods generate a prediction sample using surrounding reference samples (upper reference samples and left reference samples) to predict a current block, and then generate a prediction sample generated according to the prediction direction.
  • FIG. 10 is a diagram to illustrate a prediction direction according to an intra prediction mode according to an embodiment to which the present invention may be applied.
  • prediction directions according to 67 intra prediction modes may be checked. As described above, it can be configured in 65 directional modes and 2 non-directional modes. In this case, the prediction mode represented by the dotted line is a prediction direction added to the prediction mode of the existing HEVC.
  • the prediction sample is linear interpolation of two integer pixels in 1/32 pixel units according to the angular of the current intra prediction mode. Is generated through
  • predictive samples may be generated in units of 1/64 pixels through additional interpolation using two prediction pixels in units of 1/32 pixels. Can be. This increases the resolution of the prediction direction compared to the existing intra prediction method.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method of determining an MPM mode as an embodiment to which the present invention is applied.
  • the decoder determines whether the prediction mode of the block adjacent to the left side of the current block (hereinafter referred to as 'L mode') and the prediction mode of the block adjacent to the top of the current block (hereinafter referred to as 'A mode') are the same. do.
  • the decoder determines whether the L mode and the A mode are not planar modes.
  • the decoder determines whether the sum of the L mode and the A mode is less than two.
  • the decoder selects MPM [0], MPM [1], MPM [2], MPM [3], MPM [4], and MPM [5], respectively.
  • a mode vertical or DC mode, horizontal mode, mode 2, diagonal mode.
  • the decoder selects MPM [0], MPM [1], MPM [2], MPM [3], MPM [4], and MPM [5], respectively.
  • the decoder determines whether the L mode is the DC mode or the A mode is the DC mode.
  • the decoder selects MPM [0], MPM [1], MPM [2], MPM [3], MPM [4], and MPM [5], respectively. Set the mode, planar mode, large mode among L mode and A mode-1, large mode + 1 of L mode and A mode, and large mode + 2 of L mode and A mode.
  • the decoder selects MPM [0], MPM [1], MPM [2], MPM [3], MPM [4], and MPM [5], respectively.
  • the decoder determines whether the L mode is less than two.
  • the decoder selects MPM [0], MPM [1], MPM [2], MPM [3], MPM [4] and MPM [5], respectively, in planar mode, DC. Mode, vertical mode, horizontal mode, mode 2, and diagonal mode.
  • L mode is not less than 2
  • the decoder selects MPM [0], MPM [1], MPM [2], MPM [3], MPM [4], and MPM [5], respectively, in L mode and planar.
  • Set mode L mode + 1, L mode-1, L mode + 2, DC mode.
  • the present invention proposes a method of decoding an intra prediction mode using an intra prediction mode set having a different resolution.
  • the intra prediction mode set (hereinafter, referred to as 'prediction mode set') refers to a set of intra prediction modes that are configured of a plurality of intra prediction modes.
  • the resolution refers to the degree of distribution (or density) of the intra prediction mode indicating the prediction direction in the prediction mode set.
  • the distribution degree may represent an interval between each prediction direction for dividing the overall directionality used for intra prediction. That is, a prediction mode set having a relatively high resolution may have a small distribution, and thus an interval between the prediction directions may be small, and a prediction mode set having a relatively low resolution may have a low distribution, and thus a space between the prediction directions may be relatively small. Can be large.
  • a method of determining one prediction mode set among a plurality of prediction mode sets by an explicit method or an implicit method and deriving an intra prediction mode within the determined prediction mode set to perform intra prediction Suggest a method of determining one prediction mode set among a plurality of prediction mode sets by an explicit method or an implicit method and deriving an intra prediction mode within the determined prediction mode set to perform intra prediction Suggest.
  • the present invention proposes a method for performing intra prediction by adaptively determining a set of prediction modes having different resolutions within a block for each pixel.
  • the number of intra prediction modes that can be applied to the present invention may be represented by 35 intra prediction modes of the existing HEVC and 67 intra prediction modes described above. Although frequently described by way of example, the present invention is not limited to the number of intra prediction modes.
  • the present embodiment proposes a method of determining an prediction mode set by an explicit or implicit method and deriving an intra prediction mode within the determined prediction mode set to perform intra prediction.
  • the encoder / decoder determines a prediction mode set used for intra prediction of the current block among a plurality of prediction mode sets, and performs prediction by deriving an intra prediction mode applied to the current block within the determined prediction mode set. can do. It will be described in detail with reference to the drawings below.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder / decoder determines an intra prediction mode set used for intra prediction of the current prediction processing unit, from among a plurality of intra prediction mode sets each having a different resolution (S1201).
  • the intra prediction mode sets may each include one or more intra prediction modes.
  • the prediction processing unit may be a block unit or a pixel unit.
  • the prediction mode set used for the intra prediction may be configured as follows.
  • the encoder / decoder may configure a set of intra prediction modes (that is, a prediction mode set) P_0 and configure a prediction mode set P_1 having an increased resolution than P_0.
  • P_m may correspond to a subset of P_ (m + n) (where m and n are integers greater than or equal to 0).
  • P_0 consists of 33 directional prediction modes, DC mode, and planar mode
  • P_1 consists of 65 directional prediction modes, DC mode, and planar. Mode can be configured.
  • P_0 may be configured with 33 directional prediction modes
  • P_1 may be configured to exclude P_0 or include P_0 in 65 directional prediction modes.
  • P_0 is configured to include a directional prediction mode that is vertically, horizontally or statistically frequently selected
  • P_1 is a P_0 in 33 directional prediction modes
  • P_2 may be configured to exclude or include P0 and / or P1 in 65 directional prediction modes.
  • the prediction mode set may be determined by the decoder using an explicit method or an implicit method. The method of determining the prediction mode set will be described later in detail.
  • the encoder / decoder derives an intra prediction mode applied to the current block within the prediction mode set determined in step S1201 (S1202).
  • the encoder may transmit index information for indicating the intra prediction mode applied to the current block in the prediction mode set determined in operation S1201 to the decoder.
  • the decoder may derive an intra prediction mode applied to the current block by using the index information received from the encoder.
  • the encoder / decoder generates a prediction sample of the current block based on the intra prediction mode derived in step S1202 (S1203).
  • the encoder / decoder may generate a prediction sample from one or two reference samples determined according to the prediction direction of the intra prediction mode of the current block.
  • the encoder / decoder may generate a prediction sample by a weighted sum of neighboring reference samples or an average value of neighboring reference samples.
  • the prediction mode set may be determined using an explicit method or an implicit method.
  • a method of explicitly determining a prediction mode set will be described.
  • the method of explicitly determining determines whether the encoder determines the set of prediction modes (or the resolution of the prediction mode set) used for in-picture prediction of the current block, and signals the determined prediction mode set (or the resolution of the prediction mode set) to the decoder. Way.
  • the decoder is configured from the syntax indicating the prediction mode set (or the resolution of the prediction mode set) used for the intra prediction of the current block among the plurality of prediction mode sets (or the resolution of the prediction mode set). Can be determined.
  • the encoder may signal the resolution of the prediction mode set in units of sequence (or sequence parameter set (SPS)), slice, CTU, CU, or PU.
  • sequence or sequence parameter set (SPS)
  • slice or CTU
  • CTU CTU
  • CU or PU
  • the syntax indicating the resolution of the prediction mode set may be located in a sequence parameter set (SPS), a slice, a CTU, a CU, a PU, and the like.
  • SPS sequence parameter set
  • the encoder may conditionally signal the resolution of the prediction mode set to the decoder according to the size, prediction mode, and statistical characteristics of the current block in units of sequence, slice, CTU, CU, and PU.
  • a syntax indicating a resolution of a prediction mode set may be conditionally located according to a block size, a prediction mode, and statistical characteristics in units of a sequence, a slice, a CTU, a CU, and a PU.
  • a specific prediction mode set may be determined as the default prediction mode set. For example, a set of 35 prediction modes or a set of 67 prediction modes may be determined as the difold prediction mode set.
  • the prediction mode set may be determined in the following manner.
  • the encoder / decoder may determine the prediction mode set used for prediction of the current block by using previously decoded information.
  • the encoder / decoder may determine the prediction mode set used for prediction of the current block using a residual signal of the current block or a transform coefficient of which the residual signal is transformed into a frequency domain.
  • the encoder and the decoder may determine the prediction mode set using the same method, and the encoder may determine the intra prediction mode applied to the current block within the determined prediction mode set, and transmit the determined intra prediction mode to the decoder.
  • the encoder may indicate an intra prediction mode applied to the current block in the prediction mode set by using index information.
  • the encoder / decoder may determine the prediction mode set used for prediction of the current block using previously decoded information. For example, the encoder / decoder may determine a prediction mode set using a neighboring sample neighboring the current block. It demonstrates with reference to the following drawings.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a method of determining an intra prediction mode set according to an embodiment of the present invention.
  • a sample (or a neighboring reference sample) neighboring an N ⁇ N sized current block 1301 is a total of positions R_ (0,2N) 1302 to R_ (2N, 0) 1303. It may consist of (4N + 1) reference samples.
  • the encoder / decoder may determine a set of prediction modes used for intra prediction of the current block 1301 using the neighboring reference samples of the current block 1301.
  • the encoder / decoder may estimate the complexity of the current block 1301 using a reference sample neighboring the current block 1301, and may be used for the intra prediction of the current block 1301 from the estimated result.
  • a set of prediction modes can be determined.
  • the encoder / decoder classifies whether the current block 1301 is simple or complex from neighboring reference samples, determines a set of prediction modes having different resolutions according to the classification results, Can be used for prediction.
  • Simples for an image may mean that there are few details or textures, homogeneous, smooth, and low frequency components in the frequency domain.
  • the complex may mean that there are many details or textures, heterogeneous, and many high frequency components in the frequency domain.
  • the current block 1301 when the current block 1301 is simple (that is, when the complexity is low), a bit for representing an intra prediction mode is saved by using a prediction mode set having a low resolution, and the current block 1301 is a complex. In one case (that is, when the complexity is high), encoding performance can be improved by improving prediction accuracy by using a prediction mode set having a high resolution.
  • the encoder / decoder may determine (or classify) the prediction mode set (or the resolution of the prediction mode set) by using various methods to estimate (or classify) whether the current block 1301 is simple or complex.
  • the encoder / decoder calculates a variance value of neighboring reference samples to estimate the complexity of the current block 1301, and uses the prediction mode to predict the current block 1301.
  • the resolution of the set can be determined.
  • the encoder / decoder calculates a variance value of all reference samples neighboring the current block 1301 or a variance value of some reference samples of the reference samples neighboring the current block 1301, and thresholds it.
  • the resolution of the set of prediction modes may be determined in comparison with.
  • the encoder / decoder may use a prediction mode set having a high resolution for prediction of the current block.
  • a prediction mode having a lower resolution may be used for prediction of the current block.
  • the encoder / decoder may determine the degree of discontinuity of the sample value of neighboring reference samples, and use this to determine the resolution of the prediction mode set.
  • the encoder / decoder calculates a difference of sample values between two adjacent reference samples among the reference samples neighboring the current block 1301, and then there is a value where the absolute value of the difference is larger than a threshold.
  • a prediction mode set having a high resolution may be used for prediction
  • a prediction mode set having a low resolution may be used for prediction when both absolute values of the difference are smaller than the threshold value.
  • the encoder / decoder calculates a difference of sample values between two adjacent reference samples among the reference samples neighboring the current block 1301, and then determines if the absolute value of the difference is greater than the first threshold value. You can count. When the counted number is larger than the second threshold, a prediction mode set having a higher resolution may be used for prediction, and when the counted number is smaller than the second threshold, a prediction mode set having a lower resolution may be used for prediction.
  • the encoder / decoder may determine the resolution of the prediction mode set using a residual signal or a transform coefficient.
  • the encoder / decoder estimates the complexity of the current block by using the residual signal of the current block or the transform coefficient obtained by converting the residual signal into the frequency domain, and uses the prediction mode set (or the resolution of the prediction mode set) used for prediction of the current block. ) Can be determined.
  • the residual signals r_ (1,1), r_ (2,1),... Of the current block After transforming r_ (N, N), transform coefficients (or quantized coefficients after transform) are converted into C_ (1,1), C_ (2,1),... , C_ (N, N), the resolution of the prediction mode set may be determined by comparing the sum of the absolute values of the transform coefficients with the threshold value T as shown in Equation 1 below. That is, when the threshold T is greater than T, the current block is classified as having a complex characteristic, and a prediction mode set having a high resolution is used for prediction. When the threshold T is smaller than the threshold T, the current block is classified as having a simple characteristic. A set of prediction modes with low resolution can be used for prediction.
  • the encoder / decoder may use different MPMs according to the number of intra prediction modes that make up the prediction mode set (that is, the resolution of the prediction mode set). have.
  • the encoder / decoder has three MPM candidates (or MPM candidate list), and six MPM candidates can be used for P_1.
  • the encoder / decoder may select one MPM candidate for P_0. 6 MPM candidates can be used for P_1.
  • the encoder / decoder may use the MPM list used for the prediction mode set with the highest resolution in the prediction mode set with the lower resolution.
  • the prediction mode set P_0 consists of 35 intra picture prediction modes and P_1 consists of 67 intra picture prediction modes
  • 6 MPM candidate lists are used for P_1, and P_0
  • the MPM candidate list is used as it is, and when there are prediction modes not included in the prediction mode set, prediction modes included in the prediction mode set are included.
  • the mode closest in number can be selected and used as an MPM candidate.
  • one prediction mode set used for intra prediction of the current block is determined from among prediction mode sets having different resolutions, and the intra prediction mode applied to the current block within the determined prediction mode set is determined. To derive.
  • the prediction block (or prediction sample) of the current block is generated based on the derived intra prediction mode. That is, according to the method described in the first embodiment, one prediction mode set is determined from a plurality of prediction mode sets and used for intra prediction of the current block.
  • the present embodiment proposes a method of adaptively determining a prediction mode set on a pixel-by-pixel basis using prediction mode sets having different resolutions in a block to perform intra prediction.
  • different prediction mode sets may be adaptively used in the block.
  • the encoder / decoder generates a prediction value of the current pixel using a set of prediction modes having a low resolution, estimates (or judges) the complexity of the current block from neighboring reference samples of the current block, and when the complexity is high, The generated prediction value can be adjusted using a set of prediction modes with high resolution. It demonstrates with reference to the following drawings.
  • FIG. 14 is a diagram for describing an intra prediction method using a plurality of prediction mode sets according to an embodiment of the present invention.
  • the hatched area represents an area divided by the first reference sample 1401 and the second reference sample 1402 according to the prediction direction of the intra prediction mode in the current block.
  • the accuracy of prediction may be improved by using a prediction mode set having a higher resolution in the area.
  • a method of using hierarchical sets of two different prediction modes simultaneously in order to use two or more prediction mode sets in a block will be described. That is, after performing intra prediction using the low resolution prediction mode set P_L (or the first prediction mode set), adaptively predicting the prediction value using the high resolution prediction mode set P_H (or the second prediction mode set). By adjusting, the prediction can be performed more accurately.
  • P_H ⁇ P_L may be satisfied.
  • a method of constructing a prediction mode set may be illustrated as follows.
  • P_H may consist of 67 prediction mode sets described above with reference to FIG. 10, and P_L may consist of 35 prediction mode sets used in the existing HEVC.
  • P_H may consist of 67 prediction mode sets
  • P_L may consist of a prediction mode set using reference samples of integer pixel positions among 67 prediction modes.
  • P_L is composed of a set of prediction modes using reference samples of integer pixel positions
  • P_H includes reference samples of integer pixel positions, and reference samples of fractional pixels generated by interpolating the reference samples of integer pixel positions. It may consist of a set of prediction modes using.
  • P_L consists of a set of prediction modes that use the reference samples of fractional pixels generated by interpolating the reference samples at integer pixel positions
  • P_H is the reference samples of fractional pixels generated through interpolation more subdivided than P_L (ie, Reference samples of fractional pixels in smaller units).
  • P_L may be configured as a prediction mode set using reference samples in 1/32 pixel units
  • P_H may be configured as a prediction mode set using reference samples in 1/64 pixel units.
  • the encoder / decoder may adaptively increase the resolution of the prediction mode set in the process of generating the prediction sample of each pixel in the current block by performing intra prediction.
  • the encoder / decoder may derive the first intra prediction mode applied to the current block within the first set of prediction modes having a relatively low resolution.
  • two reference samples used for prediction of the current pixel may be determined based on the first intra prediction mode.
  • the encoder / decoder calculates a difference between sample values between two reference samples, and then, when the absolute value of the difference exceeds a threshold, the first intra prediction mode in the second prediction mode set having a relatively high resolution is calculated.
  • a prediction sample may be generated based on the intra prediction mode adjacent to the prediction direction.
  • the first set of prediction modes (ie, the first intra prediction mode) may be used for prediction.
  • 15 is a diagram for describing a method of adaptively determining a prediction mode set as an embodiment to which the present invention may be applied.
  • the low resolution prediction mode set P_L described above is represented by P_0 and the high resolution prediction mode set P_H is represented by P_1.
  • the encoder / decoder first generates a prediction value I ⁇ m using P ⁇ m_0, which is a prediction mode (hereinafter, referred to as a first intra prediction mode) applied to the current pixel at P_0.
  • a prediction mode hereinafter, referred to as a first intra prediction mode
  • the prediction value I ⁇ m of the current pixel may be generated by interpolating two reference samples R_ (i, j) and R_ (i + 1, j). have.
  • the encoder / decoder may determine the condition of Equation 3 to Equation 5 below, and then generate a prediction value of the current pixel (or adjust the prediction value of the current pixel) based on the prediction mode in P_1.
  • I ⁇ (m-1) and I ⁇ (m + 1) represent prediction values generated using the prediction modes P ⁇ (m-1) _0 and P ⁇ (m + 1) _0 in P_0, respectively.
  • the prediction value of the current pixel may be adjusted using the prediction mode P ⁇ (2m-1) _1 in P_1.
  • the prediction value of the current pixel may be adjusted using the prediction mode P ⁇ (2m + 1) _1 in P_1.
  • P ⁇ (2m + 1) _1 represents a prediction mode adjacent to the right side of the prediction direction of P ⁇ m_0 based on the current pixel in P_1.
  • P ⁇ (2m-1) _1 indicates a prediction mode adjacent to the left side of the prediction direction of P ⁇ m_0 based on the current pixel in P_1.
  • the prediction value may not be adjusted.
  • I ⁇ m may be used as the predicted value of the current pixel.
  • the encoder / decoder includes a first intra prediction mode set having a relatively low resolution and a second intra prediction mode having a relatively high resolution used for intra prediction of a current block among a plurality of intra prediction mode sets.
  • the set can be determined.
  • the encoder / decoder then derives a first intra prediction mode applied to the current block within the first set of intra prediction modes, and determines two reference samples used for prediction of the current pixel based on the first intra prediction mode. Can be.
  • the encoder / decoder first determines whether the difference in the sample value between two reference samples exceeds a certain threshold.
  • the encoder / decoder may not generate the prediction value of the current pixel based on the first intra prediction mode.
  • the encoder / decoder is located on the left or right side of the prediction direction of the first intra prediction mode with respect to the current pixel in the second set of intra prediction modes.
  • a prediction sample of the current pixel may be generated based on the adjacent intra prediction mode.
  • the intra prediction mode used for prediction of the current pixel in the second intra prediction mode set may be determined according to the conditions described above.
  • the encoder / decoder may be configured to generate a prediction value generated based on the first intra prediction mode, and to the intra prediction mode adjacent to the left or right side of the prediction direction of the first intra prediction mode based on the current pixel in the first set of intra prediction modes. Comparing the difference of the predicted value generated based on the second intra applied to the current pixel, among intra prediction modes adjacent to the left or right of the prediction direction of the first intra prediction mode, based on the current pixel in the second set of intra prediction modes.
  • the prediction mode can be derived.
  • the encoder / decoder may then generate a predictive sample of the current pixel based on the second intra prediction mode.
  • Each of the embodiments 1 to 3 described above may be used for prediction independently, or a combination of some or all of the embodiments 1 to 3 may be used for prediction.
  • 16 is a diagram more specifically illustrating an intra predictor according to an embodiment of the present invention.
  • the intra predictor 182 (see FIG. 1 and 262; FIG. 2) is illustrated as one block for convenience of description, but the intra predictors 182 and 262 are included in the encoder and / or the decoder. It can be implemented as.
  • the intra predictors 182 and 262 implement the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 5 to 17.
  • the intra predictors 182 and 262 may include a prediction mode set determiner 1601, a prediction mode derivator 1602, and a prediction sample generator 1603.
  • the prediction mode set determiner 1601 determines an intra prediction mode set used for intra prediction of a current prediction processing unit, from among a plurality of intra prediction mode sets, each having a different resolution. .
  • resolution represents a degree of distribution of intra prediction modes in the set of intra prediction modes.
  • the intra prediction mode sets may each include one or more intra prediction modes.
  • the prediction mode set determiner 1601 may determine the prediction mode set by using an explicit method or an implicit method.
  • the prediction mode set determiner 1601 predicts from a syntax indicating a prediction mode set (or a resolution of the prediction mode set) used for intra prediction of the current block among a plurality of prediction mode sets.
  • the mode set (or the resolution of the prediction mode set) may be determined.
  • the encoder may signal the resolution of the prediction mode set in units of a sequence (or a sequence parameter set (SPS), slice, CTU, CU, or PU) to the decoder.
  • a sequence or a sequence parameter set (SPS), slice, CTU, CU, or PU
  • the prediction mode set determiner 1601 may determine the prediction mode set by using a neighboring sample neighboring the current block. That is, the prediction mode set determiner 1601 may estimate the complexity of the current block by using reference samples neighboring the current block, and determine the prediction mode set used for intra prediction of the current block from the estimated result. Can be.
  • the prediction mode set determiner 1601 may refer to the upper left sample of the current block among reference samples neighboring the current block (for example, neighboring samples neighboring the current block having an N ⁇ N size). (2N + 1) samples located at coordinates [-1, -1] through [-1,2N-1] and coordinates from [0, -1] to [2N-1, -1] A variance value of 2N samples located) may be calculated, and the variance value may be compared with a specific threshold to determine a set of prediction modes used for prediction of the current block.
  • the prediction mode set determiner 1601 may calculate an absolute value of a difference between sample values between two adjacent samples among reference samples neighboring the current block, and respectively determine the absolute value of the difference by a specific threshold.
  • the set of prediction modes used for prediction of the current block may be determined by comparison with the values.
  • the prediction mode set determiner 1601 may determine the number of cases where an absolute value of a difference between sample values between two adjacent samples among reference samples neighboring the current block exceeds a first threshold. And calculate the set of prediction modes used for prediction of the current block by comparing the calculated number with the second threshold.
  • the prediction mode set determiner 1601 may determine a prediction mode set used for prediction of the current block by using a residual signal or a transform coefficient.
  • the prediction mode set determiner 1601 may compare a sum of an absolute value of a residual signal or a transform coefficient of the residual signal with a specific threshold to determine a prediction of the current block.
  • the set of prediction modes used can be determined. In this case, Equation 1 or Equation 2 described above may be used.
  • the number of MPM candidates may be determined according to the number of intra prediction modes constituting a set of intra prediction modes used for intra prediction of the current block. Can be.
  • the prediction mode deriving unit 1602 derives an intra prediction mode applied to the current block within the determined prediction mode set.
  • the encoder may transmit index information for indicating an intra prediction mode applied to the current block within the determined prediction mode set, to the decoder.
  • the prediction mode deriving unit 1602 may derive the intra prediction mode applied to the current block by using the index information received from the encoder.
  • the prediction sample generator 1603 generates a prediction sample of the current block based on the derived intra prediction mode.
  • the prediction sample generator 1603 may generate a prediction sample from one or two reference samples determined according to the prediction direction of the prediction mode in the screen of the current block.
  • the prediction sample generator 1603 may generate the prediction sample by the weighted sum of the average value of the neighboring reference samples or the neighboring reference samples.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

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

Abstract

본 발명에서는 영상 부호화/복호화 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 각각 서로 다른 레졸루션(resolution)을 가지는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서, 현재 예측 처리 단위의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계, 여기서, 레졸루션은 상기 인트라 예측 모드 세트 내 인트라 예측 모드의 분포 정도를 나타냄; 인코더로부터 수신한 인덱스(index) 정보를 이용하여 상기 결정된 인트라 예측 모드 세트 내에서 상기 현재 예측 처리 단위에 적용되는 인트라 예측 모드를 도출하는 단계; 및 상기 도출된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 예측 처리 단위의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 인트라 예측 모드 세트들은 각각 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다.

Description

인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인트라 예측 모드(intra prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.
최근, 기존의 화면 내 예측 방법(또는 인트라 예측 방법) 대비 더 많은 화면 내 예측 모드를 사용하여 화면 내 예측을 수행하는 방법이 논의되고 있다. 화면 내 예측 모드를 증가시켜 예측 방향을 세분화함으로써 보다 정확한 예측이 가능하도록 할 수 있으나, 화면 내 예측 모드가 증가됨에 따라 화면 내 예측 모드를 표현하기 위한 비트가 늘어나고, 이로 인해 부호화 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 해상도(resolution)를 달리하는 화면 내 예측 모드 세트(intra prediction mode set)을 이용하여 화면 내 예측 모드를 부호화/복호화하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 하나의 블록 내에서 해상도가 서로 다른 예측 모드 세트를 픽셀 별로 적응적으로 결정하여 화면 내 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 각각 서로 다른 레졸루션(resolution)을 가지는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서, 현재 예측 처리 단위의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계, 여기서, 레졸루션은 상기 인트라 예측 모드 세트 내 인트라 예측 모드의 분포 정도를 나타냄; 인코더로부터 수신한 인덱스(index) 정보를 이용하여 상기 결정된 인트라 예측 모드 세트 내에서 상기 현재 예측 처리 단위에 적용되는 인트라 예측 모드를 도출하는 단계; 및 상기 도출된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 예측 처리 단위의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 인트라 예측 모드 세트들은 각각 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 각각 서로 다른 레졸루션(resolution)을 가지는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서, 현재 예측 처리 단위의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 예측 모드 세트 결정부, 여기서, 레졸루션은 상기 인트라 예측 모드 세트 내 인트라 예측 모드의 분포 정도를 나타냄; 인코더로부터 수신한 인덱스(index) 정보를 이용하여 상기 결정된 인트라 예측 모드 세트 내에서 상기 현재 예측 처리 단위에 적용되는 인트라 예측 모드를 도출하는 예측 모드 도출부; 및 상기 도출된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 예측 처리 단위의 예측 샘플을 생성하는 예측 샘플 생성부를 포함하고, 상기 인트라 예측 모드 세트들은 각각 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는, 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample), 상기 현재 블록의 잔차 신호(residual signal) 및 상기 잔차 신호가 주파수 영역(frequency domain)으로 변환된 변환 계수(transform coefficient) 중 어느 하나를 이용하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는, N×N 크기의 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample) 중 상기 현재 블록의 좌상단 샘플을 기준으로 [-1,-1] 부터 [-1,2N-1]까지의 좌표에 위치하는 (2N+1)개의 샘플들 및 [0,-1]부터 [2N-1,-1]까지의 좌표에 위치하는 2N개의 샘플들의 분산 값(variance value)을 계산하고, 상기 분산 값을 특정 임계값(threshold)과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는,N×N 크기의 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample) 중 상기 현재 블록의 좌상단 샘플을 기준으로 [-1,-1] 부터 [-1,2N-1]까지의 좌표에 위치하는 (2N+1)개의 샘플들 및 [0,-1]부터 [2N-1,-1]까지의 좌표에 위치하는 2N개의 샘플들 중에서, 인접하는 두 샘플간 샘플 값의 차분의 절대값을 각각 특정 임계값(threshold)과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는, N×N 크기의 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample) 중 상기 현재 블록의 좌상단 샘플을 기준으로 [-1,-1] 부터 [-1,2N-1]까지의 좌표에 위치하는 (2N+1)개의 샘플들 및 [0,-1]부터 [2N-1,-1]까지의 좌표에 위치하는 2N개의 샘플들 중에서, 인접하는 두 샘플간 샘플 값의 차분의 절대값이 제 1 임계값(threshold)을 초과하는 경우의 개수를 계산하고, 상기 계산된 개수를 제 2 임계값과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는, 현재 블록의 잔차 신호(residual signal) 또는 상기 잔차 신호의 변환 계수(transform coefficient)의 절대값의 합을 특정 임계값(threshold)과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드 세트는 시퀀스(sequence), 슬라이스(slice), CTU, CU 및 PU 중 어느 하나의 단위로 전송될 수 있다.
바람직하게, 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode) 부호화가 적용되는 경우, MPM 후보의 개수는 상기 현재 블록의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 구성하는 인트라 예측 모드의 개수에 따라 결정될 수 있다.
바람직하게, 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는, 상기 복수 개의 인트라 예측 모드 세트들 중에서, 현재 블록의 인트라 예측에 이용되는 제 1 인트라 예측 모드 세트 및 제 2 인트라 예측 모드 세트를 결정하고, 상기 인트라 예측 모드를 도출하는 단계는, 상기 인덱스(index) 정보를 이용하여 상기 제 1 인트라 예측 모드 세트 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 제 1 인트라 예측 모드를 도출하고, 상기 예측 샘플을 생성하는 단계는, 상기 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측에 이용되는 2개의 참조 샘플을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 2개의 참조 샘플간 샘플 값의 차분이 특정 임계값(threshold)을 초과하는 경우, 상기 제 2 인트라 예측 모드 세트 내 상기 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향에 인접한 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 픽셀의 예측 샘플을 생성할 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 픽셀의 예측 샘플을 생성하는 단계는, 상기 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 생성되는 예측값과, 상기 현재 픽셀을 기준으로 상기 제 1 인트라 예측 모드 세트 내, 상기 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향의 좌측 또는 우측에 인접한 인트라 예측 모드에 기초하여 생성되는 예측값과의 차분을 비교하여, 상기 현재 픽셀을 기준으로 상기 제 2 인트라 예측 모드 세트 내 상기 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향의 좌측 또는 우측에 인접한 인트라 예측 모드 중에서, 상기 현재 픽셀에 적용되는 제 2 인트라 예측 모드를 도출하는 단계를 더 포함하고, 상기 현재 픽셀의 예측 샘플은 상기 제 2 인트라 예측 모드에 기초하여 생성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해상도를 달리하는 복수 개의 화면 내 예측 모드 세트를 사용하여 화면 내 예측 모드를 디코더에게 시그널링함으로써, 화면 내 예측 모드를 전송하기 위해 사용되는 비트를 절약하고, 부호화 성능을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 픽셀 단위로 사물의 경계 또는 복잡한 텍스쳐가 존재하는지 판단하여 예측 모드 세트의 해상도를 적응적으로 결정함으로써, 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 부호화 방법을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인트라 예측 모드 디코딩 방법을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MPM 모드를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MPM 모드를 결정하는 방법을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 모드 세트를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 예측 모드 세트를 이용한 화면 내 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 예측 모드 세트를 적응적으로 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '블록' 또는 '유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 과정이 수행되는 단위를 의미하며, 샘플(또는 화소, 픽셀)의 다차원 배열로 구성될 수 있다.
'블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있으며, 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있다. 또한, 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열과 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 모두 포함하여 통칭할 수도 있다.
예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 인코딩/디코딩의 수행 대상이 되는 샘플의 배열을 의미하는 코딩 블록(CB: Conding Block), 복수의 코딩 블록으로 구성되는 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 동일한 예측이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 예측 블록(PB: Prediction Block)(또는 예측 유닛(PU: Prediction Unit)), 동일한 변환이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 변환 블록(TB: Transform Block)(또는 변환 유닛(TU: Transform Unit))을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서 별도의 언급이 없는 한, '블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분 및/또는 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 배열을 인코딩/디코딩하는 과정에서 이용되는 신택스 구조(syntax sturcture)를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 여기서, 신택스 구조는 특정한 순서로 비트스트림 내 존재하는 0 또는 그 이상의 신택스 요소(syntax element)를 의미하며, 신택스 요소는 비트스트림 내에서 표현되는 데이터의 요소를 의미한다.
예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 코딩 블록(CB)과 해당 코딩 블록(CB)의 인코딩을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 복수의 코딩 유닛으로 구성되는 코딩 트리 유닛(CU: Coding Tree Unit), 예측 블록(PB)과 해당 예측 블록(PB)의 예측을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 예측 유닛(PU: Prediction Unit), 변환 블록(TB)와 해당 변환 블록(TB)의 변환을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 '블록' 또는 '유닛'은 반드시 정사각형 또는 직사각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열을 의미할 수도 있다. 이 경우, 폴리곤(Polygon) 블록 또는 폴리곤 유닛으로 지칭될 수도 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.
한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 또한, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.
가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.
일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.
HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.
하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.
CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.
또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.
하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.
PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.
PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.
도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.
도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.
여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.
반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.
인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.
인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.
또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.
하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.
1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.
5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.
7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.
인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.
TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.
앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.
TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.
보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.
CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.
1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 퀴드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.
또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.
트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.
예측(prediction)
디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.
복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.
인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.
이하, 인트라 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인트라 예측( Intra prediction)(또는 화면 내 예측)
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 디코더는 현재 처리 블록의 인트라 예측 모드를 도출(derivation)한다(S501).
인트라 예측에서는 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘플의 위치에 대한 예측 방향을 가질 수 있다. 예측 방향을 가지는 인트라 예측 모드를 인트라 방향성 예측 모드(Intra_Angular prediction mode)라고 지칭한다. 반면, 예측 방향을 가지지 않는 인트라 예측 모드로서, 인트라 플래너(INTRA_PLANAR) 예측 모드, 인트라 DC(INTRA_DC) 예측 모드가 있다.
표 1은 인트라 예측 모드와 관련 명칭에 대하여 예시하고, 도 6은 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시한다.
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인트라 예측에서는 도출되는 예측 모드에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측을 수행한다. 예측 모드에 따라 예측에 사용되는 참조 샘풀과 구체적인 예측 방법이 달라지므로, 현재 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩된 경우, 디코더는 예측을 수행하기 위해 현재 블록의 예측 모드를 도출한다.
디코더는 현재 처리 블록의 주변 샘플들(neighboring samples)이 예측에 사용될 수 있는지 확인하고, 예측에 사용할 참조 샘플들을 구성한다(S502).
인트라 예측에서 현재 처리 블록의 주변 샘플들은 nS×nS 크기의 현재 처리 블록의 좌측(left) 경계에 이웃한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들, 현재 처리 블록의 상측(top) 경계에 이웃한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2×nS 개의 샘플들 및 현재 처리 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 의미한다.
그러나, 현재 처리 블록의 주변 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 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드에 기반하여 참조 샘플의 필터링을 수행할 수 있다(S503).
참조 샘플의 필터링 수행 여부는 현재 처리 블록의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 또한, 참조 샘플의 필터링 방법은 인코더로부터 전달되는 필터링 플래그에 의해 결정될 수 있다.
디코더는 인트라 예측 모드와 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(S504). 즉, 디코더는 인트라 예측 모드 도출 단계(S501)에서 도출된 인트라 예측 모드와 참조 샘플 구성 단계(S502)와 참조 샘플 필터링 단계(S503)를 통해 획득한 참조 샘플들에 기반하여 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 생성(즉, 현재 처리 블록 내 예측 샘플 생성)한다.
현재 처리 블록이 INTRA_DC 모드로 인코딩된 경우 처리 블록 간의 경계의 불연속성(discontinuity)를 최소화하기 위해, S504 단계에서 예측 블록의 좌측(left) 경계 샘플(즉, 좌측 경계에 이웃한 예측 블록 내 샘플)과 상측(top) 경계 샘플(즉, 상측 경계에 이웃한 예측 블록 내 샘플)을 필터링할 수 있다.
또한, S504 단계에서 인트라 방향성 예측 모드들 중 수직 방향 모드(vertical mode) 및 수평 방향 모드(horizontal mode)에 대해서도 INTRA_DC 모드와 유사하게 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플에 필터링을 적용할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 현재 처리 블록이 수직 방향 모드(vertical mode) 또는 수평 방향 모드(horizontal mode)로 인코딩된 경우, 예측 방향에 위치하는 참조 샘플에 기반하여 예측 샘플의 값을 도출할 수 있다. 이때, 예측 블록의 좌측 경계 샘플 또는 상측 경계 샘플 중 예측 방향에 위치하지 않는 경계 샘플이 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과 이웃할 수 있다. 즉, 예측에 사용되는 참조 샘플과의 거리보다 예측에 사용되지 않는 참조 샘플과의 거리가 훨씬 가까울 수 있다.
따라서, 디코더는 인트라 예측 방향이 수직 방향인지 수평 방향인지에 따라 적응적으로 좌측 경계 샘플들 또는 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다. 즉, 인트라 예측 방향이 수직 방향인 경우, 좌측 경계 샘플들에 필터링을 적용하고, 인트라 예측 방향이 수평 방향인 경우, 상측 경계 샘플들에 필터링을 적용할 수 있다.
MPM 모드 (Most Probable Mode)
HEVC에서는 이와 같은 35가지 예측 모드를 보다 적은 비트로 표현(또는 시그널링)하기 위해 화면 내 예측 모드의 통계적 특성이 이용된다.
일반적으로 부호화 블록은 주변 블록과 유사한 영상 특징을 가지기 때문에 화면 내 예측 모드 또한 같거나 비슷한 화면 내 예측 모드를 가질 확률이 높다. 이러한 특성을 고려하여 현재 PU의 좌측 PU와 상단 PU의 화면 내 예측 모드를 기반으로 현재 PU의 예측 모드를 부호화한다. 이때, 인코더/디코더는 주변 블록(또는 이웃하는 블록)의 예측 모드와 일반적으로 가장 많이 발생하는 예측 모드를 MPM 모드(Most Probable Mode)로 결정한다.
만약, 현재 PU의 예측 모드가 MPM 모드로 결정된다면 예측 모드를 표현하기 위해 사용되는 비트를 절약할 수 있고(2비트 이내로 표현), MPM 모드가 아닌 다른 예측 모드로 결정된다면 3개의 MPM 모드를 제외한 32개 모드 중 하나의 모드로 부호화하기 때문에 6비트가 아닌 5비트를 사용하여 화면 내 예측 모드를 표현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 부호화 방법을 예시하는 도면이다.
1. 인코더는 먼저 주변 블록이 인트라로 부호화 되었다면, 주변 블록의 인트라 예측 모드 정보를 유도할 수 있다.
2. 인코더는 주변 블록의 인트라 예측 모드 정보를 이용하여 MPM(most probable modes) 후보(또는, MPM 리스트)를 리스트 업(list up)한다.
화면 내 부호화를 할 경우 주변 블록과 현재 부호화 블록의 유사성을 고려함으로써 중복되는 정보의 손실을 막고, 이로 인하여 부호화 효율을 증가시킬 수 있다. 이러한 방법을 부호화 모드 정보 전송에도 활용할 수 있는데, 이를 MPM (most probable modes)이라고 지칭한다.
주변 블록은 현재 블록의 바로 주변에 위치하고 있기 때문에 서로 인트라 예측 모드가 유사할 확률이 매우 높다. 따라서, 주변 블록의 모드를 이용하여 현재 부호화 모드를 표현할 수 있다.
이때, 주변 블록은 현재 블록의 복호화 시에 활용할 수 있는 가능성이 가장 높은 (이미 복호화되어 존재할 가능성이 가장 높은) 좌측에 이웃하는 블록, 좌상단에 이웃하는 블록, 좌하단에 이웃하는 블록, 상단에 이웃하는 블록, 우상단에 이웃하는 블록 등을 활용할 수 있다.
기존의 35가지 인트라 예측 모드에서는 3개의 MPM을 사용하여 MPM이 만족하지 않을 경우, 5 비트(35-3=32)를 사용하여 화면 내 예측 모드를 부호화한다.
이때, 만약 좌측의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드와 상단의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드가 동일하지 않다면, 첫 번째 MPM 후보는 좌측의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드로 결정되고, 두 번째 MPM 후보는 상단의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드로 결정되며, 세 번째 MPM 후보는 Planar 모드, DC 모드 또는 인트라 수직(intra vertical) 모드 중 어느 하나로 결정될 수 있다.
만약 좌측의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드와 상단의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드가 동일하고, 해당 중복된 모드가 2 보다 작다면(즉, planar 모드 또는 DC 모드, 표 1 참조), 첫 번째 MPM 후보는 planar 모드로 결정되고, 두 번째 MPM 후보는 DC 모드로 결정되며, 세 번째 MPM 후보는 수직 방향(vertical) 모드(예를 들어, 도 6에서 26번 모드)로 결정될 수 있다.
반면, 만약 좌측의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드와 상단의 이웃한 블록의 인트라 예측 모드가 동일하고, 해당 중복된 모드가 2 보다 작지 않다면, 첫 번째 MPM 후보는 중복된 인트라 예측 모드로 결정되고, 두 번째 MPM 후보 및 세 번째 MPM 후보는 중복된 인트라 예측 모드에 이웃한 두 모드로 결정될 수 있다.
3. 인코더는 현재 블록에 적용될 최적의(best) 인트라 예측 모드가 앞서 구성된 MPM 후보 내 속하는지 판단한다.
4. 만약, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM 후보에 속하는 경우, 인코더는 MPM 플래그과 MPM 인덱스를 부호화(coding)한다.
여기서, MPM 플래그는 현재 블록의 인트라 예측 모드는 주변의 인트라 예측된 블록으로부터 유도(즉, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM 내 속함)되는지 여부를 지시할 수 있다.
또한, MPM 인덱스는 앞서 2. 단계에서 구성된 MPM 후보 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 어떠한 MPM 모드가 적용되는지 지시할 수 있다.
5. 반면, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM 후보에 속하지 않는 경우, 인코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화(coding)한다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인트라 예측 모드 디코딩 방법을 예시하는 도면이다.
1. 디코더는 MPM 플래그를 파싱(parsing)한다.
2. 디코더는 MPM 플래그를 파싱함으로써, 현재 블록에 MPM 부호화가 적용되는지 확인한다.
즉, 디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 이웃 블록의 인트라 예측된 블록의 모드로 구성되는 MPM 후보에 속하는지 여부를 확인한다.
3. 현재 블록에 MPM 부호화가 적용되는 경우, 디코더는 MPM 인덱스를 파싱(parsing)한다.
4. 그리고, 디코더는 MPM 인덱스가 지시하는 MPM 모드를 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드로 복원(restore)할 수 있다.
5. 반면, 현재 블록에 MPM 부호화가 적용되지 않는 경우, 디코더는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 파싱(parsing)한다.
구체적인 MPM 모드의 결정 방법을 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MPM 모드를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1. 디코더는 현재 블록의 좌측에 인접한 블록의 예측 모드(이하, ‘L 모드’라 지칭한다)와 현재 블록의 상단에 인접한 블록의 예측 모드(이하, ‘A 모드’라 지칭한다)가 같은지 판단한다.
2. L 모드와 A 모드가 다른 경우, 디코더는 첫 번째 MPM 모드(MPM[0])와 두 번째 MPM 모드(MPM[1])를 각각 L 모드와 A 모드로 결정하고, 마지막 MPM 모드(MPM[2])를 플래너(planar), DC, 수직 방향(vertical) 모드 중 L 모드와 A 모드가 아닌 모드로 설정한다.
3. L 모드와 A 모드가 같은 경우, 디코더는 L 모드의 예측 모드가 2(앞서 도 6 참조) 보다 작은지 판단한다.
4. L 모드가 2 보다 작지 않은 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2]를 각각 L 모드, L 모드 - 1, L 모드 + 1로 설정한다.
5. L 모드가 2 보다 작은 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2]를 각각 플래너(planar), DC, 수직 방향(Vertical) 모드로 설정한다.
앞서 설명한 바와 같이, HEVC는 화면 내 예측을 위해 33가지의 방향성 예측 방법과 두 가지의 무 방향성 예측 방법, 총 35가지 예측 방법을 사용하여 현재 블록의 예측 블록이 생성된다.
33가지 방향성 예측 모드의 경우, 참조 샘플들로부터 예측 샘플을 계산할 때, 각각의 방향성을 고려하여 참조 샘플 값이 해당 예측 샘플로 복사된다.
다시 말해, 33가지의 방향성 예측 방법은 현재 블록을 예측하기 위해 주변의 참조 샘플(상단 참조 샘플들과 좌단 참조 샘플들)을 이용하여 예측 샘플을 생성한 후, 예측 방향성에 따라 생성된 예측 샘플을 복사한다.
최근, HEVC의 33개 방향성 예측 모드를 65개로 확장하고 기존의 무방향성 예측 모드를 더하여, 총 67개의 화면 내 예측 모드를 이용하여 화면 내 예측을 수행하는 방법이 논의되고 있다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인트라 예측 모드에 따른 예측 방향을 예시하는 도면이다.
도 10을 참조 하면, 67개의 화면 내 예측 모드에 따른 예측 방향을 확인할 수 있다. 전술한 바와 같이, 65개의 방향성 모드와 2개의 무방향성 모드로 구성될 수 있다. 이때, 점선으로 표현된 예측 모드가 기존 HEVC의 예측 모드에 추가된 예측 방향이다.
기존 HEVC의 각 예측(angular prediction) 모드에서 예측 샘플(prediction sample)은 현재 화면 내 예측 모드의 각(angular)에 따라 두 정수 화소(integer pixel)를 1/32 화소 단위로 선형 보간 (linear interpolation)을 통해 생성된다.
최근 논의되는 총 67개의 화면 내 예측 모드를 이용하여 화면 내 예측을 수행하는 방법에서는 1/32 화소 단위의 두 예측 화소를 사용한 추가적인 보간(interpolation)을 통해 1/64 화소 단위로 예측 샘플을 생성할 수 있다. 이를 통해 기존의 화면 내 예측 방법 대비 예측 방향(prediction direction)의 해상도(resolution)가 증가한다.
이와 같이, 화면 내 예측 방향(intra prediction direction)의 해상도(resolution) 증가는 보다 정확한 예측을 가능하게 하여 왜곡(distortion)을 감소시킬 수 있지만, 늘어난 예측 모드(prediction mode)를 시그널링(signaling)하기 위한 오버헤드 비트(overhead bit)가 필요하다는 단점이 있다.
또한, 최근 화면 내 예측 모드를 67개로 확장하는 방법과 더불어 MPM 모드에서 기존 3개의 MPM 후보 리스트가 아닌 6개의 MPM 후보 리스트를 사용하는 방법이 논의되고 있다.
이 경우, 6개의 MPM 모드를 결정하는 구체적인 방법을 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MPM 모드를 결정하는 방법을 예시하는 도면이다.
1. 디코더는 현재 블록의 좌측에 인접한 블록의 예측 모드(이하, ‘L 모드’라 지칭한다)와 현재 블록의 상단에 인접한 블록의 예측 모드(이하, ‘A 모드’라 지칭한다)가 같은지 판단한다.
2. L 모드와 A 모드가 다른 경우, 디코더는 L 모드 및 A 모드가 플래너(planar) 모드가 아닌지 판단한다.
3. L 모드 또는 A 모드가 플래너 모드인 경우, 디코더는 L 모드와 A 모드의 합이 2보다 작은지 판단한다.
4. L 모드와 A 모드의 합이 2보다 작은 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2], MPM[3], MPM[4], MPM[5]를 각각 L 모드, A 모드, 수직 방향 또는 DC 모드, 수평 방향 모드, 2번 모드, 대각선(diagonal) 모드로 설정한다.
5. L 모드와 A 모드의 합이 2보다 작지 않은 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2], MPM[3], MPM[4], MPM[5]를 각각 L 모드, A 모드, 수직 방향 또는 DC 모드, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 - 1, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 + 1, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 + 2으로 설정한다.
6. L 모드 및 A 모드가 플래너 모드가 아닌 경우, 디코더는 L 모드가 DC 모드인지 또는 A 모드가 DC 모드인지 판단한다.
7. L 모드 또는 A 모드가 DC 모드인 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2], MPM[3], MPM[4], MPM[5]를 각각 L 모드, A 모드, 플래너(planar) 모드, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 - 1, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 + 1, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 + 2으로 설정한다.
8. L 모드 및 A 모드가 DC 모드가 아닌 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2], MPM[3], MPM[4], MPM[5]를 각각 L 모드, A 모드, 플래너(planar) 모드, DC 모드, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 + 1, L 모드와 A 모드 중 큰 모드 - 1으로 설정한다.
9. L 모드와 A 모드가 같은 경우, 디코더는 L 모드가 2보다 작은지 판단한다.
10. L 모드가 2보다 작은 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2], MPM[3], MPM[4], MPM[5]를 각각 플래너(planar) 모드, DC 모드, 수직 방향 모드, 수평 방향 모드, 2번 모드, 대각선(diagonal) 모드로 설정한다.
11. L 모드가 2보다 작지 않은 경우, 디코더는 MPM[0], MPM[1], MPM[2], MPM[3], MPM[4], MPM[5]를 각각 L 모드, 플래너(planar) 모드, L 모드 + 1, L 모드 - 1, L 모드 + 2, DC 모드로 설정한다.
화면 내 예측 모드 기반 영상 처리 방법
화면 내 예측 모드(또는 인트라 예측 모드)를 증가시켜 예측 방향을 세분화함으로써 보다 정확한 예측이 가능하도록 할 수 있으나, 화면 내 예측 모드가 증가됨에 따라 화면 내 예측 모드를 시그널링하기 위한 비트가 늘어나고, 이로 인해 부호화 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 해상도(resolution)를 달리하는 화면 내 예측 모드 세트(intra prediction mode set)을 이용하여 화면 내 예측 모드를 복호화하는 방법을 제안한다.
여기서, 화면 내 예측 모드 세트(이하, ‘예측 모드 세트’라 지칭한다)는 복수 개의 화면 내 예측 모드로 구성된, 화면 내 예측 모드의 집합을 의미한다. 그리고, 해상도(또는 레졸루션)(resolution)는 예측 모드 세트 내에서 예측 방향을 나타내는 화면 내 예측 모드의 분포 정도(또는 밀집도)를 의미한다. 이때, 상기 분포 정도는 화면 내 예측에 이용되는 전체 방향성을 분할하는 각 예측 방향간의 간격을 나타낼 수 있다. 즉, 상대적으로 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트는 상기 분포 정도가 높아 각 예측 방향간의 간격이 작을 수 있고, 상대적으로 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 세트는 상기 분포 정도가 낮아 각 예측 방향간의 간격이 상대적으로 클 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서는 복수 개의 예측 모드 세트들 중에서 하나의 예측 모드 세트를 명시적 방법 또는 암시적 방법으로 결정하고, 결정된 예측 모드 세트 내에서 화면 내 예측 모드를 도출하여 화면 내 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명에서는 하나의 블록 내에서 해상도가 서로 다른 예측 모드 세트를 픽셀 별로 적응적으로 결정하여 화면 내 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
이하, 본 발명의 실시예들의 구체적인 설명에 있어, 설명의 편의를 위해 본 발명에 적용될 수 있는 화면 내 예측 모드의 개수를 기존 HEVC의 35가지 화면 내 예측 모드와 앞서 설명한 67가지 화면 내 예측 모드를 빈번하게 예로 들어 설명하나, 본 발명이 이와 같이 예로 드는 화면 내 예측 모드의 개수에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 실시예에서는 명시적 또는 암시적 방법으로 예측 모드 세트를 결정하고, 결정된 예측 모드 세트 내에서 화면 내 예측 모드를 도출하여 화면 내 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
해상도를 달리하는 복수 개의 예측 모드 세트를 사용하여 화면 내 예측 모드를 디코더에게 시그널링함으로써, 화면 내 예측 모드를 전송하기 위해 사용되는 비트를 절약하고, 부호화 성능을 높일 수 있다.
구체적으로, 인코더/디코더는 복수 개의 예측 모드 세트 중에서 현재 블록의 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정하고, 결정된 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 도출하여 예측을 수행할 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 예시하는 도면이다.
인코더/디코더는 각각 서로 다른 해상도를 가지는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서, 현재 예측 처리 단위의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 결정한다(S1201).
여기서, 상기 인트라 예측 모드 세트들은 각각 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다. 그리고, 예측 처리 단위는 블록 단위일 수도 있고 픽셀 단위일 수도 있다.
이때, 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트는 다음과 같이 구성될 수 있다.
인코더/디코더는 화면 내 예측 모드의 집합(즉, 예측 모드 세트) P_0를 구성하고, P_0 보다 해상도가 증가된 예측 모드 세트 P_1을 구성할 수 있다. 같은 방식으로 해상도(resolution)가 증가된 화면 내 예측 모드의 집합 P_r(r>=1)을 구성할 수 있다.
이때, P_m은 P_(m+n)의 부분 집합(subset)에 해당할 수 있다(여기서, m과 n은 0보다 크거나 같은 정수). 예를 들어, P_0는 33가지 방향성 예측 모드(directional prediction modes), DC 모드, 플래너(Planar) 모드로 구성되고, P_1은 65가지 방향성 예측 모드(directional prediction modes), DC 모드, 플래서(Planar)모드로 구성될 수 있다.
또한, 예를 들어, P_0는 33가지 방향성 예측 모드(directional prediction modes)로 구성되고, P_1은 65가지 방향성 예측 모드(directional prediction modes)에서 P_0를 제외하거나 P_0를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 예를 들어, P_0는 수직 방향(vertical), 수평 방향(horizontal) 또는 통계적으로 자주 선택이 되는 방향성 예측 모드(directional prediction mode)를 포함하여 구성되고, P_1는 33가지 방향성 예측 모드에서 P_0를 제외하거나 포함하여 구성되고, P_2는 65가지 방향성 예측 모드에서 P0 및/또는 P1를 제외하거나 포함하여 구성될 수 있다.
예측 모드 세트는 명시적인 방법 또는 암시적인 방법을 이용하여 디코더가 결정할 수 있다. 예측 모드 세트를 결정하는 방법은 자세히 후술한다.
인코더/디코더는 S1201 단계에서 결정된 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 도출한다(S1202).
인코더는 S1201 단계에서 결정된 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 지시하기 위한 인덱스(index) 정보를 디코더에게 전송할 수 있다. 그리고, 디코더는 인코더로부터 수신한 인덱스 정보를 이용하여 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 도출할 수 있다.
인코더/디코더는 S1202 단계에서 도출된 화면 내 예측 모드에 기초하여 현재 블록의 예측 샘플을 생성한다(S1203).
방향성 예측 방법이 적용되는 경우, 인코더/디코더는 현재 블록의 화면 내 예측 모드의 예측 방향에 따라 결정되는 하나 또는 두 개의 참조 샘플로부터 예측 샘플을 생성할 수 있다.
무 방향성 예측 방법이 적용되는 경우, 인코더/디코더는 이웃하는 참조 샘플의 평균값 또는 이웃하는 참조 샘플의 가중 합으로 예측 샘플을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 예측 모드 세트는 명시적인 방법 또는 암시적인 방법을 이용하여 결정할 수 있다. 먼저, 예측 모드 세트를 명시적으로 결정하는 방법을 설명한다.
명시적으로 결정하는 방법은 인코더가 현재 블록의 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 결정하고, 결정된 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 디코더에게 시그널링하는 방법이다.
즉, 디코더는 복수 개의 예측 모드 세트들 중에서 현재 블록의 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 지시하는 신택스(syntax)로부터 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 인코더는 시퀀스(또는 시퀀스 파라미터 세트(SPS:Sequence Parameter Set)), 슬라이스(slice), CTU, CU 또는 PU 단위로 예측 모드 세트의 해상도를 시그널링할 수 있다.
다시 말해, 예측 모드 세트의 해상도를 나타내는 신택스(syntax)는 시퀀스 파라미터 세트(SPS:Sequence Parameter Set), 슬라이스(slice), CTU, CU, PU 등에 위치할 수 있다.
또한, 예를 들어, 인코더는 시퀀스, 슬라이스, CTU, CU, PU 단위로 현재 블록의 크기, 예측 모드, 통계적인 특성에 따라 조건적으로 예측 모드 세트의 해상도를 디코더에게 시그널링할 수 있다.
다시 말해, 예측 모드 세트의 해상도를 나타내는 신택스(syntax)는 시퀀스, 슬라이스, CTU, CU, PU 등의 단위에서 블록의 크기, 예측 모드, 통계적인 특성에 따라 조건적으로 위치할 수 있다.
또한, 신택스(syntax)가 존재하지 않거나 인코더로부터 시그널링되지 않는 경우, 특정 예측 모드 세트가 디폴트 예측 모드 세트(default prediction mode set)로 결정될 수 있다. 예를 들어, 디폴드 예측 모드 세트로 35개의 예측 모드 세트 또는 67개의 예측 모드 세트가 결정될 수 있다.
이하에서는 예측 모드 세트를 암시적으로 결정하는 방법을 설명한다. 예측 모드 세트는 다음과 같은 방법으로 결정될 수 있다.
- 인코더/디코더는 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 이전에 복호화한 정보를 이용하여 결정할 수 있다.
- 인코더/디코더는 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 현재 블록의 잔차 신호(residual signal) 또는 잔차신호가 주파수 영역으로 변환된 변환 계수(transform coefficient)를 이용하여 결정할 수 있다.
인코더와 디코더는 동일한 방법을 이용하여 예측 모드 세트를 결정할 수 있으며, 인코더가 결정된 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 결정하고, 결정된 화면 내 예측 모드를 디코더에게 전송할 수 있다. 이때, 인코더는 인덱스(index) 정보를 이용하여 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 지시할 수 있다.
인코더/디코더는 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 이전에 복호화한 정보를 이용하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample)을 이용하여 예측 모드 세트를 결정할 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 모드 세트를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13를 참조하면, N×N 크기의 현재 블록(1301)에 이웃하는 샘플(또는 이웃하는 참조 샘플)은 R_(0,2N)(1302) 부터 R_(2N,0)(1303) 위치의 총 (4N+1)개의 참조 샘플로 구성될 수 있다. 인코더/디코더는 현재 블록(1301)의 이웃하는 참조 샘플을 이용하여 현재 블록(1301)의 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
구체적으로, 인코더/디코더는 현재 블록(1301)에 이웃하는 참조 샘플을 이용하여 현재 블록(1301)의 복잡한 정도를 추정할 수 있고, 추정된 결과로부터 현재 블록(1301)의 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
다시 말해, 인코더/디코더는 이웃하는 참조 샘플로부터 현재 블록(1301)이 심플(simple)한지 또는 컴플렉스(complex)한지를 분류하고, 분류 결과에 따라 서로 다른 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 결정하여 화면 내 예측에 이용할 수 있다.
영상에 대해 심플(simples)이라 함은 디테일(detail) 또는 텍스쳐(texture)가 적고, 호모지니어스(homogeneous)하고, 평탄(smooth)하며, 주파수 영역에서 저주파 성분이 많음을 의미할 수 있다. 또한, 컴플렉스(complex)라 함은 디테일(detail) 또는 텍스처가 많고, 헤테로지니어스(heterogeneous)하고, 주파수 영역에서 고주파 성분이 많음을 의미할 수 있다.
즉, 현재 블록(1301)이 심플한 경우(즉, 복잡한 정도가 낮은 경우)에는 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 셋을 이용하여 화면 내 예측 모드를 표현하기 위한 비트를 절약하고, 현재 블록(1301)이 컴플렉스한 경우(즉, 복잡한 정도가 높은 경우)에는 높은 해상도를 가지는 예측 모드 셋을 이용하여 예측의 정확도를 향상시킴으로써 부호화 성능을 높일 수 있다.
인코더/디코더는 다양한 여러 방법을 이용하여 현재 블록(1301)이 심플한지 또는 컴플렉스한지 추정(또는 분류)하여 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 결정할 수 있다.
첫 번째 방법으로, 인코더/디코더는 이웃하는 참조 샘플의 분산 값(variance value)을 계산하여 현재 블록(1301)의 복잡한 정도를 추정하고, 이를 이용하여 현재 블록(1301)의 예측에 이용되는 예측 모드 세트의 해상도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 인코더/디코더는 현재 블록(1301)에 이웃하는 전체 참조 샘플의 분산 값 또는 현재 블록(1301)에 이웃하는 참조 샘플 중 일부 참조 샘플의 분산 값을 계산하고, 이를 임계값(threshold)과 비교하여 예측 모드 세트의 해상도를 결정할 수 있다.
즉, 인코더/디코더는 분산 값이 임계값(threshold) 보다 큰 경우, 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 현재 블록의 예측에 사용할 수 있다. 반면, 분산 값이 임계값 보다 작은 경우, 낮은 해상도을 가지는 예측 모드를 현재 블록의 예측에 사용할 수 있다.
두 번째 방법으로, 인코더/디코더는 이웃하는 참조 샘플들의 샘플 값의 불연속성(discontinuity) 정도를 판단하고, 이를 이용하여 예측 모드 세트의 해상도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 인코더/디코더는 현재 블록(1301)에 이웃하는 참조 샘플 중에서 인접하는 두 참조 샘플간의 샘플 값의 차분을 각각 계산한 후, 차분의 절대값이 임계값(threshold)보다 큰 값이 존재하는 경우에는 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 예측에 사용하고, 차분의 절대값이 모두 임계값보다 작은 경우에는 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 예측에 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 블록(1301)에 이웃하는 참조 샘플 중에서 인접하는 두 참조 샘플간의 샘플 값의 차분을 각각 계산한 후, 차분의 절대값이 제 1 임계값보다 큰 경우를 카운팅(counting)할 수 있다. 카운팅된 숫자가 제 2 임계값보다 큰 경우 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 예측에 사용하고, 카운팅된 숫자가 제 2 임계값보다 작은 경우 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 예측에 사용할 수 있다.
또한, 인코더/디코더는 잔차 신호(residual signal) 또는 변환 계수(transform coefficient)를 이용하여 예측 모드 세트의 해상도를 결정할 수 있다.
즉, 인코더/디코더는 현재 블록의 잔차 신호 또는 잔차 신호가 주파수 영역으로 변환된 변환 계수를 이용하여 현재 블록의 복잡한 정도를 추정하고 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 잔차 신호 r_(1,1), r_(2,1),…,r_(N,N)의 변환 후, 변환 계수(또는 변환 후 양자화된 계수)를 C_(1,1), C_(2,1),…,C_(N,N)으로 지칭하면, 아래의 수학식 1과 같이 변환 계수의 절대값의 합을 임계값 T와 비교하여 예측 모드 세트의 해상도를 결정할 수 있다. 즉, 임계값 T 보다 큰 경우, 현재 블록이 컴플렉스한 특성을 가지는 것으로 분류하여 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 예측에 사용하고, 임계값 T 보다 작은 경우, 현재 블록이 심플한 특성을 가지는 것으로 분류하여 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 예측에 사용할 수 있다.
Figure PCTKR2016015432-appb-M000001
Figure PCTKR2016015432-appb-M000002
실시예 2
본 실시예에서는 예측 모드 세트에 따라 MPM을 예측에 이용하는 방법을 제안한다.
인코더/디코더는 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode) 부호화가 적용되는 경우, 예측 모드 세트를 구성하는 화면 내 예측 모드의 개수에 따라 (즉, 예측 모드 세트의 해상도에 따라) 서로 다른 MPM을 사용할 수 있다.
예를 들어, 예측 모드 세트 P_0는 35가지의 화면 내 예측 모드로 구성되고, P_1은 67가지의 화면 내 예측 모드로 구성되는 경우를 가정하면, 인코더/디코더는 P_0에 대해서는 3개의 MPM 후보(또는 MPM 후보 리스트)를 사용하고, P_1에 대해서는 6개의 MPM 후보를 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어, 예측 모드 세트 P_0는 9가지의 화면 내 예측 모드로 구성되고 P_1은 67가지의 화면 내 예측 모드로 구성되는 경우를 가정하면, 인코더/디코더는 P_0에 대해서는 1개의 MPM 후보를 사용하고, P_1에 대해서는 6개의 MPM 후보를 사용할 수 있다.
또한, 인코더/디코더는 가장 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트에 대하여 사용되는 MPM 리스트를 이보다 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 세트에서 사용할 수도 있다.
예를 들어, 예측 모드 세트 P_0는 35가지의 화면 내 예측 모드로 구성되고, P_1은 67가지의 화면 내 예측 모드로 구성되는 경우를 가정하면, P_1에 대해서는 6개의 MPM 후보 리스트를 사용하고, P_0에 대해서는 P_1에 대해서 사용하는 6개의 MPM 후보 리스트 중에서 오름 차순으로 3개의 후보를 선택하여 MPM 후보 리스트로 사용할 수 있다.
이 경우, 3개의 MPM 후보 리스트가 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 세트에 포함된 경우에는 MPM 후보 리스트로 그대로 사용하고, 예측 모드 세트에 포함되지 않는 예측 모드가 있는 경우에는 예측 모드 세트에 포함된 예측 모드 중에서 번호가 가장 가까운 모드를 선택하여 MPM 후보로 사용할 수 있다.
실시예 3
앞서 설명한 실시예 1에서는 서로 다른 해상도를 가지는 예측 모드 세트들 중에서 현재 블록의 화면 내 예측에 이용되는 하나의 예측 모드 세트를 결정하고, 결정된 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 도출한다.
그리고, 도출된 화면 내 예측 모드에 기초하여 현재 블록의 예측 블록(또는 예측 샘플)을 생성한다. 즉, 앞서 실시예 1에서 설명한 방법에 따르면, 복수 개의 예측 모드 세트 중에서 하나의 예측 모드 세트를 결정하여 현재 블록의 화면 내 예측에 사용한다.
반면에, 본 실시예에서는 블록 내에서 서로 다른 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 사용하여 픽셀 단위로 예측 모드 세트를 적응적으로 결정하여 화면 내 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
본 실시예에서는 하나의 블록(즉, 현재 부호화/복호화 블록) 내 다양한 텍스쳐가 포함되는 경우(즉, 블록이 콤플렉스한 경우), 블록 내에서 서로 다른 예측 모드 세트를 적응적으로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 설명에 있어, 설명의 편의를 위해 2개의 예측 모드 세트를 이용하여 예측을 수행하는 방법을 위주로 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 예측 모드 세트를 이용하여 예측을 수행할 수도 있다.
먼저, 인코더/디코더는 낮은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 사용하여 현재 픽셀의 예측값을 생성하고, 현재 블록의 이웃하는 참조 샘플로부터 현재 블록의 복잡한 정도를 추정(또는 판단)하여 복잡한 정도가 높은 경우, 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 사용하여 상기 생성된 예측값을 조정할 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 예측 모드 세트를 이용한 화면 내 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14을 참조하면, 빗금친 영역은 현재 블록 내에서 화면 내 예측 모드의 예측 방향에 따라 제 1 참조 샘플(1401)과 제 2 참조 샘플(1402)에 의해 구분되는 영역을 나타낸다.
빗금친 영역 내에서 사물의 경계 또는 복잡한 텍스쳐가 존재하는 경우, 해당 영역 내에서 더 높은 해상도를 가지는 예측 모드 세트를 이용함으로써 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
하나의 블록 내에서 두 개 이상의 예측 모드 세트를 사용하기 위하여 서로 다른 2가의 예측 모드 세트를 동시에 계층적으로 사용하는 방법에 대해 설명한다. 즉, 낮은 해상도의 예측 모드 세트 P_L(또는 제 1 예측 모드 세트)을 이용하여 화면 내 예측을 수행한 후, 적응적으로 높은 해상도의 예측 모드 세트 P_H(또는 제 2 예측 모드 세트)을 이용하여 예측값을 조정함으로써, 예측을 보다 정확하게 수행할 수 있다. 여기서, P_H ⊃ P_L를 만족할 수 있다.
예측 모드 세트를 구성하는 방법은 다음과 같이 예시할 수 있다.
1. P_H는 앞서 도 10에서 설명한 67가지의 예측 모드 세트로 구성되고, P_L는 기존의 HEVC에서 사용되는 35가지의 예측 모드 세트로 구성될 수 있다.
2. P_H는 67가지의 예측 모드 세트로 구성되고, P_L는 67가지의 예측 모드 중에서 정수 화소 위치의 참조 샘플을 이용하는 예측 모드 세트로 구성될 수 있다.
3. P_L는 정수 화소 위치의 참조 샘플을 이용하는 예측 모드 세트로 구성되고, P_H는 정수 화소 위치의 참조 샘플을 포함하여, 정수 화소 위치의 참조 샘플을 보간(interpolation)하여 생성된 분수 화소의 참조 샘플을 이용하는 예측 모드 세트로 구성될 수 있다.
4. P_L는 정수 화소 위치의 참조 샘플을 보간하여 생성된 분수 화소의 참조 샘플을 이용하는 예측 모드 세트로 구성되고, P_H는 P_L 보다 세분화된 보간을 통해 생성된 분수 화소의 참조 샘플(즉, P_L 보다 더 작은 단위의 분수 화소의 참조 샘플)을 이용하는 예측 모드 세트로 구성될 수 있다.
예를 들어, P_L는 1/32 화소 단위의 참조 샘플을 사용하는 예측 모드 세트로 구성되고, P_H는 1/64 화소 단위의 참조 샘플을 사용하는 예측 모드 세트로 구성될 수 있다.
인코더/디코더는 화면 내 예측을 수행하여 현재 블록 내 각 픽셀의 예측 샘플을 생성하는 과정에서 적응적으로 예측 모드 세트의 해상도를 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 인코더/디코더는 상대적으로 낮은 해상도를 가지는 제 1 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 제 1 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측에 이용되는 2개의 참조 샘플을 결정할 수 있다.
그리고, 인코더/디코더는 두 참조 샘플간의 샘플 값의 차분을 계산한 후, 차분의 절대값이 임계값을 초과하는 경우, 상대적으로 높은 해상도를 가지는 제 2 예측 모드 세트 내 상기 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향에 인접한 인트라 예측 모드에 기초하여 예측 샘플을 생성할 수 있다.
반면에, 차분의 절대값이 임계값보다 크지 않은 경우, 제 1 예측 모드 세트(즉, 상기 제 1 인트라 예측 모드)를 예측에 사용할 수 있다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 예측 모드 세트를 적응적으로 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 앞서 설명한 낮은 해상도의 예측 모드 셋(P_L)을 P_0로, 높은 해상도의 예측 모드 셋(P_H)을 P_1으로 표현한다.
인코더/디코더는 먼저, P_0에서 현재 픽셀에 적용되는 예측 모드(이하, 제 1 인트라 예측 모드라 지칭한다)인 P^m_0를 이용하여 예측값(I^m)을 생성한다.
P^m_0의 예측 방향에 따라 2개의 참조 샘플(R_(i,j) 및 R_(i+1,j))을 보간(interpolation)한 값으로 현재 픽셀의 예측값(I^m)이 생성될 수 있다.
구체적으로, 인코더/디코더는 아래의 수학식 3 내지 수학식 5의 조건을 판별한 후, P_1 내 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측값을 생성(또는 현재 픽셀의 예측값을 조정)할 수 있다.
Figure PCTKR2016015432-appb-M000003
Figure PCTKR2016015432-appb-M000004
Figure PCTKR2016015432-appb-M000005
여기서, I^(m-1)과 I^(m+1)는 각각 P_0 내 예측 모드 P^(m-1)_0과 P^(m+1)_0을 이용하여 생성되는 예측값을 나타낸다.
인코더/디코더는 수학식 3을 만족하고,
1) 수학식 4를 만족할 때, P_1 내 예측 모드 P^(2m-1)_1을 사용하여 현재 픽셀의 예측값을 조정할 수 있다.
2) 수학식 5를 만족할 때, P_1 내 예측 모드 P^(2m+1)_1을 사용하여 현재 픽셀의 예측값을 조정할 수 있다.
P^(2m+1)_1은 P_1 내 현재 픽셀을 기준으로 P^m_0의 예측 방향의 우측에 인접한 예측 모드를 나타낸다. 그리고, P^(2m-1)_1은 P_1 내 현재 픽셀을 기준으로 P^m_0의 예측 방향의 좌측에 인접한 예측 모드를 나타낸다.
예측 모드 P^(2m+1)_1을 사용하는 경우에는 현재 픽셀의 예측값을 I^(2m+1)으로 조정할 수 있고, 예측 모드 P^(2m-1)_1을 사용하는 경우에는 현재 픽셀의 예측값을 I^(2m-1)으로 조정할 수 있다.
위의 두 가지 조건을 만족하지 않는 경우에는 예측값을 조정하지 않을 수 있다. 이 경우, 현재 픽셀의 예측값으로 I^m이 그대로 사용될 수 있다.
즉, 인코더/디코더는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서 현재 블록의 인트라 예측에 이용되는 해상도가 상대적으로 낮은 제 1 인트라 예측 모드 세트와 해상도가 상대적으로 높은 제 2 인트라 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
그리고, 인코더/디코더는 제 1 인트라 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 제 1 인트라 예측 모드를 도출하고, 상기 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측에 이용되는 2개의 참조 샘플을 결정할 수 있다.
인코더/디코더는 2개의 참조 샘플간 샘플 값의 차분이 특정 임계값(threshold)을 초과하는지 여부를 먼저 판단한다.
만약, 2개의 참조 샘플간 샘플 값의 차분이 임계값을 초과하지 않는 경우, 인코더/디코더는 상기 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측값을 생성하지 않을 수 있다.
반면에, 2개의 참조 샘플간 샘플 값의 차분이 임계값을 초과하는 경우, 인코더/디코더는 제 2 인트라 예측 모드 세트 내, 현재 픽셀을 기준으로 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향의 좌측 또는 우측에 인접한 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측 샘플을 생성할 수 있다.
제 2 인트라 예측 모드 세트 내에서 현재 픽셀의 예측에 이용되는 인트라 예측 모드는 앞서 설명한 조건에 따라 결정될 수 있다.
즉, 인코더/디코더는 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 생성되는 예측값과, 제 1 인트라 예측 모드 세트 내, 현재 픽셀을 기준으로 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향의 좌측 또는 우측에 인접한 인트라 예측 모드에 기초하여 생성되는 예측값의 차분을 비교하여, 제 2 인트라 예측 모드 세트 내 현재 픽셀을 기준으로 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향의 좌측 또는 우측에 인접한 인트라 예측 모드 중에서, 현재 픽셀에 적용되는 제 2 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다.
그리고, 인코더/디코더는 제 2 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측 샘플을 생성할 수 있다.
앞서 설명한 실시예 1 내지 3은 각각의 실시예가 독립적으로 예측에 사용될 수도 있고, 실시예 1 내지 3의 일부 또는 전부를 조합되어 예측에 사용될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부를 보다 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 16에서는 설명의 편의를 위해 인트라 예측부(182; 도 1 참조, 262; 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인트라 예측부(182, 262)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 16을 참조하면, 인트라 예측부(182, 262)는 앞서 도 5 내지 도 17에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인트라 예측부(182, 262)는 예측 모드 세트 결정부(1601), 예측 모드 도출부(1602) 및 예측 샘플 생성부(1603)를 포함하여 구성될 수 있다.
예측 모드 세트 결정부(1601)는 각각 서로 다른 레졸루션(resolution)을 가지는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서, 현재 예측 처리 단위의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 결정한다.
전술한 바와 같이, 여기서, 레졸루션은 상기 인트라 예측 모드 세트 내 인트라 예측 모드의 분포 정도를 나타낸다. 그리고 상기 인트라 예측 모드 세트들은 각각 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 명시적인 방법 또는 암시적인 방법을 이용하여 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 복수 개의 예측 모드 세트들 중에서 현재 블록의 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 지시하는 신택스(syntax)로부터 예측 모드 세트(또는 예측 모드 세트의 해상도)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 인코더는 시퀀스(또는 시퀀스 파라미터 세트(SPS:Sequence Parameter Set)), 슬라이스(slice), CTU, CU 또는 PU 단위로 예측 모드 세트의 해상도를 디코더에 시그널링할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample)을 이용하여 예측 모드 세트를 결정할 수 있다. 즉, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플을 이용하여 현재 블록의 복잡한 정도를 추정할 수 있고, 추정된 결과로부터 현재 블록의 화면 내 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
예를 들어, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플(예를 들어, N×N 크기의 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample) 중 상기 현재 블록의 좌상단 샘플을 기준으로 [-1,-1] 부터 [-1,2N-1]까지의 좌표에 위치하는 (2N+1)개의 샘플들 및 [0,-1]부터 [2N-1,-1]까지의 좌표에 위치하는 2N개의 샘플들)의 분산 값을 계산하고, 상기 분산 값을 특정 임계값과 비교하여 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
또한, 예를 들어, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플 중에서, 인접하는 두 샘플간 샘플 값의 차분의 절대값을 각각 계산하고, 상기 차분의 절대값을 각각 특정 임계값과 비교하여 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
또한, 예를 들어, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 현재 블록에 이웃하는 참조 샘플 중에서, 인접하는 두 샘플간 샘플 값의 차분의 절대값이 제 1 임계값(threshold)을 초과하는 경우의 개수를 계산하고, 계산된 개수를 제 2 임계값과 비교하여 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 잔차 신호(residual signal) 또는 변환 계수(transform coefficient)를 이용하여 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다.
예를 들어, 예측 모드 세트 결정부(1601)는 잔차 신호(residual signal) 또는 상기 잔차 신호의 변환 계수(transform coefficient)의 절대값의 합을 특정 임계값(threshold)과 비교하여 현재 블록의 예측에 이용되는 예측 모드 세트를 결정할 수 있다. 이때, 앞서 설명한 수학식 1 또는 수학식 2이 사용될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 현재 블록에 MPM(Most Probable Mode) 부호화가 적용되는 경우, MPM 후보의 개수는 현재 블록의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 구성하는 인트라 예측 모드의 개수에 따라 결정될 수 있다.
예측 모드 도출부(1602)는 결정된 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 도출한다.
인코더는 결정된 예측 모드 세트 내에서 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 지시하기 위한 인덱스(index) 정보를 디코더에게 전송할 수 있다. 그리고, 예측 모드 도출부(1602)는 인코더로부터 수신한 인덱스 정보를 이용하여 현재 블록에 적용되는 화면 내 예측 모드를 도출할 수 있다.
예측 샘플 생성부(1603)는 도출된 화면 내 예측 모드에 기초하여 현재 블록의 예측 샘플을 생성한다.
방향성 예측 방법이 적용되는 경우, 예측 샘플 생성부(1603)는 현재 블록의 화면 내 예측 모드의 예측 방향에 따라 결정되는 하나 또는 두 개의 참조 샘플로부터 예측 샘플을 생성할 수 있다.
무 방향성 예측 방법이 적용되는 경우, 예측 샘플 생성부(1603)는 이웃하는 참조 샘플의 평균값 또는 이웃하는 참조 샘플의 가중 합으로 예측 샘플을 생성할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    각각 서로 다른 레졸루션(resolution)을 가지는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서, 현재 예측 처리 단위의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계, 여기서, 레졸루션은 상기 인트라 예측 모드 세트 내 인트라 예측 모드의 분포 정도를 나타냄;
    인코더로부터 수신한 인덱스(index) 정보를 이용하여 상기 결정된 인트라 예측 모드 세트 내에서 상기 현재 예측 처리 단위에 적용되는 인트라 예측 모드를 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 예측 처리 단위의 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 인트라 예측 모드 세트들은 각각 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는,
    현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample), 상기 현재 블록의 잔차 신호(residual signal) 및 상기 잔차 신호가 주파수 영역(frequency domain)으로 변환된 변환 계수(transform coefficient) 중 어느 하나를 이용하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는,
    N×N 크기의 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample) 중 상기 현재 블록의 좌상단 샘플을 기준으로 [-1,-1] 부터 [-1,2N-1]까지의 좌표에 위치하는 (2N+1)개의 샘플들 및 [0,-1]부터 [2N-1,-1]까지의 좌표에 위치하는 2N개의 샘플들의 분산 값(variance value)을 계산하고, 상기 분산 값을 특정 임계값(threshold)과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는,
    N×N 크기의 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample) 중 상기 현재 블록의 좌상단 샘플을 기준으로 [-1,-1] 부터 [-1,2N-1]까지의 좌표에 위치하는 (2N+1)개의 샘플들 및 [0,-1]부터 [2N-1,-1]까지의 좌표에 위치하는 2N개의 샘플들 중에서, 인접하는 두 샘플간 샘플 값의 차분의 절대값을 각각 특정 임계값(threshold)과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는,
    N×N 크기의 현재 블록에 이웃하는 샘플(neighbouring sample) 중 상기 현재 블록의 좌상단 샘플을 기준으로 [-1,-1] 부터 [-1,2N-1]까지의 좌표에 위치하는 (2N+1)개의 샘플들 및 [0,-1]부터 [2N-1,-1]까지의 좌표에 위치하는 2N개의 샘플들 중에서, 인접하는 두 샘플간 샘플 값의 차분의 절대값이 제 1 임계값(threshold)을 초과하는 경우의 개수를 계산하고, 상기 계산된 개수를 제 2 임계값과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는,
    현재 블록의 잔차 신호(residual signal) 또는 상기 잔차 신호의 변환 계수(transform coefficient)의 절대값의 합을 특정 임계값(threshold)과 비교하여 상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 세트는 시퀀스(sequence), 슬라이스(slice), CTU, CU 및 PU 중 어느 하나의 단위로 전송되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    현재 블록에 MPM(Most Probable Mode) 부호화가 적용되는 경우, MPM 후보의 개수는 상기 현재 블록의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 구성하는 인트라 예측 모드의 개수에 따라 결정되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 단계는,
    상기 복수 개의 인트라 예측 모드 세트들 중에서, 현재 블록의 인트라 예측에 이용되는 제 1 인트라 예측 모드 세트 및 제 2 인트라 예측 모드 세트를 결정하고,
    상기 인트라 예측 모드를 도출하는 단계는,
    상기 인덱스(index) 정보를 이용하여 상기 제 1 인트라 예측 모드 세트 내에서 상기 현재 블록에 적용되는 제 1 인트라 예측 모드를 도출하고,
    상기 예측 샘플을 생성하는 단계는,
    상기 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 현재 픽셀의 예측에 이용되는 2개의 참조 샘플을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 2개의 참조 샘플간 샘플 값의 차분이 특정 임계값(threshold)을 초과하는 경우, 상기 제 2 인트라 예측 모드 세트 내 상기 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향에 인접한 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 픽셀의 예측 샘플을 생성하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 현재 픽셀의 예측 샘플을 생성하는 단계는,
    상기 제 1 인트라 예측 모드에 기초하여 생성되는 예측값과, 상기 현재 픽셀을 기준으로 상기 제 1 인트라 예측 모드 세트 내, 상기 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향의 좌측 또는 우측에 인접한 인트라 예측 모드에 기초하여 생성되는 예측값과의 차분을 비교하여,
    상기 현재 픽셀을 기준으로 상기 제 2 인트라 예측 모드 세트 내 상기 제 1 인트라 예측 모드의 예측 방향의 좌측 또는 우측에 인접한 인트라 예측 모드 중에서, 상기 현재 픽셀에 적용되는 제 2 인트라 예측 모드를 도출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 현재 픽셀의 예측 샘플은 상기 제 2 인트라 예측 모드에 기초하여 생성되는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 인트라 예측(intra prediction) 모드 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    각각 서로 다른 레졸루션(resolution)을 가지는 복수 개의 인트라 예측 모드 세트(intra prediction mode set)들 중에서, 현재 예측 처리 단위의 인트라 예측에 이용되는 인트라 예측 모드 세트를 결정하는 예측 모드 세트 결정부, 여기서, 레졸루션은 상기 인트라 예측 모드 세트 내 인트라 예측 모드의 분포 정도를 나타냄;
    인코더로부터 수신한 인덱스(index) 정보를 이용하여 상기 결정된 인트라 예측 모드 세트 내에서 상기 현재 예측 처리 단위에 적용되는 인트라 예측 모드를 도출하는 예측 모드 도출부; 및
    상기 도출된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 예측 처리 단위의 예측 샘플을 생성하는 예측 샘플 생성부를 포함하고,
    상기 인트라 예측 모드 세트들은 각각 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함하는 인트라 예측 모드 기반 영상 처리 장치.
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