KR20170058870A - Method and apparatus for encoding/dicoding a video with non linear mapping - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 비선형 매핑을 통해 부호화/복호화 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위한 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 대한 잔차 신호를 획득하는 단계, 상기 현재 블록 내 상기 잔차 신호의 분포에 따라 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 판단 결과를 기초로, 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 선택적으로 비선형 매핑을 적용하는 단계를 포함한다.The present invention relates to an image encoding / decoding method and apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for improving encoding / decoding efficiency through nonlinear mapping. The image decoding method includes the steps of: obtaining a residual signal for a current block; determining whether to perform nonlinear mapping on the residual signal of the current block according to distribution of the residual signal in the current block; And selectively applying a non-linear mapping to the residual signal of the current block based on the determination result.

Description

Translated fromKorean

비선형 매핑을 통한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ENCODING/DICODING A VIDEO WITH NON LINEAR MAPPING}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and apparatus for encoding / decoding an image using nonlinear mapping,

본 개시는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 비선형 매핑을 통해 부호화/복호화 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method and apparatus for image encoding / decoding, and more particularly to a method and apparatus for improving encoding / decoding efficiency through nonlinear mapping.

최근 FHD (Full High Definition) 및 UHD (Ultra High Definition) 와 같은 고해상도의 영상 서비스 수요와 고품질의 영상 서비스 수요가 증가하였다. 이런 시장의 요구에 따라 MPEG (Moving Picture Expert Group)과 VCEG (Video Coding Expert Group)은 2010년 JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding)를 구성한 후 HEVC (High Efficiency Video Coding)라는 차세대 비디오 표준 기술을 개발을 시작하여, 2013년 1월 HEVC version1 표준 기술의 개발이 완료되었으며, HEVC는 종래에 가장 높은 압축 효율을 갖는 것으로 알려진 H.264/AVC High 프로파일에 비하여 동일 주관적 화질 기준으로 약 50%의 압축 효율 향상을 달성하였다.Recently, demand for high-resolution video services such as Full High Definition (FHD) and Ultra High Definition (UHD) has increased and demand for high-quality video services has increased. Moving Picture Expert Group (MPEG) and Video Coding Expert Group (VCEG) formed Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) in 2010, and developed a next generation video standard technology called HEVC (High Efficiency Video Coding) Development of HEVC version 1 standard technology was completed in January 2013, and HEVC is about 50% of the same subjective image quality standard as H.264 / AVC High profile, which is conventionally known to have the highest compression efficiency Thereby achieving an improvement in compression efficiency.

컴퓨터 그래픽스 또는 사진학에서, HDR (High Dynamic Range)은 일반적으로 허용하는 것보다 훨씬 높은 밝기의 범위를 처리할 수 있는 영상 처리 기법을 가리킨다. HDR은 처음에는 컴퓨터로 렌더링된 이미지의 품질을 개선하기 위해 개발되었으며, 이후 여러 장의 사진으로부터 다이나믹 레인지를 갖는 사진을 얻는 방법이 개발되었다.In computer graphics or photography, High Dynamic Range (HDR) refers to an image processing technique that can handle a much higher range of brightness than is generally acceptable. HDR was originally developed to improve the quality of computer rendered images, and thereafter a method of obtaining a dynamic range of photographs from multiple photographs has been developed.

본 개시의 기술적 과제는 비선형 매핑을 통하여, 효과적으로 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The technical object of the present invention is to provide a method and apparatus for effectively encoding / decoding an image through nonlinear mapping.

본 개시의 기술적 과제는 잔차 신호를 고르게 분포시켜, 변환 및 양자화 효율을 높일 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.It is a technical object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of evenly distributing a residual signal and improving conversion and quantization efficiency.

본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects to be achieved by the present disclosure are not limited to the above-mentioned technical subjects, and other technical subjects which are not mentioned are to be clearly understood from the following description to those skilled in the art It will be possible.

본 개시의 일 양상에 따르면, 현재 블록에 대한 잔차 신호를 획득하는 단계, 상기 현재 블록 내 상기 잔차 신호의 분포에 따라 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 판단 결과를 기초로, 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 선택적으로 비선형 매핑을 적용하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present disclosure, there is provided a method of generating a residual signal, the method comprising: obtaining a residual signal for a current block; determining whether to perform a nonlinear mapping on the residual signal of the current block according to a distribution of the residual signal in the current block And applying a non-linear mapping to the residual signal of the current block, based on the determination result.

이때, 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부는, 잔차 신호의 분포 또는 최대 잔차 신호와 최소 잔차 신호의 차이값 등에 기초하여 결정될 수 있다.At this time, whether to perform the nonlinear mapping can be determined based on the distribution of the residual signal or the difference value between the maximum residual signal and the minimum residual signal.

본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.The features briefly summarized above for this disclosure are only exemplary aspects of the detailed description of the disclosure which follow, and are not intended to limit the scope of the disclosure.

본 개시에 따르면, 비선형 매핑을 통하여, 효과적으로 영상을 부호화/복호화하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.According to the present disclosure, a method and apparatus for efficiently encoding / decoding an image through nonlinear mapping can be provided.

또한, 본 개시에 따르면, 잔차 신호를 고르게 분포시켜, 변환 및 양자화 효율을 높일 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.Furthermore, according to the present disclosure, it is possible to provide a method and apparatus for distributing a residual signal evenly and improving conversion and quantization efficiency.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable from the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below will be.

도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부호화기의 비선형 매핑부를 도시한 도면이다.
도 5는 부호화 대상 블록에 비선형 매핑이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화기의 역 비선형 매핑부를 도시한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an encoding apparatus to which the present invention is applied.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a decoding apparatus to which the present invention is applied.
3 is a flowchart illustrating a method of encoding a residual signal using nonlinear mapping.
4 is a diagram illustrating a nonlinear mapping unit of an encoder according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an example in which non-linear mapping is applied to a current block to be coded.
6 is a diagram illustrating an inverse nonlinear mapping unit of a decoder according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 후술하는 예시적 실시예들에 대한 상세한 설명은, 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 실시예를 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 다양한 실시예들은 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 실시예의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 예시적 실시예들의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views. The shape and size of the elements in the figures may be exaggerated for clarity. The following detailed description of exemplary embodiments refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the embodiments. It should be understood that the various embodiments are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the location or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the embodiments. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the exemplary embodiments is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained.

본 발명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. in the present invention may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 발명의 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Whenever an element of the invention is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may be present in between It should be understood. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.The components shown in the embodiments of the present invention are shown separately to represent different characteristic functions and do not mean that each component is composed of separate hardware or software constituent units. That is, each constituent unit is included in each constituent unit for convenience of explanation, and at least two constituent units of the constituent units may be combined to form one constituent unit, or one constituent unit may be divided into a plurality of constituent units to perform a function. The integrated embodiments and separate embodiments of the components are also included within the scope of the present invention, unless they depart from the essence of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명에서 특정 구성을 "포함"한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify that there is a feature, number, step, operation, element, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof. In other words, the description of "including" a specific configuration in the present invention does not exclude a configuration other than the configuration, and means that additional configurations can be included in the practice of the present invention or the technical scope of the present invention.

본 발명의 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.Some of the elements of the present invention are not essential elements that perform essential functions in the present invention, but may be optional elements only for improving performance. The present invention can be implemented only with components essential for realizing the essence of the present invention, except for the components used for the performance improvement, and can be implemented by only including the essential components except the optional components used for performance improvement Are also included in the scope of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하고, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein has been omitted for the sake of clarity and conciseness. And redundant descriptions are omitted for the same components.

본 출원에서 사용되는 용어를 간략히 설명하면 다음과 같다.The terms used in this application will be briefly described as follows.

부호화 장치(Video Encoding Apparatus) 또는 부호화기(Encoder)는 부호화를 수행하는 장치를 의미하고, 복호화 장치(Video Decoding Apparatus) 또는 복호화기(Decoder)는 복호화를 수행하는 장치를 의미한다. 부호화기 및 복호화기는 개인용 컴퓨터(PC, Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP, Portable Multimedia Player), 무선 통신 단말기(Wireless Communication Terminal), 스마트 폰(Smart Phone), TV 응용 서버와 서비스 서버 등 서버 단말기에 포함된 장치일 수 있다. 아울러, 부호화기 및 복호화기 등과 같은 각종 사용자 단말기는, 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 영상을 부호화/복호화하거나 부호화/복호화를 위해 화면 간 또는 화면 내 예측하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비할 수 있다.A Video Encoding Apparatus or an Encoder means a device for performing coding and a Video Decoding Apparatus or a Decoder means a device for performing decoding. The encoder and the decoder may be a personal computer (PC), a notebook computer, a portable multimedia player (PMP), a wireless communication terminal, a smart phone, a TV application server and a service server And may be a device included in the server terminal. Various user terminals such as a coder and a decoder may be connected to a communication device such as a communication modem for performing communication with a wired / wireless communication network, various programs for inter-picture or intra-picture prediction for encoding / decoding or encoding / A memory for storing data, and a microprocessor for executing and controlling a program.

부호화기에 의해 비트스트림(bitstream)으로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB, Universal Serial Bus) 등과 같은 다양한 통신 인터페이스를 통해 복호화기로 전송될 수 있다. 복호화기는 부호화기로부터 수신된 영상을 복호화하고, 영상으로 복원하여 재생할 수 있다.The bitstream encoded by the encoder can be transmitted in real time or in non-real time through a wired or wireless communication network such as the Internet, a local area wireless communication network, a wireless LAN network, a WiBro network, a mobile communication network, Bus) and the like through various communication interfaces. The decoder can decode the image received from the encoder and restore it to the image.

다이나믹 레인지(DR, Dynamic Range)는 일반적으로 계측 시스템에서 동시에 계측할 수 있는 최대, 최소 신호의 차이를 의미한다. 영상 처리 및 비디오 압축 분야에서, 다이나믹 레인지는 영상이 표현할 수 있는 밝기의 범위를 의미할 수도 있다.Dynamic range (DR) is the difference between the maximum and minimum signals that can be measured simultaneously in a measurement system. In the field of image processing and video compression, a dynamic range may mean a range of brightness that an image can represent.

스탠다드 다이나믹 레인지(SDR, Standard Dynamic Range)는 1,000:1의 명암비와 100니트(nit)의 최대 밝기를 나타낸다. SDR은 일반적으로 표준명암비라 불린다.The Standard Dynamic Range (SDR) shows a contrast ratio of 1,000: 1 and a maximum brightness of 100 knots. SDR is commonly referred to as the standard contrast ratio.

하이 다이나믹 레인지(HDR, High Dynamic Range)는 일반적으로 100,000:1 이상의 고명암비와 1000니트 이상의 밝기를 나타낸다. 하이 다이나믹 레인지는, 인간의 눈이 휘도 순응(Luminance adaptation) 없이 볼 수 있는 밝기 범위에 해당한다.High Dynamic Range (HDR) generally has a high contrast ratio of 100,000: 1 or higher and brightness of over 1000 knots. The high dynamic range corresponds to the brightness range that the human eye can see without luminance adaptation.

향상된 다이나믹 레인지(EDR, Enhanced Dynamic Range)은 SDR과 HDR 중간 수준의 명암비(1,000:1 이상 ~ 100,000:1 미만)를 나타낸다. 향상된 다이나믹 레인지에서, 최대 밝기는 1,000니트 이다.The Enhanced Dynamic Range (EDR) represents the mid-level contrast ratio between SDR and HDR (from 1,000: 1 to less than 100,000: 1). In the enhanced dynamic range, the maximum brightness is 1,000 knits.

본 출원에서, HDR 영상이란 하이 다이나믹 레인지를 갖는 영상을 의미한다. 또는, HDR 영상은, SDR 영상과 대조되는 개념으로 HDR 및 EDR의 다이나믹 레인지를 갖는 영상을 의미할 수도 있다.In the present application, an HDR image means an image having a high dynamic range. Alternatively, the HDR image may refer to an image having a dynamic range of HDR and EDR in contrast with an SDR image.

동영상은 일련의 픽처(Picture)들로 구성되고, 각 픽처들은 부호화/복호화 단위로 분할되어 부호화/복호화될 수 있다. 부호화/복호화 단위는 유닛 또는 블록이라 호칭될 수 있다. 기능에 따라서, 유닛 또는 블록은 매크로블록(Macroblock), 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit), 부호화 트리 블록(Coding Tree Block), 부호화 유닛(Coding Unit), 부호화 블록(Coding Block), 예측 유닛(Prediction Unit), 예측 블록(Prediction Block), 변환 유닛(Transform Unit), 변환 블록(Transform Block) 등을 의미할 수 있다. 픽처는 동등한 의미를 갖는 다른 용어, 예를 들어, 영상(Image) 또는 프레임(Frame) 등으로 대체되어 사용될 수도 있다.A moving picture is composed of a series of pictures, and each picture can be divided into coding / decoding units and can be coded / decoded. The encoding / decoding unit may be called a unit or a block. Depending on the function, a unit or block may be a macro block, a coding tree unit, a coding tree block, a coding unit, a coding block, a prediction unit Unit, a prediction block, a transform unit, a transform block, and the like. A picture may be replaced with another term having an equivalent meaning, for example, an image or a frame.

상술한 설명을 기초로, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.The present invention will be described in more detail based on the above description.

본 발명은, 부호화기/복호화기가 잔차 신호를 부호화/복호화 할 때, 비선형 매핑을 선택적으로 적용하는 것과 관련이 있다. 입력 영상이 N 비트인 HDR 영상의 경우, 잔차 신호는 N+1 비트 범위를 갖게 되는데, 잔차 신호의 길이(즉, 잔차 신호의 비트수)가 일정 범위를 추가하는 경우, 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화/복호화함으로써, 부호화/복호화 효율을 높일 수 있다.The present invention relates to selectively applying non-linear mappings when an encoder / decoder encodes / decodes residual signals. In the case of an HDR image with N bits of input image, the residual signal has N + 1 bit range. When the length of the residual signal (that is, the number of bits of the residual signal) adds a certain range, By coding / decoding the signal, the coding / decoding efficiency can be increased.

이때, 비선형 매핑은 부호화 블록의 잔차 신호 분포에 따라 1차원 함수 또는 다차원 함수로 구현될 수 있다.In this case, the nonlinear mapping can be implemented as a one-dimensional function or a multidimensional function according to the residual signal distribution of the encoding block.

비선형 매핑을 위한 매핑 함수는 인간의 인지 시각을 고려하여 정의될 수 있다. 아울러, 비선형 매핑을 위한 매핑 함수와 관련한 정보는 함수 형태 또는 테이블 형태로 구성될 수 있다. 비선형 매핑에 관한 정보(예를 들어, 매핑 함수와 관련된 정보)는 엔트로피 부호화/복호화 되어, 비트스트림을 통해 부호화기로부터 복호화기로 전송될 수 있다. 이때, 비선형 매핑에 관한 정보는 부호화 블록 단위, 변환 블록 단위, 픽처 분할 단위(예를 들어, 슬라이스 또는 타일 단위) 또는 프레임 단위로 시그널링될 수 있다.The mapping function for nonlinear mapping can be defined in consideration of human perception time. In addition, the information related to the mapping function for nonlinear mapping can be configured in the form of a function or a table. Information about the nonlinear mapping (e.g., information related to the mapping function) can be entropy encoded / decoded and transmitted from the encoder to the decoder through the bitstream. At this time, the information on the nonlinear mapping can be signaled in units of a coding block, a transform block unit, a picture division unit (for example, a slice or a tile unit) or a frame unit.

후술되는 도면을 참조하여, 본 발명예 따른 비선형 매핑을 이용한 잔차 신호 생성 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.The residual signal generation method using the nonlinear mapping according to the present invention will be described in detail with reference to the following drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an encoding apparatus to which the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180), 참조 픽처 버퍼(190), 비선형 변환부(192) 및 역 비선형 변환부(194)를 포함할 수 있다.1, anencoding apparatus 100 includes amotion prediction unit 111, amotion compensation unit 112, anintra prediction unit 120, aswitch 115, asubtractor 125, atransform unit 130, Aninverse quantization unit 160, aninverse transform unit 170, anadder 175, afilter unit 180, areference picture buffer 190, anonlinear transform unit 192, And an inversenonlinear transformation unit 194.

부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라 모드 및/또는 인터 모드로 부호화를 수행할 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대한 부호화를 통해 비트스트림을 생성할 수 있고, 생성된 비트스트림을 출력할 수 있다. 예측 모드로 인트라 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인트라로 전환될 수 있고, 예측 모드로 인터 모드가 사용되는 경우 스위치(115)는 인터로 전환될 수 있다. 여기서 인트라 모드는 화면 내 예측 모드를 의미할 수 있으며, 인터 모드는 화면 간 예측 모드를 의미할 수 있다. 부호화 장치(100)는 입력 영상의 입력 블록에 대한 예측 신호를 생성할 수 있다. 블록 단위의 예측 신호는 예측 블록이라 칭해질 수 있다. 또한, 부호화 장치(100)는 예측 블록이 생성된 후, 입력 블록 및 예측 블록의 차분(residual)을 부호화할 수 있다. 입력 영상은 현재 부호화의 대상인 현재 영상으로 칭해질 수 있다. 입력 블록은 현재 부호화의 대상인 현재 블록 혹은 부호화 대상 블록으로 칭해질 수 있다.Theencoding apparatus 100 may perform encoding in an intra mode and / or an inter mode on an input image. Also, theencoding apparatus 100 can generate a bitstream by encoding the input image, and output the generated bitstream. When the intra mode is used in the prediction mode, theswitch 115 can be switched to intra, and when the inter mode is used in the prediction mode, theswitch 115 can be switched to the inter. Herein, the intra mode may mean intra prediction mode, and the inter mode may mean inter prediction mode. Theencoding apparatus 100 may generate a prediction signal for an input block of an input image. The prediction signal in block units can be referred to as a prediction block. Also, after the prediction block is generated, theencoding device 100 may code the residual of the input block and the prediction block. The input image can be referred to as the current image which is the object of the current encoding. The input block may be referred to as the current block or the current block to be coded.

차분 신호 생성시 차분 신호의 분포에 따라 비선형 매핑 함수가 선택적으로 적용될 수 있다. 이를 위해, 부호화기는 차분 신호에 비선형 매핑 함수를 적용하기 위한 비선형 매핑부(192)를 포함할 수 있다. 비선형 매핑부(192)에 대해서는 도 4을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.The nonlinear mapping function can be selectively applied depending on the distribution of the difference signal when generating the difference signal. To this end, the encoder may include anonlinear mapping unit 192 for applying a nonlinear mapping function to the differential signal. Thenon-linear mapping unit 192 will be described in more detail with reference to FIG.

예측 모드가 인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록의 주변에 이미 부호화된 블록의 픽셀 값을 참조 화소로서 이용할 수 있다. 인트라 예측부(120)는 참조 화소를 이용하여 공간적 예측을 수행할 수 있고, 공간적 예측을 통해 입력 블록에 대한 예측 샘플들을 생성할 수 있다. 여기서 인트라 예측은 화면 내 예측을 의미할 수 있다.When the prediction mode is the intra mode, theintra prediction unit 120 can use the pixel value of the block already encoded around the current block as a reference pixel. Theintra predictor 120 can perform spatial prediction using a reference pixel and generate prediction samples for an input block through spatial prediction. Here, intra prediction may mean intra prediction.

예측 모드가 인터 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 영상으로부터 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 검색할 수 있고, 검색된 영역을 이용하여 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 참조 영상은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다.When the prediction mode is the inter mode, themotion predicting unit 111 can search the reference image for the best match with the input block in the motion estimation process, and derive the motion vector using the searched region . The reference picture may be stored in thereference picture buffer 190.

움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하는 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 움직임 벡터는 인터 예측에 사용되는 2차원 벡터일 수 있다. 또한 움직임 벡터는 현재 영상 및 참조 영상 간의 오프셋(offset)을 나타낼 수 있다. 여기서 인터 예측은 화면 간 예측을 의미할 수 있다.Themotion compensation unit 112 may generate a prediction block by performing motion compensation using a motion vector. Here, the motion vector may be a two-dimensional vector used for inter prediction. The motion vector may also indicate an offset between the current image and the reference image. Here, inter prediction can mean inter prediction.

상기 움직임 예측부(111)과 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우, 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터(Interpolation Filter)를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 예측 및 움직임 보상 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode) 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 화면 간 예측 혹은 움직임 보상을 수행할 수 있다.Themotion predictor 111 and themotion compensator 112 may generate a prediction block by applying an interpolation filter to a part of the reference image if the value of the motion vector does not have an integer value . A motion prediction and a motion compensation method of a prediction unit included in a coding unit based on a coding unit to perform inter picture prediction or motion compensation is performed in a skip mode, a merge mode, an AMVP mode ), And it is possible to perform inter-picture prediction or motion compensation according to each mode.

감산기(125)는 입력 블록 및 예측 블록의 차분을 사용하여 잔여 블록(residual block)을 생성할 수 있다. 잔여 블록은 잔여 신호로 칭해질 수도 있다.Thesubtractor 125 may generate a residual block using the difference between the input block and the prediction block. The residual block may be referred to as a residual signal.

변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있고, 변환 계수를 출력할 수 있다. 여기서, 변환 계수는 잔여 블록에 대한 변환을 수행함으로써 생성된 계수 값일 수 있다. 변환 생략(transform skip) 모드가 적용되는 경우, 변환부(130)는 잔여 블록에 대한 변환을 생략할 수도 있다.The transformingunit 130 may perform a transform on the residual block to generate a transform coefficient and output the transform coefficient. Here, the transform coefficient may be a coefficient value generated by performing a transform on the residual block. When the transform skip mode is applied, the transformingunit 130 may skip transforming the residual block.

변환 계수에 양자화를 적용함으로써 양자화된 변환 계수 레벨(transform coefficient level)이 생성될 수 있다. 이하, 실시예들에서는 양자화된 변환 계수 레벨도 변환 계수로 칭해질 수 있다.A quantized transform coefficient level can be generated by applying quantization to the transform coefficients. Hereinafter, in the embodiments, the quantized transform coefficient level may also be referred to as a transform coefficient.

양자화부(140)는 변환 계수를 양자화 매개변수에 따라 양자화함으로써 양자화된 변환 계수 레벨(transform coefficient level)을 생성할 수 있고, 양자화된 변환 계수 레벨을 출력할 수 있다. 이때, 양자화부(140)에서는 양자화 행렬을 사용하여 변환 계수를 양자화할 수 있다.Thequantization unit 140 may generate a quantized transform coefficient level by quantizing the transform coefficient according to the quantization parameter, and output the quantized transform coefficient level. At this time, thequantization unit 140 can quantize the transform coefficient using the quantization matrix.

엔트로피 부호화부(150)는, 양자화부(140)에서 산출된 값들 또는 부호화 과정에서 산출된 부호화 파라미터(Coding Parameter) 값들 등에 대하여 확률 분포에 따른 엔트로피 부호화를 수행함으로써 비트스트림(bitstream)을 생성할 수 있고, 비트스트림을 출력할 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 영상의 픽셀의 정보 외에 영상의 복호화를 위한 정보에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 예를 들면, 영상의 복호화를 위한 정보는 구문 요소(syntax element) 등을 포함할 수 있다.Theentropy encoding unit 150 can generate a bitstream by performing entropy encoding based on the values calculated by thequantization unit 140 or the coding parameters calculated in the encoding process according to the probability distribution And can output a bit stream. Theentropy encoding unit 150 may perform entropy encoding on information for decoding an image in addition to information on pixels of the image. For example, the information for decoding the image may include a syntax element or the like.

엔트로피 부호화가 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼(symbol)에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 부호화 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 부호화를 통해서 영상 부호화의 압축 성능이 높아질 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 엔트로피 부호화를 위해 지수 골롬(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 부호화 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 엔트로피 부호화부(150)는 가변 길이 부호화(Variable Lenghth Coding/Code; VLC) 테이블을 이용하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 부호화부(150)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출한 후, 도출된 이진화 방법 또는 확률 모델을 사용하여 산술 부호화를 수행할 수도 있다.When entropy encoding is applied, a small number of bits are allocated to a symbol having a high probability of occurrence, and a large number of bits are allocated to a symbol having a low probability of occurrence, thereby expressing symbols, The size of the column can be reduced. Therefore, the compression performance of the image encoding can be enhanced through the entropy encoding. Theentropy encoding unit 150 may use an encoding method such as exponential golomb, context-adaptive variable length coding (CAVLC), and context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC) for entropy encoding. For example, theentropy encoding unit 150 may perform entropy encoding using a Variable Length Coding / Code (VLC) table. Further, theentropy encoding unit 150 derives a binarization method of a target symbol and a probability model of a target symbol / bin, and then performs arithmetic encoding using the derived binarization method or probability model You may.

엔트로피 부호화부(150)는 변환 계수 레벨을 부호화하기 위해 변환 계수 스캐닝(Transform Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 업라이트(up right) 스캐닝을 이용하여 블록의 계수를 스캔함으로써 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.Theentropy encoding unit 150 may change the two-dimensional block type coefficient to a one-dimensional vector form through a transform coefficient scanning method to encode the transform coefficient level. For example, it can be converted into a one-dimensional vector form by scanning the coefficients of the block using up right scanning. A vertical scan in which two-dimensional block type coefficients are scanned in the column direction instead of the upright scan, and a horizontal scan in which two-dimensional block type coefficients are scanned in the row direction may be used in accordance with the size of the conversion unit and the intra prediction mode. That is, depending on the size of the conversion unit and the intra prediction mode, it is possible to determine whether any of the up scan, vertical scan and horizontal scan is to be used.

부호화 파라미터(Coding Parameter)는 구문 요소와 같이 부호화기에서 부호화되어 복호화기로 전송되는 정보뿐만 아니라, 부호화 혹은 복호화 과정에서 유추될 수 있는 정보를 포함할 수 있으며, 영상을 부호화하거나 복호화할 때 필요한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 화면 내 예측 모드, 화면 간 예측 모드, 화면 내 예측 방향, 움직임 정보, 움직임 벡터, 참조 영상 색인, 화면 간 예측 방향, 화면 간 예측 지시자, 참조 영상 리스트, 움직임 벡터 예측기, 움직임 병합 후보, 변환 종류, 변환 크기, 추가 변환 사용 유무, 루프 내 필터 정보, 잔여 신호 유무, 양자화 매개변수, 문맥 모델, 변환 계수, 변환 계수 레벨, 부호화 블록 패턴(Coded Block Pattern), 부호화 블록 플래그(Coded Block Flag), 영상 디스플레이/출력 순서, 슬라이스 정보, 타일 정보, 픽처 타입, 움직임 병합 모드 사용 유무, 스킵 모드 사용 유무, 블록 크기, 블록 깊이, 블록 분할 정보, 유닛 크기, 유닛 깊이, 유닛 분할 정보 등의 값 및/또는 통계 중 적어도 하나 이상이 부호화 파라미터에 포함될 수 있다.The coding parameter may include information that can be inferred during coding or decoding as well as information encoded in the encoder and transmitted to the decoder, such as a syntax element, and may include information necessary for encoding or decoding the image can do. For example, the intra-picture prediction mode, the inter-picture prediction mode, the intra-picture prediction direction, the motion information, the motion vector, the reference image index, the inter-picture prediction direction, , The type of transform, the size of the transform, the presence or absence of additional transform, the in-loop filter information, the residual signal presence, the quantization parameter, the context model, the transform coefficient, the transform coefficient level, the coded block pattern, A block size, a block depth, a block size, a unit size, a unit depth, and a unit division information, which are included in the image display / output sequence, the image display / output sequence, slice information, tile information, picture type, Value and / or statistics may be included in the encoding parameter.

잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이(difference)를 의미할 수 있다. 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이(difference)를 의미할 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원신호 및 예측 신호 간의 차이를 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환(transform) 함으로써 생성된 신호일 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환 및 양자화함으로써 생성된 신호일 수 있다. 잔여 블록은 블록 단위의 잔여 신호일 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환(transform) 함으로써 생성된 신호일 수 있다. 또는, 잔여 신호는 원 신호 및 예측 신호 간의 차이를 변환 및 양자화함으로써 생성된 신호일 수 있다.The residual signal may mean a difference between the original signal and the prediction signal. The residual signal may mean a difference between the original signal and the prediction signal. Alternatively, the residual signal may be a signal generated by transforming the difference between the original signal and the prediction signal from the spatial domain to the frequency domain. Alternatively, the residual signal may be a signal generated by transforming and quantizing the difference between the original signal and the prediction signal. The residual block may be a residual signal in a block unit. Alternatively, the residual signal may be a signal generated by transforming the difference between the original signal and the prediction signal. Alternatively, the residual signal may be a signal generated by transforming and quantizing the difference between the original signal and the prediction signal.

부호화 장치(100)가 인터 예측을 통한 부호화를 수행할 경우, 부호화된 현재 영상은 이후에 처리되는 다른 영상(들)에 대하여 참조 영상으로서 사용될 수 있다. 따라서, 부호화 장치(100)는 부호화된 현재 영상을 다시 복호화할 수 있고, 복호화된 영상을 참조 영상으로 저장할 수 있다. 복호화를 위해 부호화된 현재 영상에 대한 역 비선형 매핑, 역양자화 및 역변환이 처리될 수 있다.When theencoding apparatus 100 performs encoding by inter prediction, the encoded current image can be used as a reference image for another image (s) to be processed later. Accordingly, theencoding apparatus 100 can decode the encoded current image again, and store the decoded image as a reference image. The inverse nonlinear mapping, inverse quantization, and inverse transform of the current encoded image for decoding can be processed.

양자화된 계수는 역양자화부(160)에서 역양자화(dequantization)될 수 있고. 역변환부(170)에서 역변환(inverse transform)될 수 있다. 잔차 블록이 비선형 매핑을 통해 부호화된 경우, 역양자화 및 역변환된 계수에 역 비선형 매핑이 적용될 수 있다. 역 비선형 매핑부(194)에 대해서는 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.The quantized coefficients can be dequantized in theinverse quantization unit 160. And may be inverse transformed by theinverse transform unit 170. If the residual block is coded through nonlinear mapping, inverse quantization and inverse nonlinear mapping can be applied to the inverse transformed coefficients. The inversenonlinear mapping unit 194 will be described in more detail with reference to FIG.

역양자화, 역변환 및 역 비선형 매핑된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 합해질 수 있다. 역양자화, 역변환 및 역 비선형 변환을 통해 생성된 잔차 블록을 예측 블록과 합함으로써 복원 블록(reconstructed block) 이 생성될 수 있다.The inverse quantization, inverse transform, and inverse nonlinear mapped coefficients may be combined with the prediction block through anadder 175. A reconstructed block can be generated by summing residual blocks generated through inverse quantization, inverse transform, and inverse nonlinear transform, with a prediction block.

복원 블록은 필터부(180)를 거칠 수 있다. 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset; SAO), 적응적 루프 필터(Adaptive Loop Filter; ALF) 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 인루프 필터(in-loop filter)로 칭해질 수도 있다.The restoration block may pass through thefilter unit 180. Thefilter unit 180 may apply at least one of a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) . Thefilter unit 180 may be referred to as an in-loop filter.

디블록킹 필터는 블록들 간의 경계에 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹 필터를 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.The deblocking filter can remove block distortion occurring at the boundary between the blocks. It may be determined whether to apply a deblocking filter to the current block based on pixels included in a few columns or rows included in the block to determine whether to perform the deblocking filter. When a deblocking filter is applied to a block, a strong filter or a weak filter may be applied according to the deblocking filtering strength required. In applying the deblocking filter, horizontal filtering and vertical filtering may be performed concurrently in performing vertical filtering and horizontal filtering.

샘플 적응적 오프셋은 부호화 에러를 보상하기 위해 픽셀 값에 적정 오프셋(offset) 값을 더할 수 있다. 샘플 적응적 오프셋은 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽처에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.The sample adaptive offset may add an appropriate offset value to the pixel value to compensate for encoding errors. The sample adaptive offset can correct the offset from the original image on a pixel-by-pixel basis for the deblocked image. In order to perform offset correction for a specific picture, a method of dividing a pixel included in an image into a predetermined number of regions, determining an area to be offset and applying an offset to the corresponding area, or considering an edge of each pixel, Can be used.

적응적 루프 필터는 복원 영상 및 원래의 영상을 비교한 값에 기반하여 필터링을 수행할 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. 적응적 루프 필터를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 유닛(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 적응적 루프 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 적응적 루프 필터가 적용될 수도 있다.The adaptive loop filter can perform filtering based on the comparison between the reconstructed image and the original image. After dividing the pixels included in the image into a predetermined group, one filter to be applied to the group may be determined and different filtering may be performed for each group. The information related to whether to apply the adaptive loop filter can be transmitted for each coding unit (CU), and the shape and the filter coefficient of the adaptive loop filter to be applied according to each block can be changed. In addition, an adaptive loop filter of the same type (fixed form) may be applied regardless of the characteristics of the application target block.

필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 픽처 버퍼(190)에 저장될 수 있다.The reconstruction block having passed through thefilter unit 180 can be stored in thereference picture buffer 190.

도 2는 본 발명이 적용되는 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a decoding apparatus to which the present invention is applied.

도 2를 참조하면, 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 가산기(255), 필터부(260), 참조 픽처 버퍼(270) 및 역 비선형 매핑부(280)를 포함할 수 있다.2, the decoding apparatus 200 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 230, an intra prediction unit 240, a motion compensation unit 250, an adder 255, A filter unit 260, a reference picture buffer 270, and an inverse nonlinear mapping unit 280.

복호화 장치(200)는 부호화 장치(100)에서 출력된 비트스트림을 수신할 수 있다. 복호화 장치(200)는 비트스트림에 대하여 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행할 수 있다. 또한, 복호화 장치(200)는 복호화를 통해 복원 영상을 생성할 수 있고, 복원 영상을 출력할 수 있다.The decoding apparatus 200 can receive the bit stream output from theencoding apparatus 100. [ The decoding apparatus 200 can perform decoding in an intra mode or an inter mode with respect to a bit stream. Also, the decoding apparatus 200 can generate a reconstructed image through decoding and output a reconstructed image.

복호화에 사용되는 예측 모드가 인트라 모드인 경우 스위치가 인트라로 전환될 수 있다. 복호화에 사용되는 예측 모드가 인터 모드인 경우 스위치가 인터로 전환될 수 있다.When the prediction mode used for decoding is the intra mode, the switch can be switched to intra. When the prediction mode used for decoding is the inter mode, the switch can be switched to the inter.

복호화 장치(200)는 입력된 비트스트림으로부터 복원된 잔여 블록(reconstructed residual block)을 획득할 수 있고, 예측 블록을 생성할 수 있다. 복원된 잔여 블록 및 예측 블록이 획득되면, 복호화 장치(200)는 복원된 잔여 블록과 및 예측 블록을 더함으로써 복호화 대상 블록인 복원 블록을 생성할 수 있다. 복호화 대상 블록은 현재 블록으로 칭해질 수 있다.The decoding apparatus 200 can obtain a reconstructed residual block from the input bitstream and generate a prediction block. After the restored residual block and the prediction block are obtained, the decoding apparatus 200 can generate a restoration block that is a decoding target block by adding the restored residual block and the prediction block. The block to be decoded can be referred to as a current block.

엔트로피 복호화부(210)는 비트스트림에 대한 확률 분포에 따른 엔트로피 복호화를 수행함으로써 심볼들을 생성할 수 있다. 생성된 심볼들은, 양자화된 변환 계수 레벨(transform coefficient level) 형태의 심볼 및 영상 데이터의 복호화를 위해 필요한 정보를 포함할 수 있다. 여기에서, 엔트로피 복호화 방법은 상술된 엔트로피 부호화 방법과 유사할 수 있다. 예를 들면, 엔트로피 복호화 방법은 상술된 엔트로피 부호화 방법의 역과정일 수 있다.The entropy decoding unit 210 may generate the symbols by performing entropy decoding according to the probability distribution of the bitstream. The generated symbols may include a symbol in the form of a quantized transform coefficient level and information necessary for decoding the image data. Here, the entropy decoding method may be similar to the above-described entropy encoding method. For example, the entropy decoding method may be the inverse of the above-described entropy encoding method.

엔트로피 복호화부(210)는 변환 계수 레벨을 복호화하기 위해 변환 계수 스캐닝(Transform Coefficient Scanning) 방법을 통해 1차원의 벡터 형태 계수를 2차원의 블록 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 업라이트(up right) 스캐닝을 이용하여 블록의 계수를 스캔함으로써 2차원 블록 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔 대신 수직 스캔, 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 유닛의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 업라이트 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.The entropy decoding unit 210 may change the one-dimensional vector form factor into a two-dimensional block form through a transform coefficient scanning method to decode the transform coefficient level. For example, it can be changed into a two-dimensional block form by scanning the coefficients of the block using up right scanning. Depending on the size of the conversion unit and the intra prediction mode, vertical scanning and horizontal scanning may be used instead of the upright scanning. That is, depending on the size of the conversion unit and the intra prediction mode, it is possible to determine whether any of the up scan, vertical scan and horizontal scan is to be used.

양자화된 변환 계수 레벨은 역양자화부(220)에서 역양자화될 수 있고, 역변환부(230)에서 주파수 영역에서 공간 영역으로 역변환될 수 있다. 양자화된 변환 계수 레벨이 역양자화 및 역변환 된 결과로서, 복원된 잔여 블록이 생성될 수 있다. 이때, 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수 레벨에 양자화 행렬을 적용할 수 있다.The quantized transform coefficient levels can be inversely quantized in the inverse quantization unit 220 and inversely transformed from the frequency domain into the spatial domain in the inverse transform unit 230. As a result of the dequantized and inverse transformed quantized transform coefficient levels, the reconstructed residual block can be generated. At this time, the inverse quantization unit 220 may apply the quantization matrix to the quantized transform coefficient levels.

만약, 잔여 블록이 비선형 매핑이 수행된 것일 경우, 역 비선형 매핑부(280)를 거쳐 잔여 블록이 복원될 수 있다. 복호화기에서, 역 비선형 매핑이 수행되는 예에 대해서는 도 6을 통해 상세히 설명하기로 한다.If the residual block is nonlinearly mapped, the residual block may be reconstructed via the inverse nonlinear mapping unit 280. [ An example in which the inverse nonlinear mapping is performed in the decoder will be described in detail with reference to FIG.

인트라 모드가 사용되는 경우, 인트라 예측부(240)는, 공간 영역에서, 복호화 대상 블록 주변의 이미 복호화된 블록의 픽셀 값을 이용하는 공간적 예측을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.When the intra mode is used, the intra prediction unit 240 can generate a prediction block in the spatial domain by performing spatial prediction using the pixel value of the already decoded block around the current block to be decoded.

인터 모드가 사용되는 경우, 움직임 보상부(250)는, 공간 영역에서, 움직임 벡터 및 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하는 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 상기 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터의 값이 정수 값을 가지지 않을 경우에 참조 영상 내의 일부 영역에 대해 보간 필터(Interpolation Filter)를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 움직임 보상을 수행하기 위해 부호화 유닛을 기준으로 해당 부호화 유닛에 포함된 예측 유닛의 움직임 보상 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 현재 픽처 참조 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있고, 각 모드에 따라 움직임 보상을 수행할 수 있다. 여기서, 현재 픽처 참조 모드는 복호화 대상 블록이 속한 현재 픽처 내의 기-복원된 영역을 이용한 예측 모드를 의미할 수 있다. 상기 기-복원된 영역은 복호화 대상 블록에 인접하지 않은 영역일 수 있다. 상기 기-복원된 영역을 특정하기 위해 현재 픽처 참조 모드를 위한 소정의 벡터가 이용될 수도 있다. 복호화 대상 블록이 현재 픽처 참조 모드로 부호화된 블록인지 여부를 나타내는 플래그 혹은 인덱스가 시그날링될 수도 있고, 복호화 대상 블록의 참조 영상 색인을 통해 유추될 수도 있다. 현재 픽처 참조 모드를 위한 현재 픽처는 복호화 대상 블록을 위한 참조 영상 리스트 내에서 고정된 위치(예를 들어, refIdx=0인 위치 또는 가장 마지막 위치)에 존재할 수 있다. 또는, 참조 영상 리스트 내에 가변적으로 위치할 수도 있으며, 이를 위해 현재 픽처의 위치를 나타내는 별도의 참조 영상 색인이 시그날링될 수도 있다.When the inter mode is used, the motion compensation unit 250 can generate a prediction block by performing motion compensation using a motion vector and a reference image stored in the reference picture buffer 270 in the spatial domain. The motion compensation unit 250 may generate a prediction block by applying an interpolation filter to a part of the reference image when the value of the motion vector does not have an integer value. In order to perform motion compensation, a motion compensation method of a prediction unit included in a coding unit on the basis of an encoding unit includes a skip mode, a merge mode, an AMVP mode, It is possible to determine whether there is any method, and motion compensation can be performed according to each mode. Here, the current picture reference mode may refer to a prediction mode using the preexisting reconstructed region in the current picture to which the current block to be decoded belongs. The pre-decompressed area may be an area not adjacent to the decoding target block. A predetermined vector for the current picture reference mode may be used to specify the priori-reconstructed region. A flag or an index indicating whether the current block to be decoded is a block coded in the current picture reference mode may be signaled or may be inferred through a reference picture index of the current block to be decoded. The current picture for the current picture reference mode may be in a fixed position (e.g., the position where refIdx = 0 or the last position) in the reference picture list for the block to be decoded. Alternatively, it may be variably located in the reference picture list, for which a separate reference picture index indicating the location of the current picture may be signaled.

복원된 잔여 블록 및 예측 블록은 가산기(255)를 통해 더해질 수 있다. 복원된 잔여 블록 및 예측 블록이 더해짐에 따라 생성된 블록은 필터부(260)를 거칠 수 있다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, 샘플 적응적 오프셋 및 적응적 루프 필터 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 영상에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 복원 영상을 출력할 수 있다. 복원 영상은 참조 픽처 버퍼(270)에 저장되어 인터 예측에 사용될 수 있다.The restored residual block and the prediction block may be added through the adder 255. As the restored residual block and the prediction block are added, the generated block may pass through the filter unit 260. [ The filter unit 260 may apply at least one of a deblocking filter, a sample adaptive offset, and an adaptive loop filter to a restoration block or restored image. The filter unit 260 may output a restored image. The reconstructed image is stored in the reference picture buffer 270 and can be used for inter prediction.

도 1 및 도 2를 통해 설명한 바와 같이, 잔차 신호는 비선형 매핑 방법을 통해 부호화/복호화될 수 있다. 이때, 비선형 매핑 방법은, HDR 영상을 입력으로 하는 비디오 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 예측을 통해 부호화/복호화된 신호(즉, 예측 신호)에 대응하는 차분 값(즉, 차분 신호)에 대한 분포에 기초하여 적용 여부가 결정될 수 있다. 후술되는 도면을 참조하여, 비선형 매핑을 이용한 HDR 영상에 대한 부호화/복호화 과정에 대해 설명하기로 한다.As described with reference to FIGS. 1 and 2, the residual signal can be encoded / decoded through a nonlinear mapping method. In this case, the nonlinear mapping method is a method and apparatus for encoding / decoding a video using an HDR image as input, wherein the nonlinear mapping method comprises the steps of: obtaining a differential value (i.e., a difference signal) corresponding to a signal The applicability can be determined based on the distribution. The encoding / decoding process for the HDR image using the non-linear mapping will be described with reference to the following drawings.

도 3은 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화하는 방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of encoding a residual signal using nonlinear mapping.

도 3을 참조하면, 먼저, 현재 블록에 대한 예측이 수행될 수 있다(S300). 구체적으로, 비디오 부호화에 이용될 수 있는 움직임 추정 알고리즘을 이용한 화면 간 예측, 또는 화면 내 예측을 통해 현재 블록에 대한 예측이 수행될 수 있다. 예측을 통해 현재 블록에 대한 잔차 신호가 생성될 수 있다.Referring to FIG. 3, prediction of a current block may be performed (S300). Specifically, prediction of a current block can be performed through inter-picture prediction using a motion estimation algorithm that can be used for video coding, or intra-picture prediction. A residual signal for the current block can be generated through prediction.

본 예측 단계를 통해 입력 HDR 영상에 대한 잔차 신호가 생성될 수 있다. 일 예로, 화면 간 예측 또는 화면 내 예측을 통해, 참조 블록으로부터 부호화되는 예측 신호와, 현재 블록의 원본 신호 사이의 차분 값이 잔차 신호로 생성될 수 있다.The residual signal for the input HDR image can be generated through this prediction step. For example, a difference value between the prediction signal encoded from the reference block and the original signal of the current block can be generated as a residual signal through inter-picture prediction or intra-picture prediction.

다음으로, 현재 블록에 대한 차분 신호에 대해 비선형 매핑 수행 여부가 결정될 수 있다(S310).Next, whether to perform non-linear mapping on the difference signal of the current block can be determined (S310).

HDR 영상의 경우, 일반적인 SDR 영상과 달리 잔차 신호의 범위가 블록 단위, 픽처 분할 단위 및/또는 픽처 단위로 큰 차이를 나타낼 수 있다. 일 예로, 일반적인 8비트 SDR 영상에 대한 잔차 신호의 경우, 잔차 신호의 범위는 9비트로 나타내어질 수 있음에 반해, 10비트, 12비트 또는 16비트 이상의 높은 비트 심도로 구성되는 HDR 영상의 경우, 잔차 신호의 범위가 입력 비트 심도 N에 대해 N+1만큼 증가하게 된다. 이에 따라, 고 비트 심도로 구성되는 HDR 영상의 부호화 성능이 악화될 수 있다.In the case of an HDR image, unlike a general SDR image, a range of the residual signal may show a large difference in a block unit, a picture division unit, and / or a picture unit. For example, in the case of a residual signal for a typical 8-bit SDR image, the range of the residual signal may be represented by 9 bits, whereas for an HDR image composed of 10-bit, 12- The range of the signal is increased by N + 1 with respect to the input bit depth N. [ Accordingly, the coding performance of the HDR image having a high bit depth may be deteriorated.

이에, 본 단계에서는, 비선형 매핑 수행 여부를 결정하기 위해 입력되는 잔차 신호에 대해, 현재 블록 내 잔차 신호 분포를 확인하여, 비선형 매핑을 수행할지 여부를 결정할 수 있다.Accordingly, in this step, it is possible to determine whether to perform non-linear mapping by checking the residual signal distribution in the current block with respect to the residual signal inputted to determine whether to perform non-linear mapping.

잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 적용하기로 결정된 경우, 현재 블록의 잔차 신호의 값을 고르게 분포 시킬 수 있는 비선형 매핑이 적용될 수 있다(S320). 비선형 매핑 함수는 기본적으로 1차원 이상의 함수 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 부호화 효율 향상을 위해, 비선형 매핑 함수는 기 정의된 테이블에 의해 인덱싱될 수도 있다.If it is determined to apply the nonlinear mapping to the residual signal, nonlinear mapping that can evenly distribute the value of the residual signal of the current block may be applied (S320). The nonlinear mapping function may be basically composed of one or more functions, but is not limited thereto. As another example, in order to improve the coding efficiency, the nonlinear mapping function may be indexed by a predefined table.

부호화기는 현재 블록에 비선형 매핑을 적용할 것인지 여부를 나타내는 정보를 엔트로피 부호화할 수 있다. 일 예로, 비선형 매핑을 적용할 것인지 여부는 1비트 플래그에 의해 나타낼 수 있다. 현재 블록에 비선형 매핑이 적용되는 경우, 비선형 매핑 함수의 파라미터를 시그널링함으로써, 복호화기에 현재 블록에 대한 비선형 매핑 함수의 적용 여부 및 함수 종류를 전달할 수 있다. 비선형 매핑 함수가 테이블에 의해 정의되는 경우, 테이블의 인덱스 번호를 시그널링함으로써, 복호화기에 현재 블록에 대한 비선형 매핑 함수의 적용 여부 및 함수 종류를 전달할 수 있다.The encoder can entropy encode information indicating whether to apply nonlinear mapping to the current block. In one example, whether to apply non-linear mapping can be indicated by a one-bit flag. If nonlinear mapping is applied to the current block, signaling the parameters of the nonlinear mapping function can be used to convey to the decoder whether the nonlinear mapping function is applicable to the current block and the function type. If the nonlinear mapping function is defined by a table, signaling the index number of the table can convey to the decoder whether the nonlinear mapping function is applicable to the current block and the type of function.

다음으로, 비선형 매핑이 적용된 잔차 신호 또는 비선형 매핑이 적용되지 않은 잔차 신호에 대해 주파수 변환이 수행될 수 있다(S330). 이때, 주파수 변환은 DCT, DST, KLT 등을 통해 수행될 수 있다.Next, the frequency transformation may be performed on the residual signal to which the non-linear mapping is applied or the residual signal to which the non-linear mapping is not applied (S330). At this time, the frequency conversion can be performed through DCT, DST, KLT, and the like.

다음으로, 주파수 영역으로 변환된 변환 계수에 대해 양자화가 수행될 수 있다(S340).Next, quantization may be performed on the transform coefficient transformed into the frequency domain (S340).

주파수 변환 및 양자화는 필수적인 과정은 아니고, 경우에 따라 어느 하나의 단계가 생략될 수도 있다.Frequency conversion and quantization are not indispensable processes, and any one step may be omitted in some cases.

다음으로, 양자화가 수행된 양자화된 변환 계수에 대해 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다(S350). 주파수 변환 및 양자화가 생략된 경우, 잔차 신호에 대해 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다. 엔트로피 부호화는 CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding) 또는 CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등을 이용하여 수행될 수 있다.Next, entropy encoding may be performed on the quantized transform coefficients for which quantization has been performed (S350). If frequency conversion and quantization are omitted, entropy encoding may be performed on the residual signal. Entropy encoding may be performed using Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC) or Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC).

도시되지는 않았지만, 복호화기는 비선형 도 3에 도시된 것의 역과정을 통해, 비선형 매핑 방법을 이용하여 부호화된 영상을 복호화할 수 있다.Although not shown, the decoder may decode the encoded image using a non-linear mapping method, through the inverse process of that shown in FIG.

일 예로, 복호화기는 비선형 매핑을 통해 부호화된 영상에 대해, 비선형 매핑에 관한 정보를 엔트로피 복호화하고, 역양자화 및 역변환이 수행된 변환 계수에 대해 역 비선형 매핑을 수행함으로써, 잔차 신호를 생성할 수 있다. 이때, 비선형 매핑에 관한 정보는, 비선형 매핑이 적용되었는지 여부에 관한 정보 및 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 포함할 수 있다. 비선형 매핑이 적용되는 경우, 엔트로피 복호화된 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 이용하여, 역 비선형 매핑이 수행될 수 있다.For example, the decoder may generate a residual signal by entropy decoding information about the nonlinear mapping and performing inverse nonlinear mapping on the inverse quantized and inverse transformed transform coefficients on the image encoded through the nonlinear mapping . At this time, the information on the nonlinear mapping may include information on whether nonlinear mapping is applied and information on the nonlinear mapping function. When nonlinear mapping is applied, inverse nonlinear mapping can be performed using information about the entropy-decoded nonlinear mapping function.

비선형 매핑이 적용되었는지 여부에 대한 정보의 시그널링은 생략될 수도 있다. 이 경우, 복호화기는 현재 블록의 잔차 신호의 크기 차이가 기 정의된 한계값 이상인 경우 엔트로피 복호화된 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 이용하여 역 비선형 매핑을 수행할 수 있다.Signaling of information about whether non-linear mapping has been applied may be omitted. In this case, if the size difference of the residual signal of the current block is equal to or larger than the predefined limit value, the decoder can perform the inverse nonlinear mapping using the information on the entropy-decoded nonlinear mapping function.

다음으로, 도 1에 도시된 비선형 매핑부 및 도 2에 도시된 역 비선형 매핑부에 대한 상세한 설명을 통해, 비선형 매핑을 이용하여 잔차 신호를 부호화하는 방법에 대해 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.Next, a method for coding residual signals using nonlinear mapping will be described in more detail with reference to the nonlinear mapping unit shown in FIG. 1 and the inverse nonlinear mapping unit shown in FIG. 2 in detail.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비선형 매핑부를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 비선형 매핑부는, 비선형 매핑 판단부(410), 비선형 매핑 함수 결정부(420), 비선형 매핑 함수 적용부(430) 및 비선형 매핑 함수 부호화부(440)를 포함할 수 있다.4 is a diagram illustrating a non-linear mapping unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, thenonlinear mapping unit 410 may include a nonlinearmapping determination unit 410, a nonlinear mappingfunction determination unit 420, a nonlinear mappingfunction application unit 430, and a nonlinear mappingfunction encoding unit 440.

비선형 매핑 판단부(410)는 현재 블록의 잔차 신호 분포 경향을 분석하고, 현재 블록에 비선형 매핑 함수를 적용할지 여부를 결정한다. 부호화기는, 움직임 보상을 이용한 예측 수행 시, SAD (Sum of Absolute Difference) 등을 이용하여, 현재 블록의 원본 블록과 예측 블록간의 차분 신호의 합이 가장 작은 블록을 참조 블록으로 선택할 수 있다. 이때, 입력 영상이 N비트 영상일 때, 부호화 블록에서 최대 차분 신호의 범위는 2N의 크기를 갖고, 최소 차분 신호의 범위는 -2N의 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 현재 블록 내 잔차 신호들의 분포가 고르게 분포되지 않은 경우, 또는 최대 잔차 신호와 최소 잔차 신호의 범위가 일정 한계값(Threshold) 이상인 경우 등에 있어서, 비선형 매핑 판단부(410)는 현재 블록에 비선형 매핑을 적용할 것으로 결정할 수 있다. 현재 블록에 비선형 매핑을 적용함으로써, 잔차 신호를 입력으로 하는 변환 및 양자화 과정에서의 부호화 효율이 향상될 수 있다.The nonlinearmapping determination unit 410 analyzes the residual signal distribution tendency of the current block and determines whether to apply the nonlinear mapping function to the current block. The encoder can select a block having the smallest sum of difference signals between the original block and the prediction block of the current block as a reference block by using SAD (Sum of Absolute Difference) or the like when performing prediction using motion compensation. In this case, when the input image is an N-bit image, the range of the maximum difference signal in the encoding block is 2N and the range of the minimum difference signal is -2N. Accordingly, when the distribution of the residual signals in the current block is not evenly distributed, or when the range of the maximum residual signal and the minimum residual signal is equal to or larger than a predetermined threshold value, the nonlinearmapping determining unit 410 determines It can be determined to apply a nonlinear mapping. By applying the nonlinear mapping to the current block, the coding efficiency in the conversion and quantization process using the residual signal as input can be improved.

비선형 매핑 함수 결정부(420)는 현재 블록의 잔차 신호에 적용할 비선형 매핑 함수의 종류 및 형태를 결정한다. 이때, 함수의 형태는 1차원 이상의 비선형 곡선, 또는 다항식 및 테이블 형태로 구성될 수 있다. 비선형 매핑 함수 결정부(420)는 현재 블록 내 일부 잔차 신호 값들을 고르게 분포시킬 수 있는 함수를 선택할 수 있다. 잔차 신호의 값들을 고르게 분포시킴으로써, 변환 및 양자화 과정에서 부호화 효율을 향상시키기 위함이다. 또한, 인지 시각적인 측면에서, 주관적 화질을 높일 수 있는 비선형 함수가 선택될 수 있다.The nonlinear mappingfunction determination unit 420 determines the type and the type of the nonlinear mapping function to be applied to the residual signal of the current block. At this time, the shape of the function may be a one-dimensional or more nonlinear curve, or a polynomial and a table. The nonlinear mappingfunction determination unit 420 may select a function capable of evenly distributing some residual signal values in the current block. By uniformly distributing the values of the residual signal, the coding efficiency is improved in the conversion and quantization processes. In addition, from the viewpoint of visual perception, a nonlinear function capable of increasing the subjective image quality can be selected.

비선형 매핑 함수 적용부(430)는 비선형 매핑 함수 결정부(420)에서 결정된 비선형 매핑 함수를 현재 블록에 적용한다. 이를 통해, 부호화 블록 내 잔차 신호는 변환 및 양자화 과정에서 부호화 효율을 높일 수 있는 형태로 변환될 수 있다.The nonlinear mappingfunction application unit 430 applies the nonlinear mapping function determined by the nonlinear mappingfunction determination unit 420 to the current block. Accordingly, the residual signal in the coding block can be transformed into a form capable of improving the coding efficiency in the transforming and quantizing process.

비선형 매핑 함수 부호화부(440)는 비선형 매핑 함수와 관련된 정보를 부호화하기 위한 단위를 결정하고, 결정된 단위에 대해 비선형 매핑 함수와 관련된 정보를 부호화한다. 일 예로, 비선형 매핑 함수 부호화부(440)는 부호화 블록, 변환 블록, 픽처 분할 단위(예를 들어, 슬라이스 또는 타일 등), 픽처 단위 또는 GOP (Groups of Pictures) 단위로 비선형 매핑 함수와 관련된 정보를 부호화할 수 있다. 부호화 단위가 결정되는 비선형 매핑 함수와 관련된 정보량을 최소화시킬 수 있는 방법으로 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다. 엔트로피 부호화된 정보는 비트스트림을 통해 복호화기로 전송될 수 있다.The nonlinearmapping function encoder 440 determines a unit for encoding information related to the nonlinear mapping function, and encodes information related to the nonlinear mapping function for the determined unit. For example, the nonlinear mappingfunction encoding unit 440 may encode information related to a nonlinear mapping function in a coding block, a transform block, a picture division unit (e.g., a slice or a tile), a picture unit, or a group of pictures (GOP) Can be encoded. Entropy encoding can be performed in a manner that minimizes the amount of information associated with a nonlinear mapping function for which a coding unit is determined. The entropy encoded information can be transmitted to the decoder through the bitstream.

비선형 매핑 함수 부호화부(440)는 도 1에 도시된 엔트로피 부호화부와 동등한 구성일 수도 있다.The nonlinear mappingfunction coding unit 440 may have the same configuration as the entropy coding unit shown in FIG.

도 5는 부호화 대상 블록에 비선형 매핑이 적용되는 예를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing an example in which non-linear mapping is applied to a current block to be coded.

도 5의 (a)는 2차원 블록의 잔차 신호를 예시한 것이고, 도 5의 (b)는 2차원 블록 내 임의 영역에 대한 잔차 신호를 1차원으로 나타낸 것이다.FIG. 5A illustrates a residual signal of a two-dimensional block, and FIG. 5B illustrates a one-dimensional residual signal of a region in a two-dimensional block.

도 5의 (a)에서는, 부호화 대상 블록에 대해 예측을 수행한 이후, 잔차 신호가 크게 두개의 영역으로 구분된 것으로 예시되었다. 왼쪽 영역(500)은 잔차 신호의 크기가 상대적으로 큰 영역을 나타내고, 오른쪽 영역(510)은 잔차 신호의 크기가 상대적으로 작은 영역을 나타낸다. 2차원 블록의 임의 영역(515)에 대한 잔차 신호의 분포를 1차원적으로 나타낼 경우, 도 5의 (b)와 같이 나타낼 수 있다.In FIG. 5 (a), after prediction is performed on the current block, the residual signal is divided into two regions. Theleft region 500 represents a region having a relatively large residual signal and theright region 510 indicates a region having a relatively small residual signal. When the distribution of the residual signal in thearbitrary area 515 of the two-dimensional block is represented one-dimensionally, it can be expressed as shown in FIG. 5 (b).

임의 영역에 대해, 최대 잔차 신호 및 최소 잔차 신호의 차이가 기 설정된 한계값 이상인 경우 등에 있어서, 기 정의된 값 이상의 잔차 신호(예를 들어, 도 5의 최대 잔차 값을 갖는 후보들, 520) 및/또는 기 정의된 값 이하의 잔차 신호(예를 들어, 도 5의 최소 잔차 값을 갖는 후보들, 530) 중 적어도 하나, 또는 잔차 신호의 크기가 상대적으로 큰 영역(500) 및/또는 잔차 신호의 크기가 상대적으로 작은 영역(510) 중 적어도 하나에 대해 비선형 매핑 함수가 적용될 수 있다.(For example, candidates having the maximumresidual value 520 in FIG. 5) and / or a residual signal having a predefined value or more (for example, when the difference between the maximum residual signal and the minimum residual signal is equal to or greater than a predetermined threshold, (E.g., candidates having a minimum residual value of 5 in FIG. 5) 530 or a region having a relatively large residual signal size and / or a size of a residual signal A non-linear mapping function may be applied to at least one of the relativelysmall regions 510. [

비선형 매핑 함수를 적용함으로써, 잔차 신호의 크기 및 분포를 보다 고르게 하고, 이에 따라, 변환 및 양자화 수행시 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.By applying the nonlinear mapping function, the size and distribution of the residual signal can be made more uniform, thereby improving coding efficiency in performing conversion and quantization.

잔차 신호에 비선형 매핑 함수를 적용할 것인지 여부는 비선형 매핑 판단부(410)에 의해 결정될 수 있고, 적용되는 비선형 매핑 함수의 형태는 등은 비선형 매핑 함수 결정부(420)에 의해 결정될 수 있다. 비선형 함수 적용부(430)는 비선형 매핑 함수 결정부(420)에 의해 결정된 비선형 매핑 함수를 이용하여, 부호화 대상 블록의 적어도 일부 영역에 비선형 매핑 함수를 적용할 수 있다.Whether or not to apply the nonlinear mapping function to the residual signal can be determined by the nonlinearmapping determining unit 410 and the type of the applied nonlinear mapping function can be determined by the nonlinear mappingfunction determining unit 420 and the like. The nonlinearfunction applying unit 430 may apply the nonlinear mapping function to at least a part of the current block using the nonlinear mapping function determined by the nonlinear mappingfunction determining unit 420. [

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 역 비선형 매핑부를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 역 비선형 매핑부는, 비선형 매핑 정보 파싱부(610), 비선형 매핑 복호화 판단부(620), 비선형 매핑 함수 추출부(630), 비선형 매핑 함수 적용 복호화부(640) 및 영상 복호화부(650)를 포함할 수 있다.6 is a diagram illustrating an inverse nonlinear mapping unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the inverse nonlinear mapping unit includes a nonlinear mappinginformation parsing unit 610, a nonlinear mappingdecoding determining unit 620, a nonlinear mappingfunction extracting unit 630, a nonlinear mapping function applyingdecoding unit 640, (650).

비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 비트스트림으로부터 비선형 매핑에 관한 정보를 엔트로피 복호화한다. 비선형 매핑에 관한 정보는 비선형 매핑이 적용되는지 여부에 대한 정보 및 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 포함할 수 있다. 비트스트림에 대응하는 영상이 비선형 매핑을 이용하여 부호화된 경우(즉, 비선형 매핑에 관한 정보가 비선형 매핑이 적용되었음을 가리키는 경우), 비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 추가적으로 파싱할 수 있다.The nonlinear mappinginformation parsing unit 610 entropy decodes information on the nonlinear mapping from the bitstream. The information about the nonlinear mapping may include information about whether nonlinear mapping is applied and information about the nonlinear mapping function. If the image corresponding to the bitstream is encoded using non-linear mapping (i.e., information indicating nonlinear mapping is applied to nonlinear mapping), nonlinearmapping information parser 610 may add information about the nonlinear mapping function Can be parsed.

전술한 바와 같이, 비선형 매핑이 적용되는지 여부에 대한 정보는 시그널링되지 않을 수도 있다. 이 경우, 비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 비선형 매핑 함수에 관한 정보만을 엔트로피 복호화할 수 있다.As described above, information about whether non-linear mapping is applied may not be signaled. In this case, the nonlinear mappinginformation parsing unit 610 can entropy-decode only information on the nonlinear mapping function.

비선형 매핑 정보 파싱부(610)는 도 2의 엔트로피 복호화부와 동등한 구성일 수도 있다.The nonlinear mappinginformation parsing unit 610 may have the same configuration as the entropy decoding unit of FIG.

비선형 매핑 복호화 판단부(620)는 현재 블록, 픽처 또는 시퀀스에 관한 비트스트림을 통해 엔트로피 복호화된 정보를 이용하여, 통해 전달받은 비선형 매핑 방법이 적용되는지 판단한다. 비선형 매핑 방법이 적용된 것으로 판단되는 경우, 비선형 매핑 정보 파싱부(610)를 통해 획득한 비선형 매핑 함수에 관한 정보를 기초로, 현재 블록에 대한 역 비선형 매핑이 수행될 수 있다.The non-linear mappingdecoding determination unit 620 determines whether the non-linear mapping method transmitted through the non-linear mapping decoding method is applied using the entropy-decoded information through the bit stream related to the current block, the picture, or the sequence. If it is determined that the nonlinear mapping method is applied, the inverse nonlinear mapping of the current block may be performed based on the information about the nonlinear mapping function acquired through the nonlinear mappinginformation parsing unit 610. [

만약, 비선형 매핑이 적용되는지 여부에 대한 정보는 시그널링되지 않는 경우, 비선형 매핑 복호화 판단부(620)는 최대 잔차 신호와 최소 잔차 신호의 범위가 일정 한계값(Threshold) 이상인 경우 등을 기초로, 비선형 매핑 방법의 적용 여부를 결정할 수도 있다.If the information on whether or not the nonlinear mapping is applied is not signaled, the nonlinear mappingdecoding determination unit 620 determines whether the nonlinear mapping is applied, based on the case where the range of the maximum residual signal and the minimum residual signal is equal to or larger than a predetermined threshold value It may be determined whether or not the mapping method is applied.

비선형 매핑 함수 추출부(630)는 비선형 매핑 정보 파싱부(610)를 통해 획득한 비선형 매핑 함수에 대한 정보를 기초로, 복호화 단위에 알맞은 함수 형태를 유도한다. 비선형 매핑 함수는 1차원 이상의 곡선, 방정식 또는 다항식 등이 될 수 있으며, 테이블에 기초하여 유도될 수도 있다.The nonlinearmapping function extractor 630 derives a function form suitable for a decoding unit based on the information about the nonlinear mapping function acquired through the nonlinearmapping information parser 610. [ The nonlinear mapping function may be a one-dimensional or more curve, equation or polynomial, etc., and may be derived based on a table.

비선형 매핑 함수 적용 복호화부(640)는 비선형 매핑 함수 추출부(630)를 통해 유도된 비선형 매핑 함수에 기초하여 현재 블록에 역 비선형 매핑을 적용한다. 역 비선형 매핑은 현재 블록의 잔차 신호를 비선형 매핑이 적용되기 이전의 값으로 복호화하는 과정을 의미한다.The nonlinear mapping functionapplication decoding unit 640 applies the inverse nonlinear mapping to the current block based on the nonlinear mapping function derived through the nonlinear mappingfunction extracting unit 630. The inverse nonlinear mapping is a process of decoding the residual signal of the current block to a value before the nonlinear mapping is applied.

역 비선형 복호화가 수행된 잔차 신호는, 화면 내 예측 또는 움직임 보상 등을 통해 획득된 예측 신호와 합산되고, 합산된 신호에 대해 디블록킹 필터 또는 인루프 필터 등이 적용됨에 따라, 현재 블록이 복원될 수 있다.The residual signal on which the inverse nonlinear decoding is performed is summed with the prediction signal obtained through in-picture prediction or motion compensation, and the deblocking filter or the in-loop filter is applied to the summed signal, the current block is restored .

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들을 통해 기술된 구성요소들(components)은 DSP (Digital Signal Processor), 프로세서(processor), 제어부(controller), asic (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array)와 같은 프로그램 가능 논리 요소(programmable logic element), 다른 전자기기 및 이들의 조합 중 적어도 하나에 의해 구현될 수 있다. 이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들을 통해 설명된 적어도 하나의 기능 또는 프로세스들은 소프트웨어로 구현되고 소프트웨어는 기록 매체에 기록될 수 있다. 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 본 발명의 실시예를 통해 설명된 구성 요소, 기능 및 프로세스 등은 하드웨어 및 소프트웨어의 조합을 통해 구현될 수도 있다.The components described in the exemplary embodiments of the present invention may be implemented by a digital signal processor (DSP), a processor, a controller, an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate Programmable logic elements, such as an array, other electronic devices, and combinations thereof. At least one of the functions or processes described through the embodiments of the present invention described above may be implemented in software and the software may be recorded in a recording medium. Examples of the recording medium include magnetic media such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, optical recording media such as CD-ROM and DVD, magneto-optical media such as a floptical disk, And hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa. The components, functions, processes, and the like described through the embodiments of the present invention may be implemented through a combination of hardware and software.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

100 : 부호화기
200 : 복호화기100: Encoder
200: Decoder

Claims (1)

Translated fromKorean

현재 블록에 대한 잔차 신호를 획득하는 단계;
상기 현재 블록 내 상기 잔차 신호의 분포에 따라 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 대해 비선형 매핑을 수행할 것인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과를 기초로, 상기 현재 블록의 상기 잔차 신호에 선택적으로 비선형 매핑을 적용하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법.Obtaining a residual signal for a current block;
Determining whether to perform nonlinear mapping on the residual signal of the current block according to the distribution of the residual signal in the current block; And
And selectively applying a non-linear mapping to the residual signal of the current block based on the determination result.

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