KR0134357B1 - Divided image coding method and apparatus - Google Patents
Divided image coding method and apparatusInfo
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Abstract
영상신호를 부호화하는 방법에 있어서, 샘플링된 영상신호를 입력하는 단계와, 상기 입력되는 영상신호를 저장하는 단계와, 상기 저장된 영상신호중에서 화면에 표시되는 한프레임의 유효화상을 다분할하여 여러개의 분할화상으로 나누는 유효화상분할단계와, 상기 여러개의 분할화상중에서 소정의 분할화상에 있는 화상신호와 그 분할화상에 인접하는 좌측 또는 우측의 다른 분할화상들내에서 존재하면서 동기시에 상기 소정의 분할화상에 인접하는 소정분량의 화상신호로 구성되는 2차화상을 형성하는 2차화상 형성단계와, 상기 단계에서 형성되는 2차화상들의 화상신호를 출력하는 화산신호출력단계와, 상기 출력되는 2차화상들의 화상신호를 2차화상간격으로 절환하여 여러개의 저장수단에 나누어 저장하는 제2저장단계와, 상기 제2저장단계에서 저장된 데이타를 부호화하는 단계와, 부호화된 화상신호를 저장하는 제3저장단계를 포함하는 분할화상부호화방법에 의하면 기존의 신호처리용 집적회로로 구성되는 다수의 예측부호화기를 이용하여 고화질의 화상신호를 부호화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 각각의 예측부호화기에서 발생하는 화상데이타 압축효율의 저하를 막을 수 있는 효과가 있다.A method of encoding a video signal, the method comprising: inputting a sampled video signal, storing the input video signal, and dividing an effective image of one frame displayed on a screen among the stored video signals into a plurality of The effective image dividing step of dividing into divided images, and the predetermined division at the same time while being present in an image signal of a predetermined divided image among the plurality of divided images and other divided images on the left or right side adjacent to the divided image. A secondary image forming step of forming a secondary image composed of a predetermined amount of image signals adjacent to the image, a volcanic signal output step of outputting image signals of the secondary images formed in the step, and the output secondary A second storage step of switching the image signals of the images to secondary image intervals and storing them in a plurality of storage means; and in the second storage step. According to a segmentation image encoding method comprising encoding a stored data and a third storage step of storing an encoded image signal, a high quality image signal is obtained by using a plurality of prediction encoders which are formed of an existing integrated circuit for signal processing. There is an effect that can be encoded. In addition, there is an effect that the degradation of the image data compression efficiency generated in each predictive encoder can be prevented.
Description
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할화상부호화장치의 블록도.1 is a block diagram of a split picture coding apparatus according to an embodiment of the present invention.
제2도는 화상분할방법을 나타내는 개념도.2 is a conceptual diagram showing an image segmentation method.
제3도는 화상신호의 주사방법을 나타내는 도식.3 is a diagram showing a scanning method of an image signal.
제4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할화상부호화장치의 예측부호화기를 나타내는 블록도.4 is a block diagram showing a predictive encoder of the segmental coder according to an embodiment of the present invention.
제5도는 움직임벡터추정을 나타내는 개념도.5 is a conceptual diagram showing a motion vector estimation.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 프레임메모리11 : 디멀티플렉스10: frame memory 11: demultiplex
12~16 : 1/5프레임메모리17~21 : 예측부호화기12 to 16: 1/5 frame memory 17 to 21: Predictive encoder
22 : 버퍼22: buffer
본 발명은 분할화상부호화방법 및 그 장치에 관한 것으로서 특히 고품위 TV용 영상신호와 같이 전송 대역폭이 넓은 영상신호를 부호화하여 전송하는데 이용되는 분할화상부호화방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for segmentation encoding, and more particularly, to a segmentation encoding method and apparatus for encoding and transmitting a video signal having a wide transmission bandwidth, such as a video signal for a high quality TV.
디지탈영상시스템에서 영상의 각 프레임은 화소(Pixel)단위로 표본화된다. 화소의 밝기를 나타내는 표본값은 흑백영상의 경우 화소당 8비트로 양자화된다. 컬러영상에서 각 화소는 색채정보, 예를들면 RGB를 나타내는 3개의 밝기정보를 지니며 각각 8비트로 양자화된다. 이와 같이 구성된 영상정보는 그 정보량이 매우 방대하므로, 전송 또는 저장하기 위해서는 영상압축(또는 부호화)기술이 필요한데, 이는 주로 공간 및 시간영역에서의 중복정보를 제거하는 방법을 이용한다.In a digital imaging system, each frame of an image is sampled in units of pixels. The sample value representing the brightness of the pixel is quantized to 8 bits per pixel in the black and white image. In a color image, each pixel has three pieces of brightness information representing color information, for example, RGB, and is quantized to 8 bits. Since the image information thus constructed has a very large amount of information, an image compression (or encoding) technique is required to transmit or store the image information, which mainly uses a method of removing redundant information in the space and time domain.
일반적으로 화상압축방법에는 공간영역에서의 중복성을 제거하기 위한 프레임내 부호화(Interframe Coding)방법과 시간영역에서의 중복성을 제거하기 위한 프레임간 부호화(Interframe Coding)방법이 있다.In general, image compression methods include an interframe coding method for removing redundancy in a spatial domain and an interframe coding method for removing redundancy in a time domain.
프레임간 부호화에 이용되는 예측부호화기는 입력하는 영상신호를 직교변환(Orthogonal Transform) 및 양자화하는 수단과 양자화된 데이타를 가변장부호화하는 수단과 양자화된 데이타를 역양자화 및 역직교변환(Inverse Orthogonal Transform)하는 수단을 구비한다. 또한, 예측부호화기는 역양자화 및 역직교변환된 데이타를 영상프레임단위로 저장하는 프레임메모리수단과 프레임간 움직임추정 및 보상을 하기 위한 예측연산부를 구비한다.Predictive encoders used for inter-frame encoding are means for orthogonal transform and quantization of input video signals, means for variable-length encoding quantized data, and inverse orthogonal transform for quantized data. It is provided with a means to. In addition, the predictive encoder includes a frame memory means for storing inverse quantized and inverse orthogonal transformed data in an image frame unit, and a predictive calculator for interframe motion estimation and compensation.
이런 예측부호화장치는 디지탈 영상통신분야에 많이 적용되고 있는데, 기존의 TV방송방식(NTSC, PAL, SECAM 등)에서는 신호의 전송 대역폭이 6MHz 미만으로 화상의 샘플링주파수는 15MHz를 넘지 않아 기존의 TTL집적회로나 신호처리전용 집적회로들을 사용하여 상술에 예측부호화기를 구성하였다.Such a predictive encoding device is widely applied in the field of digital video communication. In the conventional TV broadcasting system (NTSC, PAL, SECAM, etc.), the transmission bandwidth of the signal is less than 6MHz and the sampling frequency of the image does not exceed 15MHz. The predictive encoder is constructed in the above by using a circuit or integrated circuits dedicated to signal processing.
그러나, 고품위 TV(HD-TV)의 경우는 그 신호형태(예를들면, 1125라인/60Hz:Hi-vison, 1250라인/50Hz:HD-MAC, 1050라인/59.94Hz:미국 GI, ATRC)에 따라 약간의 차이는 있지만 화소의 샘플링주파수는 50~75Hz 정도를 사용한다. 이와 같은 샘플링주파수를 갖는 고품위 TV용 영상신호는 그 데이타량이 방대하여 예측부호화를 위한 시스템에서 기존의 신호처리용 집적회로를 사용할 수 없는 문제가 발생한다.However, for high-definition television (HD-TV), the signal type (for example, 1125 lines / 60 Hz: Hi-vison, 1250 lines / 50 Hz: HD-MAC, 1050 lines / 59.94 Hz: US GI, ATRC) Although there are some differences, the sampling frequency of the pixel is about 50 ~ 75Hz. The high-definition TV video signal having such a sampling frequency has a large amount of data, which causes a problem that an existing signal processing integrated circuit cannot be used in a system for predictive encoding.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 화상신호를 다분할하여 병렬처리함으로써 방대한 데이타량을 갖는 고화질의 영상신호를 기존의 신호처리용 집적회로로 구성된 예측부호화기로 처리할 수 있도록 한 분할화상부호화방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to process a high quality video signal having a large amount of data by using a predictive encoder composed of a conventional integrated signal processing circuit by dividing and parallel processing the image signal. The present invention provides a segmentation image coding method that can be used.
본 발명의 다른 목적은, 화상신호를 다분할하여 병렬처리함으로써 방대한 데이타량을 갖는 고화질의 영상신호를 기존의 신호처리용 집적회로로 구성된 부호화기로 처리할 수 있는 분할화상부호화장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a segmentation image encoding apparatus capable of processing a high quality image signal having a large amount of data by an encoder composed of existing signal processing integrated circuits by dividing and parallel processing the image signals.
이와 같은 본 발명의 목적은, 영상신호를 부호화하는 방법에 있어서, 샘플링된 영상신호를 입력하는 단계와, 상기 입력되는 영상신호를 저장하는 단계와, 상기 저장된 영상신호중에서 화면에 표시되는 한 프레임의 유효화상을 다분할하여 여러개의 분할화상으로 나누는 유효화상분리단계와, 상기 여러개의 분할화상중에서 소정의 분할화상에 있는 화상신호와 그 분할화상에 인접하는 좌측 또는 우측의 다른 분할화상들내에 존재하면서 동시에 상기 소정의 분할화상에 인접하는 소정분량의 화상신호로 구성되는 2차화상을 형성하는 2차화상형성단계와, 상기 단계에서 형성되는 2차화상들의 화상신호를 출력하는 화상신호출력단계와, 상기 출력되는 2차화상들의 화상신호를 2차화상간격으로 절환하여 여러개의 저장수단에 나누어 저장하는 제2저장단계와, 상기 제2저장단계에서 저장된 데이타를 부호화하는 단계와, 부호화된 화상신호를 저장하는 제3저장단계를 포함하는 분할화상부호화방법에 의하여 달성된다.The object of the present invention is to provide a method of encoding a video signal, the method comprising: inputting a sampled video signal, storing the input video signal, and displaying one frame displayed on the screen among the stored video signals. The effective image separation step of dividing the effective image into multiple divided images, and the image signal present in a predetermined divided image among the divided images and in the other divided images on the left or right side adjacent to the divided image and simultaneously A secondary image forming step of forming a secondary image composed of a predetermined amount of image signals adjacent to the predetermined divided image, an image signal output step of outputting image signals of secondary images formed in the step, and A second storage step of converting the image signals of the output secondary images into secondary image intervals and dividing the image signals into multiple storage means And a third storage step of encoding the data stored in the second storage step and a third storage step of storing the encoded image signal.
본 발명의 다른 목적은, 영상신호를 부호화하는 장치에 있어서, 샘플링된 영상신호를 인가받아 프레임단위로 저장하며 각 프레임내의 영상신호중에서 화면에 표시되는 유효화상에 관한 화상신호를 소정의 분할화상에 맞추어 출력하는 제1저장수단과, 상기 제1저장수단의 출력신호를 상기 소정의 분할화상단위로 저장하는 제2저장수단과, 상기 제2저장수단에서 출력하는 화상신호를 부호화하는 수단과, 상기 부호화수단에서 출력하는 부호화된 화상신호를 저장하는 제3저장수단을 포함하는 분할화상부호 화상장치에 의하여 달성된다.Another object of the present invention is to provide a device for encoding a video signal, which receives a sampled video signal and stores it in units of frames. First storage means for matching and outputting, second storage means for storing the output signal of the first storage means in the predetermined divided image unit, means for encoding the image signal output from the second storage means, and This is achieved by a split image coded image device including third storage means for storing the encoded image signal output from the encoding means.
이하, 본 발명에 따른 분할화상부호화장치의 바림직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a split image coding apparatus according to the present invention will be described in detail.
고품위 TV의 경우에는 영상의 표본화주파수가 50~70MHz 정도이므로 15MHz를 넘지 않는 샘플링 주파수로 샘플링된 영상신호를 처리하는 종래의 예측부호화기로써 고품위 TV의 영상신호를 처리하기 위하여 병렬처리기법을 이용한다. 병렬처리(Parallel Processing)는 여러 개의 동일한 장치를 이용하여 동시에 신호를 처리하는 것으로서, 신호를 분할하여 분할된 각 부분을 여러장치에서 나누어 처리함으로써 신호처리를 고속화하는 것이다.In the case of high quality TV, since the sampling frequency of the image is about 50-70 MHz, the conventional predictive encoder is used to process the video signal sampled at the sampling frequency not exceeding 15 MHz, and the parallel processing technique is used to process the video signal of the high quality TV. Parallel processing is to process signals simultaneously using several identical devices. The parallel processing is to speed up signal processing by dividing a signal and processing each divided part in several devices.
본 발명의 일실시예에서는 병렬처리를 하기 위해 유효화상을 수직으로 5등분하는데 수직 5등분의 경우 샘플링주파수가 fS이면 분할된 화면을 예측부호화하는데 fS/5의 주파수에 해당하는 시간이면 그 신호처리가 가능하다. 또한, 고품위 TV의 영상신호를 포함한 통상의 영상신호는 수평귀선소거기간 및 수직귀선소거기간을 포함하기 때문에 때문에 유효화상이 화면에 표시되게 하는 유효주사율은 75% 내외이다.According to an embodiment of the present invention, an effective image is divided into five vertically for parallel processing. In the case of vertical five, the sampling frequency is f S, and when the time corresponding to the frequency of f S / 5 is predicted to be encoded. Signal processing is possible. In addition, since a normal video signal including a video signal of a high-definition TV includes a horizontal blanking period and a vertical blanking period, the effective scanning rate for displaying an effective image on the screen is about 75%.
따라서, 나머지 25%에 해당하는 시간을 활용하여 각 분할화상의 움직임추정에 대한 정확도를 높이는데 필요한 데이타를 각 분할화상의 좌·우에 추가로 할당된다. 고품위 TV의 수평유효화소수는 1900개 정도인데 일반적으로 좌·우로의 움직임추정을 위해서는 하나의 수평주사선에 대해 좌·우로 각각 16화소(Pixel)씩 필요하므로 겹쳐 읽어냄으로써 늘어나는 화소수가 수평주사선당 160개 이하로 되는 수직 5등분방식의 유효화상분할은 화상분할에서 적절하다. 분할화상부호화장치는 상술의 병렬처리를 이용하는 것으로 유효화상을 수직으로 5등분한 분할화상부호화장치의 구성 및 동작을 제1도를 참조하여 설명한다.Therefore, by using the remaining 25% of the time, data necessary to increase the accuracy of the motion estimation of each segmented image are additionally allocated to the left and right of each segmented image. The number of horizontal effective pixels of high-definition TV is about 1900. In general, 16 pixels (left and right) are needed for one horizontal scan line to estimate the movement to the left and right. Effective image division of the vertical five-division method that is described below is suitable for image division. The divisional image encoding apparatus uses the above-described parallel processing, and the structure and operation of the divisional image encoding apparatus that divides the effective image into five vertically will be described with reference to FIG.
제1도는 본 발명에 따른 분할화상부호화장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 제1도의 장치는 한 프레임의 영상신호를 소정의 방법에 따라 분할저장하는 화상분할저장수단과 분할저장된 화상신호를 부호화하는 예측부호화수단 및 부호화된 화상신호를 저장하는 저장수단으로 구성된다.1 is a block diagram showing an embodiment of a divided image encoding apparatus according to the present invention. The apparatus of FIG. 1 comprises image division storage means for dividing and storing a video signal of one frame according to a predetermined method, predictive encoding means for encoding the divided and stored image signal, and storage means for storing the encoded image signal.
화상분할저장수단은 제1프레임메모리(10)와 제1프레임메모리(10)에서 출력하는 화상신호를 다섯개의 단자로 절환출력하는 디멀티플렉스(Demultiplexer:DEMUX)(11)와 절환출력하는 화상신호를 저장하는 다섯개의 1/5프레임메모리(12~16)을 구비한다. 또한, 예측부호화수단은 다섯개의 1/5프레임메모리 각각에 개별적으로 연결되는 다섯개의 예측부호화기(17~21)로 구성되며, 각각의 예측부호화기(17~21)출력단자들은 저장수단인 버퍼(22)로 연결된다. 제1도에 도시된 1/5프레임메모리들은 위에서부터 차례대로 제1 1/5프레임메모리(12), 제2 1/5프레임메모리(13) 등으로 정하며, 예측부호화기들은 위에서부터 차례로 제1예측부호화기(17), 제2예측부호화기(18) 등으로 정한다.The image division storing means includes a demultiplexer (DEMUX) 11 for switching and outputting the image signal output from the first frame memory 10 and the first frame memory 10 to five terminals, and the image signal for switching output. Five five-fifth frame memories 12 to 16 are provided. In addition, the predictive encoding means comprises five predictive encoders 17 to 21 that are individually connected to each of five 1/5 frame memories, and each of the predictive encoders 17 to 21 output terminals is a buffer 22 that is a storage means. ). The 1/5 frame memories shown in FIG. 1 are defined as the first 1/5 frame memory 12, the second 1/5 frame memory 13, etc. in order from the top, and the predictive encoders are first predicted from the top in order. The encoder 17, the second predictive encoder 18, and the like are determined.
제2도는 화상분할방법을 나타낸 개념도이다. 제2도(a)는 수평귀선소거기간(h)과 수직귀선소거기간(v) 및 유효화상(e)으로 구성되는 일반적인 영상신호를 블록형태로 나타낸 것으로서, 일점괘선으로 구분되는 1~5는 분할화상을 나타낸 것이다. 제2도(b)는 1/5프레임메모리(12~16)에 저장되는 데이타들을 2차분할화상 A~E로 나타낸 것이다. 여기서, 굵은 실선과 가는 실선에 의하여 구분되는 α,β,γ는 각각 제2도(a)에서 일점괘선과 점선으로 구분되는 화상블록 α,β,γ와 동일한 것으로 움직임추정에 대한 정확도를 높이기 위하여 2차분할화상에 포함된 것이다. 예를들면, 2차분할화상 A에 있는 데이타 제2도(a)에서 분할화상 1에 있는 데이타와 그 우측의 분할화상 2내에서 일점괘선과 점선으로 구분되는 블록 β에 있는 데이타로 구성된다. 다른 2차 분할화상들도 상술의 2차분할화상 A와 유사한 방식으로 구성된다.2 is a conceptual diagram showing an image segmentation method. FIG. 2 (a) shows a general video signal composed of a horizontal blanking period (h), a vertical blanking period (v), and an effective image (e) in a block form, and is divided into one to five ruled lines. Indicates a split image. FIG. 2 (b) shows the data stored in the 1/5 frame memories 12 to 16 as secondary divided images A to E. As shown in FIG. Here, α, β, and γ, which are distinguished by a thick solid line and a thin solid line, are the same as the image blocks α, β, and γ, respectively, separated by a dotted line and a dotted line in FIG. 2 (a). It is included in the secondary split image. For example, the data in FIG. 2 (a) of the second divisional image A is composed of the data in the divisional image 1 and the data in the block β separated by a dotted line and a dotted line in the divisional image 2 on the right side thereof. The other secondary divided pictures are constructed in a similar manner to the secondary divided picture A described above.
또한, 제2도(c)는 제1프레임메모리(10)에 저장되어 있는 데이타에서 소정의 데이타들이 반복출력되도록 하는 타이밍도이다.FIG. 2C is a timing diagram for repeatedly outputting predetermined data from data stored in the first frame memory 10.
제1도의 장치에서 입력단자로 고품위 TV용 디지탈영상신호가 입력하면, 수평귀선소거기간 및 수직귀선소거기간에 관한 데이타와 TV화면에 표시되는 유효화상에 관한 데이타로 구성되는 디지탈영상신호는 제1프레임메모리(10)에 한프레임크기만큼 저장된다. 제1프레임메모리(10)에 저장되어 있는 제2도(a)의 데이타 중에서 유효화상에 해당하는 데이타(e)는 제2도(c)에 표시된 타이밍펄스에 따라 출력된다.When the digital video signal for high-definition TV is input to the input terminal of the apparatus of FIG. 1, the digital video signal composed of data about the horizontal blanking period and the vertical blanking period and data about the effective image displayed on the TV screen is obtained by the first terminal. One frame size is stored in the frame memory 10. Among the data of FIG. 2 (a) stored in the first frame memory 10, data e corresponding to an effective image is output in accordance with the timing pulse shown in FIG.
예를들면, 제2도(c)의 타이밍펄스 가가 소정의 제어부(도면에 표시되지 않음)로부터 출력하여 제1프레임메모리(10)에 인가되면, 제1프레임메모리(10)에 저장되어 있는 데이타중에서 분할화상1에 있는 데이타와 그 우측에 있는 분할화상2내에서 분할화상1에 인접한 블록 β내의 데이타 즉, 각 수평주사선당 16화소에 관한 데이타들이 출력된다. 제2도(c)의 타이밍펄스 나가 제1프레임메모리(10)에 인가되는 경우에는, 프레임메모리(10)내의 데이타중 분할화상2내에 있는 데이타와 그 좌측의 분할화상1내에서 분할화상2에 인접한 블록 α의 데이타 및 그 우측의 분할화상3내에서 분할화상2에 인접한 블록 γ의 데이타들이 출력된다. 제2도(b)에서 블록 α는 제2도(a)의 분할화상1 내의 블록 α는 제2도(a)의 분할화상1내의 블록 α와 동일한 것이며 제2도(a)와 (b)에 있는 블록 β의 경우도 서로 같은 화상블록이다. 이와 같은 방법으로 제2도(a)의 분할화상 1~5에 있는 데이타들에는 제2도(c)의 타이밍펄스에 맞추어 각 분할화상의 좌·우측 가장자리에 있는 인접블록으로부터 각 수평주사선당 16화소의 데이타들이 추가되며 제2도(b)와 같은 2차분할화상의 데이타들은 제1프레임메모리(10)로부터 출력된다. 제1프레임메모리(10)에서 타이밍펄스에 맞추어 출력되는 2차분할화상들의 데이타는 디멀티플렉스(11)내에서 절환되며, 절환에 의해 연결되는 1/5프레임메모리로 입력된다. 디멀티플렉스(11)의 절환방식은 제2도(b)에 도시한 2차분할화상 A~E 중에서 2차분할화상 A가 제1 1/5프레임메모리(12)에 저장되며 2차분할화상 B는 2 1/5프레임메모리(13)에 저장되는 것으로 2차분할화상 C~E의 경우에도 각각 하나의 1/5프레임메모리에 순차적으로 저장된다. 1/5프레임메모리들에 저장되는 2차분할화상 A~E의 화상신호는 각각의 예측부호화기에 입력되어 소정의 과정을 거치며 부호화된다.For example, when the timing pulse value in FIG. 2 (c) is output from a predetermined control unit (not shown) and applied to the first frame memory 10, the data stored in the first frame memory 10 is stored. The data in the divided image 1 and the data in the block? Adjacent to the divided image 1 in the divided image 2 on the right side thereof, that is, the data about 16 pixels per horizontal scan line, are output. When the timing pulse of Fig. 2 (c) is applied to the first frame memory 10, the data in the divided image 2 among the data in the frame memory 10 and the divided image 2 in the divided image 1 on the left side thereof. The data of the adjacent block? And the data of the block? Adjacent to the divided picture 2 are output in the divided picture 3 on the right side thereof. In FIG. 2 (b), block α is the block α in the divided image 1 of FIG. 2 (a) and the block α in the divided image 1 of FIG. 2 (a) is the same as that of FIG. 2 (a) and (b). In the case of the block β in the same picture block. In this manner, the data in the divided images 1 to 5 of FIG. 2 (a) include 16 per horizontal scan line from adjacent blocks at the left and right edges of each divided image in accordance with the timing pulse of FIG. The data of the pixels are added and the data of the secondary divided images as shown in FIG. 2 (b) are output from the first frame memory 10. The data of the secondary divided images output in accordance with the timing pulse in the first frame memory 10 are switched in the demultiplex 11 and input to the 1/5 frame memory connected by switching. In the switching method of the demultiplex 11, the secondary divided image A is stored in the first 1/5 frame memory 12 among the secondary divided images A to E shown in FIG. B is stored in the 2 1/5 frame memory 13 and is sequentially stored in one 1/5 frame memory even in the case of the secondary divided images C to E. FIG. The picture signals of the secondary divided pictures A to E stored in the 1/5 frame memories are input to respective prediction encoders and encoded through a predetermined process.
예측부호화기들(17~21)은 모두 동일한 구성을 갖는 것으로 제1 1/5프레임메모리(12)에서 출력하는 제2도(b)의 2차분할화상 A에 속하는 데이타는 제1예측부호화기(17)에 의하여 부호화된다. 다른 예측 부호화기(18~21)에서도 상술의 예측부호화기(17)와 동일한 방식으로 제2도(b)의 2차분할화상 B~E의 데이타들을 부호화하므로 제1예측부호화기(17)에서의 예측부호화만을 설명한다.The predictive encoders 17 to 21 all have the same configuration, and the data belonging to the secondary divided image A of FIG. 2 (b) output from the first 1/5 frame memory 12 are the first predictive encoder 17. Is encoded by The other predictive encoders 18 to 21 also encode the data of the secondary divided pictures B to E of FIG. 2 (b) in the same manner as the above-described predictive encoder 17, so that the predictive encoding in the first predictive encoder 17 is performed. Explain only.
제3도는 화상신호의 주사방법을 나타낸 도식으로 제3도(A)는 전체화상에 대한 래스트(Raster)주사를 나타낸 것이며, 제3도(b)는 N×N크기의 블록단위로 래스터주사하여 블록들을 1,2,…,m,m+1,…의 순서로 처리하는 것을 나타낸 것이다. 제3도(b)에서 보인 바와 같은 블록단위의 데이타처리방식은 예측부호화기에서 사용하는 것으로 본 발명의 분할화상부호화장치에서 사용되는 예측부호화기(17)의 구성 및 동작을 설명한다.FIG. 3 is a diagram showing a scanning method of an image signal. FIG. 3A shows a raster scan for the whole image. FIG. 3B shows a raster scan in units of N × N blocks. Block 1, 2,... , m, m + 1,... It shows the processing in the order of. A block-based data processing method as shown in FIG. 3 (b) is used in the predictive encoder, and the configuration and operation of the predictive encoder 17 used in the split image encoder according to the present invention will be described.
제4도의 장치는 제1도에 표시된 제1예측부호화기(17)로서, 샘플링된 화상신호를 직교변환하는 이산코사인변환부(31)와 그 출력신호를 양자화하는 양자화부(32) 및 양자화부(32)의 출력단에 연결되는 가변장부호화부(37)를 포함한다. 또한, 양자화부(32)의 출력단에 연결되는 역양자화부(33)는 그 출력신호를 역이산코사인변환부(34)로 전송하도록 연결된다.The apparatus of FIG. 4 is a first predictive encoder 17 shown in FIG. 1, which includes a discrete cosine transform unit 31 for orthogonally transforming a sampled image signal and a quantization unit 32 and a quantization unit for quantizing the output signal. And a variable length encoding unit 37 connected to the output terminal of the unit 32. In addition, the inverse quantization unit 33 connected to the output terminal of the quantization unit 32 is connected to transmit the output signal to the inverse discrete cosine transform unit 34.
상술의 샘플링된 화상신호를 인가받는 예측연산부(36)는 제2프레임메모리(35)에서 출력하는 신호를 인가받도록 연결되며 그 출력단자는 제1가산기(A1) 및 제2가산기(A2)에 연결된다. 제1가산기(A1)는 입력하는 샘플링된 화상신호 및 예측연산부 출력신호를 가산하여 상술의 이산코사인변환부(31)로 인가한다. 한편, 제2가산기(A2)는 역이산코사인변환부(34)와 제2프레임메모리(35)의 사이에 놓여 예측연산부(36) 출력신호와 역이산코사인변환부(34) 출력신호를 가산하여 제2프레임메모리(35)에 인가할 수 있도록 연결된다.The predictive operation unit 36 receiving the sampled image signal described above is connected to receive the signal output from the second frame memory 35, and its output terminal is connected to the first adder A1 and the second adder A2. . The first adder A1 adds the input sampled image signal and the predictive operator output signal and applies them to the discrete cosine transform unit 31 described above. On the other hand, the second adder A2 is placed between the inverse discrete cosine transform unit 34 and the second frame memory 35 to add the predictive operation unit 36 output signal and the inverse discrete cosine transform unit 34 output signal. It is connected to the second frame memory 35 so that it can be applied.
제4도에서, 제2도(b)의 2차분할화상 A에서 N×N크기의 블록으로 샘플링된 화상신호가 입력단자(a)를 통하여 예측부호화기에 입력하면, 이산코사인변환부(31) 및 양자화부(32)에 의하여 N×N블록의 변환계수로 양자화된 화상신호는 역양자화부(33) 및 역이산코사인변환부(34)에 의하여 역변환 및 역양자화되어 2차분할화상 A의 크기로 제2프레임메모리(35)에 저장된다. 제2프레임메모리(35)에 저장된 한프레임이전의 화상신호가 예측연산부(36)로 입력하면 예측연산부(36)는 다른 일측단자로 입력하는 현재 프레임의 2차분할화상 A에 관한 화상신호와 한프레임이전의 2차분할화상 A에 관한 화상신호를 이용하여 움직임추정 및 움직임보상을 실행한다.In FIG. 4, when the image signal sampled in the second divided image A in FIG. 2 (b) into a block of size N × N is input to the predictive encoder through the input terminal a, the discrete cosine transform unit 31 And the image signal quantized by the transform coefficient of the N × N block by the quantization unit 32 is inversely transformed and inversely quantized by the inverse quantization unit 33 and the inverse discrete cosine transform unit 34 to obtain the size of the secondary divided image A. The second frame memory 35 is stored in the second frame memory 35. When an image signal previous to one frame stored in the second frame memory 35 is input to the prediction operation unit 36, the prediction operation unit 36 inputs an image signal related to the secondary divided image A of the current frame input to the other one terminal. Motion estimation and motion compensation are performed by using the image signal relating to the second divided image A before the frame.
제5도는 움직임벡터추정을 나타내는 개념도로서, 블록일치방법(BMA:Block Matching Algorithm)을 이용하는 예측연산부(36)에서의 움직임벡터추정을 나타낸 것이다. 제5도의 전체블록은 2차분할화상A의 우측 가장자리에 있는 데이타로 구성된 검색영역으로서, 직선(1)의 좌측은 유효화상을 5개로 분할했을때의 1/5화상 즉, 분할화상 1의 일부분에 관한 데이타블록이며 직선(1)의 우측은 제1프레임메모리(10)로부터 우측에 인접한 분할화상의 데이타블록을 가로 16화소만큼씩 더 읽어내어 형성되는 화상블록 β의 일부분에 관한 데이타블록이다. 블록일치방법에서는 N×N블록내의 모든 화소들이 동일한 방향으로 움직인다고 가정하여 주어진 검색영역(N+2L)×(N+2L)(여기서 L은 허용된 변위(또는 벡터)의 최대크기)내에서 현재프레임내의 블록과 이전프레임내의 블록사이에서의 차이가 최소화되는 움직임벡터를 추정하여 움직임보상에 사용한다. 즉, 현재 플레임내의 블록 a와 이전프레임내의 블록 b가 동일한 데이타로 구성되는 블록이라고 하면, 벡터 d는 움직임추정에 이용되는 정보이다.5 is a conceptual diagram illustrating a motion vector estimation, and shows a motion vector estimation in the prediction operation unit 36 using a block matching algorithm (BMA). The entire block of FIG. 5 is a search area composed of data on the right edge of the secondary divided image A. The left side of the straight line 1 is a 1/5 image when the effective image is divided into five, that is, a part of the divided image 1 The right side of the straight line 1 is a data block relating to a part of the picture block β formed by further reading data blocks adjacent to the right from the first frame memory 10 by 16 pixels horizontally. In the block matching method, assuming that all pixels in an N × N block move in the same direction, the current is within a given search area N + 2L × (N + 2L), where L is the maximum size of the allowed displacement (or vector). The motion vector minimizes the difference between the block in the frame and the block in the previous frame and uses the motion compensation. That is, if block a in the current frame and block b in the previous frame are blocks composed of the same data, the vector d is information used for motion estimation.
제5도에서 블록 a와 그 정보값이 가장 유사한 블록 b가 분할화상 1과 화상블록 β의 경계선상에 걸쳐있는 데이타블록인 경우, 검색영역이 제5도의 점선(1) 우측만으로 구성되면 잘못된 움직임추정을 한다.In the case where block b, which has the most similar information to block a in FIG. 5, is a data block that spans the boundary between the segmented image 1 and the image block β, an incorrect movement is made when the search area consists only of the right side of the dotted line 1 of FIG. Make an estimate.
반면에 검색영역이 제5도의 전체블록이라면 한프레임이전의 데이타일치블록 b를 정확히 찾아낼 수 있다. 따라서 예측연산부(36)는 화면을 분할하지 않았을때와 거의 동일한 움직임추정을 하고, 움직임추정에 의해 발생하는 움직임벡터를 이용하여 이전프레임의 데이타에 대하여 움직임보상을 실시한다.On the other hand, if the search area is the entire block of FIG. 5, the data matching block b before one frame can be accurately found. Therefore, the predictive calculation unit 36 makes a motion estimation almost the same as when the screen is not divided, and performs motion compensation on the data of the previous frame by using the motion vector generated by the motion estimation.
예측연산부(36)에서 출력되는 움직임보상된 화상신호가 제2가산기(A2)로 인가되면, 제2가산기(A2)에서는 움직임보상된 화상신호를 역양자화 및 역변환된 화상신호를 가산하여 그 결과를 출력하며 출력데이타는 제2프레임메모리(35)에 저장된다 또한, 제1가산기(A1)에서 입력단자(a)를 통하여 입력되는 화상신호와 예측연산부(36)로부터 출력하는 움직임보상된 화상신호를 차분신호를 생성하여 출력하면, 이산코사인변환부(31) 및 양자화부(32)에 의해 양자화된 변환계수 형태의 차분신호데이타는 허프만코드(Huffman Code) 등을 이용하는 가변장부호화부(37)에서 부호화된다. 제1예측부호화기(17)의 가변장부호화부(37)에서 부호화되어 출력하는 화상신호는 버퍼(22)에 저장된다. 이와 동일한 방식으로 부호화되는 예측부호화기(18~21)의 출력신호 즉, 부호화된 영상신호는 버퍼(22)에 저장된다. 예측부호화기(17~21)의 출력신호는 버퍼(22)에서 프레임단위로 저장되며 버퍼(22)로부터 출력되어 복호화기등의 시스템으로 보내진다. 따라서, 고품위 TV용 화상신호를 5개의 영역으로 분할하여 그 각각의 영역에 대한 예측부호화를 함으로써 하나의 예측부호화기로 고품위 TV용 화상신호 전체를 부호화하는 소요되는 시간의 1/5에 해당하는 시간만으로 전체 화상신호를 부호화한다.When the motion compensated image signal output from the predictive calculation unit 36 is applied to the second adder A2, the second adder A2 adds the inversely quantized and inversely transformed image signal to the motion compensated image signal and obtains the result. The output data is stored in the second frame memory 35. The video signal inputted from the first adder A1 through the input terminal a and the motion compensated image signal output from the predictive calculator 36 are output. When the differential signal is generated and output, the differential signal data in the form of transform coefficients quantized by the discrete cosine transform unit 31 and the quantization unit 32 is converted by the variable length encoder 37 using a Huffman code or the like. Is encoded. The image signal encoded and output by the variable length encoder 37 of the first predictive encoder 17 is stored in the buffer 22. The output signals of the predictive encoders 18 to 21 that are encoded in the same manner, that is, the encoded video signals, are stored in the buffer 22. The output signals of the predictive encoders 17 to 21 are stored in the buffer unit in units of frames, and are output from the buffer 22 and sent to a system such as a decoder. Therefore, by dividing the high-definition TV image signal into five regions and performing predictive encoding on each region, only one fifth of the time required to encode the entire high-definition television image signal with one predictive encoder is obtained. Encode the whole image signal.
상술의 일 실시예에서는 유효화상을 수직 5등분한 시스템을 구현하였으나 다른 유효화상 분할방식도 본 발명의 범주내에서 가능하다.In the above-described embodiment, a system in which the effective image is divided into five vertical parts is implemented, but other effective image division methods are possible within the scope of the present invention.
상기와 같은 본 발명은, 고화질의 영상신호를 부호화하는 시스템에서, 기존의 신호처리용 집적회로로 구성되는 다수의 예측부호화기를 이용하여 고화질의 화상신호를 부호화할 수 있는 효과가 있다. 또한 각각의 예측부호화기에서 발생하는 화상데이타 압축효과율의 저하를 막을 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of encoding a high quality image signal by using a plurality of predictive encoders configured as a conventional integrated signal processing circuit. In addition, there is an effect that can prevent the degradation of the image data compression effect rate generated in each predictive encoder.
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