KR100229533B1 - Improved image decoding system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복원된 각 프레임의 표준편차를 이용한 이전 소정시간 동안의 다수의 프레임의 단시간 통계에 의거하여 원신호로 복원된 영상의 복잡도를 산출하고, 그 산출결과에 따라 원신호로 복원된 다음 영상신호의 고주파 성분을 적응적으로 제거함으로써 양자화 오차로 인한 화질열화를 억제하는 데 적합한 영상 복호화 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 영상 복원수단으로 부터 제공되는 복원된 프레임 각각에 대해 그 주파수 분석을 통해 통계적 특성을 나타내는 픽셀들의 평균값을 이용하여 표준편차를 추출하는 통계적 특성 산출 블록; 통계적 특성 산출 블록으로 부터 제공되는 이전에 복원된 기설정된 소정시간 동안의 각 프레임에 대한 복수의 표준편차값을 저장하고, 이 저장된 복수의 표준편차값들의 평균값을 산출하며, 이 산출된 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교를 통해 현재 복원된 프레임의 복잡도를 산출하고, 산출된 복잡도에 근거하여 현재 복원된 프레임에 대한 필터링 제어신호를 발생하는 제어 블록; 발생된 필터링 제어신호에 따라 결정되는 필터계수에 의거하여 현재 복원된 프레임을 필터링하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 복원된 프레임을 발생하는 대역제한 수단; 및 복원된 프레임 신호를 아날로그 변환수단에 제공하는 적어도 두 개의 경로를 포함하며, 제어 블록으로 부터 제공되는 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교결과에 의거하여 발생하는 절환 제어신호에 응답하여 복원된 프레임 신호를 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하거나 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하는 스위칭 블록을 포함함으로써, 복원된 재생영상에서 나타나는 양자화 오차로 인한 화질열화를 효과적으로 감소시킬 수 있다.According to the present invention, the complexity of an image reconstructed into an original signal is calculated on the basis of short-time statistics of a plurality of frames for a predetermined period of time using the standard deviation of each reconstructed frame, The present invention relates to an image decoding system suitable for suppressing image deterioration due to a quantization error by adaptively removing a high frequency component of a signal, A statistical characteristic calculating block for extracting a standard deviation using an average value of pixels representing statistical characteristics through a statistical characteristic calculating block; Storing a plurality of standard deviation values for each frame for a predetermined predetermined time that has been previously restored, provided from the statistical characteristic calculation block, calculating an average value of the stored plurality of standard deviation values, A control block for calculating a complexity of a currently reconstructed frame through comparison with a standard deviation value of the reconstructed frame and generating a filtering control signal for a frame reconstructed based on the calculated complexity; A band limitation unit for filtering a currently reconstructed frame based on a filter coefficient determined in accordance with the generated filtering control signal and limiting a pass band thereof to generate a reconstructed frame from which a high frequency component is removed; And at least two paths for providing the reconstructed frame signal to the analog conversion means, wherein the response to the switching control signal generated based on the comparison result between the average value provided from the control block and the standard deviation value of the currently reconstructed frame And a switching block for providing the reconstructed frame signal to the digital / analog conversion means or providing the reconstructed frame signal from which the high-frequency component has been removed to the digital / analog conversion means. Thus, image quality deterioration due to quantization error Can be effectively reduced.

Description

개선된 영상 복호화 시스템Improved Image Decoding System

본 발명은 부호화된 영상신호를 복호화하는 영상 복호화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축 부호화된 영상 비트스트림을 복호화할 때, 소정시간 동안의 다수의 복원 프레임 신호에 대한 표준편차(분산값)를 이용하여 영상의 복잡도를 검출하고, 이 검출된 복잡도를 참조하여 복호화후에 양자화 오차로 인해 야기되는 영상의 화질열화를 보상하는 데 적합한 개선된 영상 복호화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a video decoding system for decoding an encoded video signal, and more particularly, to a video decoding system for decoding a video signal having a standard deviation (dispersion value) for a plurality of restored frame signals for a predetermined time The present invention relates to an improved image decoding system suitable for detecting a complexity of an image and compensating for deterioration in image quality caused by a quantization error after decoding based on the detected complexity.

압축 부호화된 영상신호의 복호화에 대한 일반적인 방법으로 MPEG-1, MPEG-2(이 권고안의 공식명칭은 ITU-T Rec.H222.0|ISO/IEC 13818)가 널리 알려져 있다. 이와 같은 권고안은 영상신호의 복호화시, 입력되는 영상 스트림(Stream)이 MPEG에서 규정하는 포맷에 맞으므로 이 포맷대로 복호화하는 장치를 설계하면 된다.MPEG-1 and MPEG-2 (the official name of this recommendation is ITU-T Rec.H222.0 | ISO / IEC 13818) are widely known as general methods for decoding compression-encoded video signals. In such a recommendation, when a video signal is decoded, an input video stream conforms to a format defined by MPEG, so that a device for decoding in accordance with this format may be designed.

그러나, 이 과정에서는 일반적으로 복호화 방법을 권고하고 있으므로 복호화시의 효율적인 복호화기의 구현방법이나 장치등은 도처에서 아직도 활발히 연구되고 있는 분야이다.However, since a general decryption method is recommended in this process, an efficient method and apparatus for decoding the decryption are still actively studied all over the place.

도1은 이러한 전형적인 영상 복호화 시스템의 블록구성도이다. 동도면에 도시된 바와 같이, 시스템 복호화 시스템을 통해 분리되어 입력되는 부호화된 영상신호의 비트 스트림은 수신버퍼(101)에 입력되어 저장된다. 수신버퍼(101)에 저장되는 비트 스트림은 복호화 타이밍에 동기되어 소정의 시간간격으로 가변길이 복호화부(102)로 제공되어 송신측 영상 부호화 시스템에서의 가변길이 부호화의 역과정인 가변길이 복호화 과정을 거치게 된다.1 is a block diagram of a typical image decoding system. As shown in the figure, the bit stream of the encoded video signal separated and input through the system decoding system is input to and stored in the reception buffer 101. The bit stream stored in the reception buffer 101 is supplied to the variable length decoding unit 102 at predetermined time intervals in synchronization with the decoding timing and is subjected to a variable length decoding process which is an inverse process of variable length coding in the transmission side image coding system .

여기서 얻어지는 양자화된 스트림(즉, 양자화된 DCT 변환계수)과 움직임벡터들(움직임 변위)은 각각 분리되며, 분리된 양자화된 스트림(양자화된 DCT 변환계수)은 다음단의 역양자화기(103)로 제공되어 역양자화되고, 움직임벡터들은 움직임 보상을 위해 후술되는 움직임 보상부(104)로 제공된다.(Quantized DCT transform coefficients) and motion vectors (motion displacements) obtained therefrom are separated from each other, and the separated quantized streams (quantized DCT transform coefficients) are supplied to the next-stage inverse quantizer 103 And the motion vectors are provided to the motion compensation unit 104, which will be described later, for motion compensation.

그런다음, 역양자화부(103)를 통해 역양자화된 DCT 변환계수들은 역 DCT부(105)로 제공된다. 역 DCT 부(105)에서는, 송신측 영상 부호화 시스템내의 DCT 과정의 역과정, 즉 역이산 코사인 변환을 이용하여, DCT 변환 계수들을 역 DCT 변환함으로써, 압축 부호화 이전의 원신호(즉, 현재 프레임과 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 이용한 차분신호)로 변환된다. 즉, 역 DCT 부(105)에서 출력되는 원신호로 복원된 신호는 현재 프레임과 이전 프레임간의 움직임 추정/보상을 통해 얻어진 예측 프레임과 현재 프렘임간의 차분신호이다.Then, the DCT transform coefficients, which are inversely quantized through the inverse quantization unit 103, are provided to the inverse DCT unit 105. The inverse DCT unit 105 performs inverse DCT on the DCT transform coefficients using an inverse process of the DCT process in the transmission side image encoding system, that is, the inverse discrete cosine transform, A difference signal using motion estimation and compensation using the previous frame). That is, the reconstructed signal of the original signal output from the inverse DCT unit 105 is a difference signal between the current frame and the current frame and the prediction frame obtained through motion compensation / compensation between the current frame and the previous frame.

따라서, 영상 복호화 시스템에서는 역 DCT 부(105)로 부터의 차분신호와 후술되는 움직임 보상부(104)에서 제공되는 움직임 보상된 프레임 신호(즉, 움직임벡터들을 이용하여 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 복원된 이전 프레임을 재구성한 프레임)를 가산기(106)를 통해 가산함으로써 원신호로 복원된 영상 프레임을 만들어 낸다.Therefore, in the video decoding system, the differential signal from the inverse DCT unit 105 and the motion compensated frame signal provided from the motion compensation unit 104 (that is, supplied from the frame memory 107 using the motion vectors) The frame reconstructed from the reconstructed previous frame) is added through the adder 106 to generate a reconstructed image frame as the original signal.

다음에, 가산기(106)로부터 제공되는 원신호로 복원된 영상 프레임 신호는 프레임 메모리(107)에 저장되며, 이 저장된 영상신호는 디스플레이를 위해 D/A 변환부(108)를 통해 아날로그 신호로 변환된 다음, 도시 생략된 디스플레이측으로 전송될 것이다. 또한, 프레임 메모리(107)에 저장된 복원된 영상 프레임 신호는 시간적으로 연속하는 다음 프레임의 움직임 보상을 위해 움직임 보상부(104)로 제공된다. 따라서, 이러한 과정을 통해 복원된 영상 프레임이 연속적으로 움직임 보상부(104)로 제공되므로써, 시간적으로 연속되는 프레임간의 움직임 보상이 수행될 수 있다.Next, the image frame signal restored by the original signal provided from the adder 106 is stored in the frame memory 107, and the stored image signal is converted into an analog signal through the D / A converter 108 for display And then transmitted to the display side not shown. In addition, the reconstructed image frame signal stored in the frame memory 107 is provided to the motion compensation unit 104 for motion compensation of a temporally continuous next frame. Accordingly, the reconstructed image frame is continuously provided to the motion compensator 104 through this process, so that motion compensation between temporally successive frames can be performed.

한편, 움직임 보상부(104)는 프레임 메모리(107)에 저장된 이전 프레임과 가변길이 복호화부(102)의 움직임벡터(또는 변위)에 근거하여 이전 프레임으로 부터 현재 프레임의 움직임을 보상, 즉 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 복원된 이전 프레임을 움직임벡터만큼 이동시켜 얻은 재구성된 프레임 신호를 생성하며, 이러한 재구성된 프레임 신호를 움직임 보상된 프레임신호로써 가산기(106)로 제공한다.On the other hand, the motion compensation unit 104 compensates for the motion of the current frame from the previous frame based on the previous frame stored in the frame memory 107 and the motion vector (or displacement) of the variable length decoding unit 102, And provides the reconstructed frame signal as a motion compensated frame signal to the adder 106. The adder 106 adds the reconstructed frame signal to the reconstructed frame signal.

따라서, 가산기(106)에서는 움직임 보상부(104)로 부터의 움직임 보상된 영상 프레임 신호와 상기한 역 DCT 부(105)로 부터의 차분신호를 가산함으로써, 연속하는 복원된 프레임 신호를 발생하여 프레임 메모리(107)에 제공한다.Therefore, the adder 106 adds the motion compensated image frame signal from the motion compensating unit 104 and the difference signal from the inverse DCT unit 105 to generate a continuous reconstructed frame signal, And supplies it to the memory 107.

다른한편, 상술한 바와같은 형태의 일반적인 영상신호 복호화 시스템은 기존의 MPEG-1, MPEG-2 권고안에 잘 언급되어 있다.On the other hand, a general video signal decoding system of the above-described type is well known in the existing MPEG-1 and MPEG-2 Recommendations.

그리고, 수신채널을 통해 수신되어 수신버퍼(101)에 저장된 부호화된 비트 스트림은 복호화 시점이 되면 복호화를 시작하는 데, 이러한 복호화 시점은 송신측의 영상 부호화 시스템에서 전송되는 특정한 파라메타를 추출하여 결정되고, 복호화 시점은 수신버퍼(101)의 크기와 관계되며, 수신버퍼(101)의 오동작(Overflow, Underfolw)이 발생되지 않도록 결정된다.The encoded bitstream received through the reception channel and stored in the reception buffer 101 is decoded at a decoding time point. The decoded time point is determined by extracting a specific parameter transmitted from the transmission side image encoding system , The decryption time point is related to the size of the reception buffer 101 and it is determined that a malfunction (overflow, underfolw) of the reception buffer 101 does not occur.

예를들어, 수신되는 영상 비트 스트림에 에러가 없고, 시간적으로 스트림이 동일한 전송율로 입력되는 이상적인 채널이라고 가정한다면, 수신버퍼(101)의 오동작은 발생되지 않을 것이다.For example, assuming that there is no error in the received video bit stream and that the stream is an ideal channel input at the same transmission rate in time, a malfunction of the receiving buffer 101 will not occur.

그러나, 송신측 영상 부호화 시스템에서의 부호화시에 발생되는 비트량은 각 프레임마다 다를 수밖에 없다. 즉, 영상이 매우 복잡한 경우 부호화후에 상대적으로 많은 비트량이 발생되고, 영상이 단순한 경우 부호화후에 상대적으로 적은 비트량이 발생되는 데, 이러한 이유 때문에 영상 부호화 시스템에서는 출력측 전송버퍼의 용량과 전송율 등을 고려하여 양자화 스텝 사이즈를 조절함으로써 비트 발생량을 적절하게 조절하게 된다.However, the amount of bits generated at the time of encoding in the transmission side image encoding system is different for each frame. That is, when the image is very complex, a relatively large amount of bits is generated after the encoding, and when the image is simple, a relatively small amount of bits are generated after the encoding. For this reason, in the image encoding system, considering the capacity and the transmission rate of the output- By adjusting the quantization step size, the bit generation amount is appropriately adjusted.

다시말해, 송신측의 부호화 시스템에서 부호화를 위해 입력되는 영상이 비교적 복잡한 영상인 경우 부호화후의 비트발생량이 많아지게 되는데, 영상 부호화 시스템에서는 전송버퍼의 용량과 전송율 등을 고려하여 양자화 스텝 사이즈 조절을 위한 양자화 파라메터(QP)값을 크게 함으로써 비트 발생량을 제한한다. 이와 반대로, 송신측의 부호화 시스템에서 부호화를 위해 입력되는 영상이 비교적 단순한 영상인 경우 부호화후의 비트발생량이 적어지게 되는데, 이 경우 영상 부호화 시스템에서는 양자화 파라메터(QP)값을 작게 함으로써, 비트 발생량을 조절한다.In other words, when the image to be encoded is a relatively complex image in the transmission side encoding system, the amount of bits after encoding becomes large. In the image encoding system, the size of the quantization step size Limiting the bit generation amount by increasing the quantization parameter (QP) value. On the other hand, if the image to be encoded is a relatively simple image in the transmission-side encoding system, the amount of bits after encoding becomes small. In this case, in the image encoding system, by decreasing the quantization parameter (QP) do.

한편, 상술한 바와같이 영상의 복잡도에 기인하는 비트 발생량 및 전송율 등을 고려하여 결정되는 양자화 파라메터에 따라 양자화되는 영상신호가 큰값의 양자화 파라메터로 양자화되는 경우, 재생측의 복원화질에서 양자화 오차로 인한 화질열화, 즉 화면을 잘게 나눈 것이 눈에 띄는 블로킹 현상으로 인한 화질열화가 야기된다. 특히, 이러한 양자화 오차는 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분에 주로 많이 나타나는 데, 이러한 영상을 그대로 재생한다면 필연적으로 화질열화가 심한 영상을 볼 수밖에 없을 것이다. 따라서, 이러한 고주파 성분에 주로 많이 분포하는 양자화 오차를 제거할수만 있다면 보다 자연스러운 화질을 갖는 영상의 재현이 가능할 것이다.On the other hand, when an image signal quantized according to a quantization parameter determined in consideration of a bit generation amount and a transmission rate due to image complexity is quantized into a quantization parameter of a large value as described above, Deterioration in image quality, that is, deterioration in image quality due to blocking phenomenon that is conspicuous when the screen is finely divided is caused. In particular, such a quantization error mainly appears in a high frequency component relatively insensitive to human visual characteristics. If such an image is reproduced as it is, it is inevitable that an image with deteriorated image quality will inevitably be seen. Therefore, it is possible to reproduce an image having a more natural image quality if quantization error mainly distributed in a high frequency component can be removed.

따라서, 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 복원된 각 프레임의 표준편차를 이용한 이전 소정시간 동안의 다수의 프레임의 단시간 통계에 의거하여 원신호로 복원된 영상의 복잡도를 산출하고, 그 산출결과에 따라 원신호로 복원된 영상신호의 고주파 성분을 적응적으로 제거함으로써 양자화 오차로 인한 화질열화를 억제할 수 있는 개선된 영상 복호화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for calculating a complexity of an image reconstructed from an original signal based on short-time statistics of a plurality of frames during a previous predetermined time using a standard deviation of each reconstructed frame, And an object of the present invention is to provide an improved image decoding system capable of suppressing deterioration of image quality due to quantization error by adaptively removing high frequency components of a video signal reconstructed according to a result of the calculation.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 부호화된 영상 비트 스트림에 가변길이 복호화, 역양자화, 역 DCT 및 움직임 보상기법을 적용하여 부호화전의 원신호로 복원하는 영상 복원수단 및 복원된 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환하여 디스플레이측에 제공하는 디지탈/아날로그 변환수단을 구비한 영상 복호화 시스템에 있어서, 상기 영상 복원수단으로 부터 제공되는 복원된 프레임 각각에 대해 그 주파수 분석을 통해 통계적 특성을 나타내는 픽셀들의 평균값을 이용하여 표준편차를 추출하는 통계적 특성 산출 블록; 상기 통계적 특성 산출 블록으로 부터 제공되는 이전에 복원된 기설정된 소정시간 동안의 각 프레임에 대한 복수의 표준편차값을 저장하고, 이 저장된 복수의 표준편차값들의 평균값을 산출하며, 이 산출된 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교를 통해 상기 현재 복원된 프레임의 복잡도를 산출하고, 상기 산출된 복잡도에 근거하여 상기 현재 복원된 프레임에 대한 필터링 제어신호를 발생하는 제어 블록; 상기 발생된 필터링 제어신호에 따라 결정되는 필터계수에 의거하여 상기 현재 복원된 프레임을 필터링하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 복원된 프레임을 발생하는 대역제한 수단; 및 상기 복원된 프레임 신호를 상기 아날로그 변환수단에 제공하는 적어도 두 개의 경로를 포함하며, 상기 제어 블록으로 부터 제공되는 상기 평균값과 상기 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교결과에 의거하여 발생하는 절환 제어신호에 응답하여 상기 복원된 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하거나 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하는 스위칭 블록을 더 포함하는 개선된 영상 복호화 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image decoding apparatus including an image restoration unit for restoring an original image signal before coding by applying a variable length decoding, an inverse quantization, an inverse DCT, and a motion compensation technique to an encoded image bitstream, And a digital-to-analog conversion means for converting the digital image signal into a digital image signal and providing the digital image signal to a display side, wherein the average value of the pixels representing the statistical characteristics is used for the reconstructed frames provided from the image reconstructing means A statistical characteristic calculation block for extracting a standard deviation; Storing a plurality of standard deviation values for each frame for a predetermined period of time previously restored provided from the statistical characteristic calculation block, calculating an average value of the stored plurality of standard deviation values, A control block for calculating a complexity of the currently reconstructed frame through comparison with a standard deviation value of a currently reconstructed frame and generating a filtering control signal for the currently reconstructed frame based on the calculated complexity; A band limitation unit for filtering the currently recovered frame based on a filter coefficient determined according to the generated filtering control signal and limiting a pass band thereof to generate a reconstructed frame from which a high frequency component is removed; And at least two paths for providing the reconstructed frame signal to the analog conversion means, wherein the at least two paths are generated based on a result of comparison between the average value provided from the control block and the standard deviation value of the currently reconstructed frame Further comprising a switching block for providing the reconstructed frame signal to the digital / analog conversion means in response to a switching control signal or for providing a reconstructed frame signal from which the high-frequency component has been removed to the digital / analog conversion means, System.

제1도는 종래의 전형적인 영상 복호화 시스템의 블록구성도,FIG. 1 is a block diagram of a conventional image decoding system,

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 영상 복호화 시스템의 블록구성도,FIG. 2 is a block diagram of an improved image decoding system according to a preferred embodiment of the present invention;

제3도는 본 발명에 따라 복원된 영상이 복잡도가 큰 영상일 때 일예로서 8×8 픽셀 블록에 대하여 하나의 고정된 레벨로 결정되는 고주파 성분 제한을 위한 결정 영역을 도시한 도면,FIG. 3 is a diagram showing a decision area for limiting a high frequency component, which is determined as one fixed level with respect to an 8 × 8 pixel block, as an example when the reconstructed image according to the present invention is a complex image;

제4도는 본 발명에 따라 복원된 영상이 복잡도가 큰 영상일 때 일예로서 8×8 픽셀 블록에 대하여 그 복잡도에 의거하여 적응적으로 결정되는 고주파 성분 제한을 위한 결정 영역을 도시한 도면,FIG. 4 is a diagram illustrating a decision area for a high-frequency component restriction that is adaptively determined based on the complexity of an 8 × 8 pixel block as an example when the reconstructed image is an image having a high complexity,

제5도는 본 발명에 따라 일예로서 8×8 픽셀 블록에 대한 예시도,FIG. 5 is an illustration of an 8x8 pixel block as an example according to the present invention,

제6도는 본 발명에 따른 일예로써 차수가 7인 1차원 저역 통과 필터계수를 도시한 예시도,FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a one-dimensional low-pass filter coefficient having an order of 7 as an example according to the present invention,

제7도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일예로서 (0,4) 위치에서의 수평 방향 필터링과(3,0) 위치에서의 수직 방향 필터링 과정을 도시한 예시도,FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating horizontal filtering at a (0, 4) position and vertical filtering at a (3, 0) position according to another embodiment of the present invention,

제8도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일예로써 3×3 차수의 2차원 저역 통과 필터계수를 도시한 예시도,FIG. 8 is an example of a 3 × 3-order two-dimensional low-pass filter coefficient according to another embodiment of the present invention,

제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일예로써 (3,3) 위치에서의 2차원 필터링 과정을 도시한 예시도,FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating a two-dimensional filtering process at (3,3) position as an example according to another embodiment of the present invention;

제10도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2도에 도시된 대역제한 블록의 세부적인 블록구성도.FIG. 10 is a detailed block diagram of a bandwidth limiting block shown in FIG. 2 according to another embodiment of the present invention; FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

101 : 수신버퍼 102 : 가변길이 복호화기101: Receive buffer 102: Variable length decoder

103 : 역양자화부 104 : 움직임 보상부103: Inverse quantization unit 104: Motion compensation unit

105 : 역DCT 106 : 가산기105: inverse DCT 106: adder

107 : 프레임 메모리 108 : D/A 변환기107: frame memory 108: D / A converter

210 : 통계적 특성 산출 불록 220 : 제어블록210: statistical characteristic calculation block 220: control block

230 : 대역제한 블록 240 : 스위칭 블록230: Band limiting block 240: Switching block

1141 : DCT 블록 1143 : 양자화 블록1141: DCT block 1143: Quantization block

1145 : 주파수 선택기 1147 : 역양자화 블록1145: Frequency selector 1147: Inverse quantization block

1149 : IDCT 블록1149: IDCT block

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 가변길이 복호화, 역양자화, 역 DCT 등을 통해 부호화 이전의 원신호로 복원된 영상신호가 복잡한 영상을 갖는 것인지 또는 단순한 영상을 갖는 것인지를 판단하여 복잡한 영상인 것으로 판단되는 경우, 복원된 영상신호에서 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 적응적으로 제거함으로써, 양자화 오차로 인한 화질열화를 방지하고자 하는 것으로, 복원된 영상신호의 복잡도 산출은 영상의 공간 복잡도 산출을 이용하며, 영상의 공간 복잡도는 복원된 각 프레임의 픽셀값 평균 및 표준편차와 복원된 각 프레임의 평균과 표준편차에 근거한 이전 소정시간 동안의 다수의 프레임의 단시간 통계를 이용한다.In the present invention, when it is judged that the video signal reconstructed by the original signal before coding through the variable length decoding, inverse quantization and inverse DCT is a complex video or a simple video, In order to prevent deterioration of image quality due to a quantization error by adaptively removing high frequency components relatively insensitive to human visual characteristics in a video signal, the complexity of the reconstructed video signal is calculated by calculating the spatial complexity of the image, The spatial complexity of the frames is obtained by using the short-term statistics of a plurality of frames for a predetermined time based on the average and standard deviation of pixel values of each frame and the average and standard deviation of each frame reconstructed.

통상적으로, 영상신호의 공간 복잡도는 부호화할 영상신호의 정보량에 관계되며, 이러한 복잡도는 여러 가지 방법으로 계산할 수 있으나, 바람직한 방법중의 하나로는 예를들면 영상신호의 분산값(표준편차) 이용을 들 수 있다. 이것은 만일 분산값이 큰 경우에는 DCT 를 수행한 결과의 값이 고주파 성분을 많이 포함할 것이므로 변화계수의 분포가 데이터를 압축하는 데 부적절하게 되기 때문이다.Generally, the spatial complexity of a video signal is related to the amount of information of a video signal to be encoded. Such complexity can be calculated by various methods. One of the preferable methods is, for example, the use of a variance value (standard deviation) . This is because, if the variance value is large, the result of performing the DCT will include many high-frequency components, so that the distribution of the coefficient of variation becomes inadequate to compress the data.

이상적으로 압축하는 데 좋은 영상은 고주파 성분이 존재하지 않고 단지 DCT 성분만 존재하는 경우로서 변환된 계수의 분포는(0,0)의 위치에 있는 한 값만이 있게 된다. 만일 분산값이 큰 경우에는 움직임 보상이 제대로 수행되지 않을 수도 있어, 움직임 보상된 영상의 구조가 부호화하기에 적절하지 않게 된다. 따라서, 이와같은 영상의 공간 복잡도가 큰 영상신호는 부호화하는 과정에서 필연적으로 양자화 오차가 많이 발생하고, 반대로 공간 복잡도가 작은 영상신호는 상대적으로 양자화 오차가 적게 발생한다. 그러므로, 이러한 점을 고려한다면 복원된 영상신호의 복잡도를 부호화시의 영상의 복잡도로서 간주하기에 충분하다고 할 수 있을 것이다. 즉, 부호화시의 영상신호의 복잡도는 복호화 시스템에서 출력되는 복원된 영상신호의 복잡도를 이용하여 충분히 예측할 수 있다.Ideally, a good image for compression is a case where there is no high frequency component but only a DCT component, and the distribution of the transformed coefficients is only one value at the position of (0, 0). If the variance value is large, the motion compensation may not be performed properly and the structure of the motion compensated image is not suitable for coding. Therefore, a quantization error is inevitably generated in a process of encoding an image signal having a large spatial complexity, and conversely, a quantization error is relatively small in an image signal having a small spatial complexity. Therefore, considering this point, it can be said that the complexity of the reconstructed image signal is sufficient to consider the complexity of the image at the time of coding. That is, the complexity of the video signal at the time of encoding can be sufficiently predicted by using the complexity of the reconstructed video signal output from the decoding system.

따라서, 본 발명에서는 복원된 영상신호의 복잡도를 이용하여 영상의 복잡도를 검출하고, 이 검출결과를 이용하여 복원되어 디스플레이측으로 제공되는 영상의 대역 제한을 수행, 즉 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 적응적으로 제거하고자 한다. 즉, 양자화 오차가 많이 발생하는 복잡한 영상에 대해서는 고주파 성분을 적응적으로 제거하고, 양자화 오차가 적게 발생하는 복잡도가 낮은 영상에 대해서는 대역제한을 적용하지 않는다.Therefore, in the present invention, the complexity of the image is detected using the complexity of the reconstructed image signal, and the image is restored using the detection result to perform bandwidth limitation of the image provided to the display side, that is, We want to adaptively remove the components. That is, high-frequency components are adaptively removed for complex images with large quantization errors, and band limitation is not applied for images with low complexity where quantization errors are small.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 영상 복호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다. 동 도면에 도시된 본 발명의 영상 복호화 시스템은 수신버퍼(101), 가변길이 복호화부(102), 역양자화(103), 움직임 보상부(104), 역 DCT 부(105), 가산기(106), 및 프레임 메모리(107), D/A 변환기(108), 통계적 특성 산출 블록(210), 제어블록(220), 대역제한 블록(230) 및 스위칭 블록(240)을 포함한다.2 shows a block diagram of an improved image decoding system according to a preferred embodiment of the present invention. The video decoding system of the present invention shown in the figure includes a reception buffer 101, a variable length decoding unit 102, an inverse quantization unit 103, a motion compensation unit 104, an inverse DCT unit 105, an adder 106, And a frame memory 107, a D / A converter 108, a statistical characteristic calculating block 210, a control block 220, a band limiting block 230 and a switching block 240.

도2로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 영상 복호화 시스템은, 도1에 도시된 종래의 영상 복호화 시스템에 통계적 특성 산출 블록(210), 제어블록(220), 대역제한 블록(230), 및 스위칭 블록(240)을 부가하여 구성한 것에 주된 구성상의 특징을 갖는 것으로, 이러한 부가적인 구성부재들에 의해 본 발명에서 목적으로 하는바, 즉 복원된 영상이 복잡한 영상일 때 양자화 오차로 인해 야기되는 화질열화를 억제하고자 하는 목적이 달성될 수 있다.2, the image decoding system of the present invention includes a statistical characteristic calculating block 210, a control block 220, a band limiting block 230, And a switching block 240. The additional constituent elements of the present invention have an object of the present invention, that is, an object of the present invention is to provide an image quality enhancement apparatus, The object of suppressing deterioration can be achieved.

따라서, 상기한 바와같이 종래 복호화 시스템에 부가되는 구성부재(210,220,230,240)들을 제외한 나머지 구성부재들은 실질적으로 종래 복호화 시스템에서와 같이 동일한 기능을 수행하는 동일 구성부재들을 나타내므로 불필요한 중복 기재를 피하기 위하여 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.Therefore, as described above, the remaining constituent members except for the constituent members 210, 220, 230, and 240 added to the conventional decoding system represent the same constituent members that perform substantially the same functions as in the conventional decoding system, so in order to avoid unnecessary redundant description, The detailed description thereof will be omitted.

도2를 참조하면, 통계적 특성 산출 블록(210)에서는 라인 L11을 통해 프레임 메모리(107)로 부터 복원된 프레임 신호를 제공받아 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상인지의 여부를 판단할 수 있는 파라메터를 산출하는 데, 본 발명에서는 이러한 파라메터로서 영상신호의 평균 MIp 와 표준편차 ACT를 이용한다. 즉, 일예로서 바로 이전에 복원된 영상을 Ip라 하고 현재 복원된 영상을 Ic라 할때, (x,y)의 위치에서 Ip 영상의 화소값은 Ip(x,y)이다. 이때, 현재 복원된 Ic 영상에 대한 복잡도의 계산은 다음의 수식과 같이 이전에 복원된 Ip 영상을 이용하여 계산된 ACT를 이용할 수 있다.Referring to FIG. 2, the statistical characteristic calculating block 210 receives a frame signal restored from the frame memory 107 through a line L11, and calculates a parameter capable of determining whether the image has a large complexity In the present invention, the average MIp and the standard deviation ACT of the video signal are used as these parameters. That is, as an example, if the image reconstructed immediately before is Ip and the current reconstructed image is Ic, the pixel value of the Ip image at the position (x, y) is Ip (x, y). In this case, the computation of the complexity of the currently reconstructed Ic image can be performed using the ACT calculated using the previously reconstructed Ip image as shown in the following equation.

상기 수학식 1 및 수학식 2에서 M, N은 각각 정수값으로서 영상신호의 수평, 수직방향의 크기를 나타낸다. 그러다음, 이와같이 추출된 파라메터, 즉 각 프레임의 표준편차 ACT는 다음단의 제어 블록(1120)으로 제공된다. 이때, ACT 값이 크면 복잡한 영상임을 의미하고, 반대로 ACT 값이 작으면 단순한 영상임을 의미한다.In Equations (1) and (2), M and N are integer values indicating the horizontal and vertical sizes of the video signal. The thus extracted parameters, i.e., the standard deviation ACT of each frame, are provided to the next stage control block 1120. At this time, if the ACT value is large, it means that the image is a complex image. Conversely, if the ACT value is small, it means that it is a simple image.

본 발명에서 복원된 영상이 복잡한 영상인지를 판단하는 데 사용하고자 하는 통계적 특성 정보로서 상술한 바와같이 추출되는 표준편차 ACT를 이용하는 이유는 복원된 영상신호가 큰 복잡도를 갖는 영상이 아니면 상기와 같이 추출된 현재의 복원 영상신호의 통계적 특성(표준편차)이 이전에 복원된 영상신호와 크게 다르지 않고, 이와 반대로 현재 복원된 영상신호가 큰 복잡도를 갖는 영상이면 추출된 영상신호의 통계적 특성이 이전 복원된 영상신호의 통계적 특성과 많이 다르게 나타나기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 통계적 특성값의 시간적인 변화를 이용하여 현재 복원된 영상에 대한 복잡도 여부를 판단하며, 이러한 판단은 후술되는 제어 블록(220)에서 수행될 것이다.The reason why the standard deviation ACT extracted as described above is used as the statistical characteristic information to be used in determining whether the reconstructed image is a complex image is that if the reconstructed image signal is not an image having a large complexity, The statistical characteristics (standard deviation) of the current restored video signal are not significantly different from those of the previously restored video signal. On the other hand, if the currently restored video signal is a video having a large complexity, This is because it is very different from the statistical characteristics of video signals. Accordingly, in the present invention, it is determined whether or not the current reconstructed image is complex using the temporal change of the statistical characteristic value, and the determination will be performed in the control block 220 described below.

또한, 본 발명에서는 영상신호가 매 프레임마다 급격하게 변화하지 않는 점을 고려하여, 현재 복원된 영상의 복잡도를 산출하는데 있어서 이전에 복원된 영상을 이용하는 데, 이것은 영상의 복원 처리시에 발생되는 연산처리시간을 고려하기 위함이다. 즉, 현재 복원과정이 완전히 수행된 후 현재 복원된 영상 데이터를 이용하게 되면, 한 프레임의 지연시간이 발생하게 되지만 이전에 복원된 영상의 복잡도를 현재 복원된 영상의 복잡도로 이용하게 되면 현재 복원되는 영상의 복원처리시에 본 발명에 따른 대역제한 처리를 수행할 수 있게 된다.In the present invention, considering the fact that the video signal does not change abruptly every frame, the previously reconstructed image is used in calculating the complexity of the reconstructed image. This is because the computation This is to consider the processing time. That is, if the currently reconstructed image data is used after the current reconstruction process is completely performed, a delay time of one frame is generated. However, if the complexity of the reconstructed image is used as the complexity of the reconstructed image, The band limiting process according to the present invention can be performed in the image restoration process.

한편, 제어 블록(220)에서는 상기한 통계적 특성 산출 블록(210)으로 부터 제공되는 파라메터, 즉 복원된 각 프레임의 표준편차(ACT) 값들을 이용하여 현재 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상인지의 여부를 판단하며, 이러한 판단결과에 대응하는 필터링 제어신호 B는 라인 L 13을 통해 대역 제한 블록(230)으로 제공된다.Meanwhile, in the control block 220, using the parameters provided from the statistical characteristic calculation block 210, i.e., the standard deviation (ACT) values of each reconstructed frame, And the filtering control signal B corresponding to the determination result is provided to the band limitation block 230 via the line L 13.

보다 상세하게, 제어블록(220)에서는 복원된 영상이 복잡한 영상인지를 검출하기 위해 일정시간 동안의 통계적 특성(이전 복원된 프레임에 대한 단시간 통계)과 통계적 특성 산출 블록(210)으로 부터 입력되는 현재 복원된 프레임의 파라메터(표준편차)를 비교하여 그 복잡도 여부를 판단하는 데, 이와같은 단시간 통계를 구하는 과정은 다음과 같다.In more detail, in order to detect whether the reconstructed image is a complicated image, the control block 220 calculates a statistical characteristic (a short time statistic for a previously reconstructed frame) for a predetermined time and a current statistical characteristic The parameters (standard deviation) of the restored frame are compared with each other to judge whether or not the complexity is present.

먼저, 이전에 복원된 일정시간 동안의 프레임들에 통계적 특성을 구하는 과정은 여러 가지 방법이 있을 수 있으나, 본 발명에서는 이전에 복원된 1초 동안의 프레임들에 대한 각 프레임의 표준편차를 이용하였다. 제어 블록(220)에서는 통계적 특성 산출 블록(210)으로 부터 제공되는 이전에 복원된 각 프레임에 대한 ACT 값을 입력하여 이 값들에 대한 1초 동안의 표준편차를 계산한다. 이와같은 계산을 위해 제어 블록(220)에서는 통계적 특성 산출 블록(210)에서 매 프레임마다 입력되는 ACT 값을 내장된 메모리 영역(도시생략)에 저장한다.In the present invention, the standard deviation of each frame with respect to the previously recovered frames of one second is used. However, in the present invention, . In the control block 220, an ACT value for each previously recovered frame provided from the statistical characteristic calculation block 210 is input, and a standard deviation for one second is calculated for these values. For this calculation, the control block 220 stores the ACT value input every frame in the statistical characteristic calculating block 210 in an embedded memory area (not shown).

즉, 현재 복원된 영상(프레임)에서 추출한 파라메터를 ACT(0)라 하고, 바로 이전에 복원된 영상에서 추출한 파라메터를 ACT(1), 이러한 순서로 ACT(ⅰ)라 하면(ⅰ는 1에서 30사이의 정수값), 30 프레임 이전에 입력된 파라메터값은 ACT(30)이며, 이와같은 값들은 메모리 영역에 저장되는 값이다. 따라서, 제어 블록(220)에서는 복원된 각 프레임의 표준편차 ACT(1)에서 ACT(30)까지의 30개의 값으로 부터 이 값들의 평균값 M을 계산함으로써, 단시간 통계(이전에 복원된 1초 동안의 통계적 특성)를 산출한다. 물론, 과거의 통계적 특성 산출 블록(210)으로 부터 입력된 30개의 ACT 값중에서 가장 시간적으로 오래된 ACT 값은 버린다.That is, the parameter extracted from the reconstructed image (frame) is ACT (0), the parameters extracted from the reconstructed image are ACT (1), and ACT (i) , The parameter value input 30 frames before is ACT 30, and these values are stored in the memory area. Accordingly, the control block 220 calculates the average value M of these values from the 30 values from the standard deviation ACT (1) to the ACT 30 of each restored frame to obtain the short-term statistics (I.e., a statistical characteristic of the product). Of course, the oldest ACT value among the 30 ACT values input from the past statistical characteristic calculation block 210 is discarded.

따라서, 제어 블록(220)에서는 현재 복원된 프레임의 ACT 값이 통계적 특성(이전에 복원된 1초 동안의 각 프레임 ACT의 평균값) M보다 커 복잡한 영상을 갖는 프레임인 것으로 판단되면, 라인 L13 상에 필터링 제어신호 B를 발생하여 대역 제한 블록(230)에서의 필터링 수행을 제어함과 동시에, 라인 L15상에 절환 제어신호(하이 또는 로우레벨을 갖는 논리신호)를 발생하여 스위칭 블록(240)에서의 스위칭동작을 제어, 즉 접점이 a-c로 연결된 상태에서 접점이 a-b로 연결되도록 제어한다.Accordingly, if it is determined in the control block 220 that the ACT value of the current restored frame is a frame having a more complex image than the statistical characteristic (the average value of each frame ACT for the restored 1 second) M, A filtering control signal B is generated to control the filtering operation in the band limiting block 230 and a switching control signal (logic signal having a high level or a low level) is generated on the line L15, Controls the switching operation, that is, when the contact is connected to ac, the contact is connected to ab.

한편, 대역 제한 블록(230)에서는 라인 L13상의 필터링 제어신호 B에 의거하여 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 현재 복원된 프레임 신호에 대해 적응적인 대역제한 처리, 즉 필터링을 수행하여 기설정된 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 라인 L17상에 발생한다. 즉, 복원 프레임 신호를 필터링할 때, 대역 제한 블록(230)에서는, 일예로서 도3에 도시된 바와같이, Z(1,7),Z(2,6) 이하의 값을 모두 제로(0)값으로 매핑처리하여 그 대역폭을 제한, 필터링을 수행하게 된다.On the other hand, in the band limitation block 230, adaptive band limitation processing, that is, filtering is performed on the currently reconstructed frame signal provided from the frame memory 107 based on the filtering control signal B on the line L13 to generate a predetermined high- And generates the removed restoration frame signal on the line L17. That is, when filtering the restored frame signal, the band limitation block 230 may set all values of Z (1,7) and Z (2,6) And the bandwidth is limited and filtering is performed.

그런다음, 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호는 스위칭 블록(240)의 접점 b-a를 경유하여 다음단의 D/A 변환부(108)로 출력된다. 따라서, D/A 변환부(108)에서는 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환한 다음 모니터로의 디스플레이를 위해 도시 생략된 디스플레이측으로 제공하게 될 것이다.Then, the restored frame signal from which the high-frequency component has been removed is output to the D / A converter 108 at the next stage via the contact b-a of the switching block 240. Therefore, the D / A converter 108 converts the restored frame signal from which the high-frequency component has been removed into an analog signal, and then provides it to a display (not shown) for display on a monitor.

다른한편, 제어 블록(220)에서는 본 발명에 따라 대역제한 블록(230)이 프레임 메모리(107)에서 제공되는 복원된 프레임 신호를 필터링하여 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 발생할 때, 고정된 하나의 레벨(즉, 필터계수)로 복원 프레임을 필터링하지 않고, 입력 영상의 복잡도 등을 고려하여 적응적(또는 선택적)으로 필터링할 수 있도록 필터링 제어신호 B를 다음의 수학식과 같이 계산할 수 있다.On the other hand, in the control block 220, when the band limitation block 230 filters the reconstructed frame signal provided in the frame memory 107 to generate a reconstructed frame signal from which high-frequency components have been removed, The filtering control signal B can be calculated according to the following equation so that it can be adaptively (or selectively) filtered in consideration of the complexity of the input image and the like without filtering the reconstructed frame at a level (i.e., a filter coefficient)

그 결과, 대역 제한 블록(230)에서는 이와 같은 라인 L13상의 필터링 제어신호 B에 의거하여 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 복원된 프레임 신호에 대해 그에 상응하는 적절한 대역제한 처리, 즉 적응적인 필터링을 수행한다. 즉, 복원된 프레임 신호를 필터링할 때, 대역제한 블록(230)에서는, 일예로서 도4에 도시된 바와같이, 입력 영상의 복잡도에 근거하는 제어 블록(220)으로 부터의 필터링 제어신호 B에 상응하여 그 출력값 이하(즉, 도4에서 점선 이하의 값)의 값을 제로(0)값으로 매핑처리하여 그 대역폭을 제한, 즉 필터링을 수행하게 된다. 다시말해, 본 실시예에 따르면, 복원된 프레임의 복잡도에 따라 복원된 프레임 신호의 고주파 성분 제거 레벨을 선택적(또는 적응적)으로 조절한다.As a result, in the band limitation block 230, an appropriate band limitation process corresponding to the restored frame signal provided from the frame memory 107, that is, adaptive filtering is performed based on the filtering control signal B on the line L13 . That is, when the restored frame signal is filtered, the band limitation block 230 corresponds to the filtering control signal B from the control block 220 based on the complexity of the input image, for example, as shown in FIG. , The value of the output value or less is mapped to a value of zero to limit the bandwidth, that is, to perform filtering. In other words, according to the present embodiment, the high frequency component removal level of the reconstructed frame signal is selectively (or adaptively) adjusted according to the complexity of the reconstructed frame.

그런다음, 상기한 바와같이 고주파 성분이 적응적(또는 선택적)으로 제거된 복원 프레임 신호는 스위칭 블록(240)의 b-a 경로를 경유하여 다음단이 D/A 변환부(108)로 출력된다.Then, as described above, the reconstructed frame signal in which the high-frequency components are adaptively (or selectively) removed is output to the D / A converter 108 via the b-a path of the switching block 240.

또한, 제어 블록(220)에서는 입력된 AQP 값이 기준치보다 커 복잡한 영상을 갖는 프레임인 것으로 판단되면, 라인 L15상에 하이레벨의 절환 제어신호를 발생하여 스위칭 블록(240)의 접점이 c-a에서 b-a로 절환되도록 제어한다. 따라서, 대역 제한 블록(230)을 통해 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호가 다음단의 D/A 변환부(108)로 출력된다.If it is determined that the inputted AQP value is larger than the reference value, the control block 220 generates a high-level switching control signal on the line L15, . Accordingly, the restored frame signal from which the high-frequency component has been removed through the band limiting block 230 is output to the D / A converter 108 at the next stage.

다른한편, 본 발명에 따라 대역제한 블록(230)이 필터링을 통해 복원된 프레임 신호에서 고주파 성분을 제거할 때, 그 고주파 성분 제거를 위한 방법으로는 1차원 저역 통과 필터링 기법, 2차원 저역 통과 필터링 기법, 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform : 이하 DFT라 약칭함)을 이용한 대역제한 기법 및 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : 이하 DCT라 약칭함)을 이용한 대역제한 기법 등을 들 수 있다.On the other hand, according to the present invention, when the band limitation block 230 removes a high frequency component from a frame signal reconstructed through filtering, a one-dimensional low-pass filtering technique, a two-dimensional low- Technique, a band limitation technique using a discrete Fourier transform (abbreviated as DFT), and a band limiting technique using a discrete cosine transform (abbreviated as DCT).

상기한 바와같이 본 발명에 따라 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제거하는 기법들중 하나인 1차원 저역 통과 필터링 기법은, 입력되는 복원 프레임(영상)신호에 저역 통과 필터를 곱함으로써 수행된다. 즉, N×M의 한 블록(예를들면, 8×8 블록)의 영상에 대한 각 픽셀의 값을 f(x,y)라 할 때, 일예로서 도5에 도시된 바와같이 한 블록이 8×8의 블록인 경우, 픽셀의 수평 및 수직 방향으로의 위치값 x 및 y는 0에서 7사이의 정수값을 갖으며, 각 값들은 0에서 255사이의 레벨값을 갖는다. 즉, 도5로 부터 알 수 있는 바와같이, 8×8 블록의 각 픽셀의 수평 및 수직 방향의 위치값은 f(0,0)에서 f(7,7)의 값을 갖는다.As described above, according to the present invention, the one-dimensional low-pass filtering technique, which is one of techniques for eliminating high-frequency components relatively insensitive to human visual characteristics, is performed by multiplying an input restored frame (image) signal by a low- do. That is, assuming that the value of each pixel for an image of N × M blocks (for example, 8 × 8 blocks) is f (x, y), for example, In the case of a block of x 8, the position values x and y in the horizontal and vertical directions of the pixel have integer values between 0 and 7, and each value has a level value between 0 and 255. That is, as can be seen from Fig. 5, the horizontal and vertical position values of each pixel of the 8x8 block have a value of f (7,7) at f (0, 0).

한편, 본 발명에서의 1차원 저역 통과 필터로서는, 일예로서 도6에 도시된 바와같이, 1차원 저역 통과 필터계수가 7개의 차수를 갖는 것이라 가정하여 도시하였다. 이러한 저역 통과 필터는 입력 영상신호의 샘플링 주파수가 fs인 경우 그 주파수 대역폭이 fs/2이므로 이 신호를 fs/4의 주파수 대역폭을 갖도록 대역 제한하는 저주파 통과 필터를 예로 든 것이다.On the other hand, as the one-dimensional low-pass filter in the present invention, for example, as shown in Fig. 6, it is assumed that the one-dimensional low-pass filter coefficient has seven orders. In this low-pass filter, when the sampling frequency of the input image signal is fs, the frequency bandwidth is fs / 2, and therefore, the low-pass filter is a band-pass filter that limits the frequency band to have a frequency bandwidth of fs / 4.

따라서, 대역 제한 블록(230)에서 본 발명에 따라 복원된 프레임 신호를 1차원 저역 통과 필터링하는 과정은 복원된 프레임 신호가 수평 및 수직 방향으로의 2차원 신호이므로 각각의 방향에 대하여 1차원 저역 통과 필터링을 수행함으로써 구현할 수 있다. 이러한 과정에 대해서는(0.4) 위치에서의 수평 방향 필터링과 (3,0) 위치에서의 수직 방향 필터링 과정을 도시한 도7에 상세하게 도시되어 있다. 즉, (x,y)의 위치에서 수직 방향으로 저역 통과 필터링된 신호를 z(x,y)라고 하면, 이것은 아래의 수학식에 의해 계산된다.Accordingly, in the process of performing the one-dimensional low-pass filtering on the frame signal reconstructed according to the present invention in the band limitation block 230, since the reconstructed frame signal is a two-dimensional signal in the horizontal and vertical directions, And performing filtering. This process is illustrated in detail in FIG. 7 which illustrates the horizontal filtering at position (0.4) and the vertical filtering at (3,0) position. That is, if a signal that is low-pass-filtered in the vertical direction at the position of (x, y) is z (x, y), this is calculated by the following equation.

상기한 수학식 4에서 T는 필터의 차수를 의미하므로, T=7이다. 따라서, u값은 -3에서 3사이의 정수값을 갖는다. 또한, 상기한 수학식 4에서 k(u)값은 필터계수값이고, f(x,y) 값은 픽셀값이다. 만일, 상기한 수학식 4에서 f(x,y-u)의 (y-u) 값이 0보다 작아지면 0으로 하고, 혹은 전체 한 프레임의 영상 크기에 해당하는 M-1 값보다 커지는 경우에는 M-1 값으로 해 준다. 이것은, 그 영역, 즉 0에서 M-1 사이에서만 픽셀값이 존재하므로 이 영역을 넘는 경우에는 끝값으로 설정해주는 방법인 것으로, 이러한 필터링 방법은 이 기술분야에 이미 공지된 기술이다.In Equation (4), T means the order of the filter, so T = 7. Thus, the u value has an integer value between -3 and 3. In Equation (4), k (u) is a filter coefficient value and f (x, y) is a pixel value. If the (yu) value of f (x, yu) in the above equation (4) is smaller than 0 or is larger than the M-1 value corresponding to the image size of one frame as a whole, As shown in Fig. This is a method of setting a pixel value only in the region, that is, in the range of 0 to M-1, so that it is set as an end value in the case of exceeding this region. Such a filtering method is a technique well known in the art.

따라서, 상기한 수학식 4에서와 같이 모든 픽셀의 위치에서 필터링을 수행하면, 일예로서 도7에 도시된 바와같이, 수평 및 수직 방향으로 1차원 필터링한 결과를 얻을 수 있다. 이때, 본 발명에 따라 모든 픽셀의 위치에서 이러한 필터링을 수행하는 과정에서 수평 방향 필터링을 먼저 수행하고, 수평 방향 필터링된 결과에 대해 다시 수직 방향 필터링을 수행하거나 혹은 그 순서를 바꾸어서 수행할 수도 있다.Accordingly, when filtering is performed at all pixel positions as in Equation (4), one-dimensional filtering in horizontal and vertical directions can be obtained as shown in FIG. 7, for example. At this time, in the process of performing such filtering at the positions of all the pixels according to the present invention, the horizontal direction filtering may be performed first, and the vertical direction filtering may be performed again on the horizontal direction filtered results or the order may be changed.

한편, 상술한 바와같은 1차원 저역 통과 필터링시에 기설정된(또는 고정된) 하나의 필터계수만을 이용하여 복원된 프레임 신호의 고주파 성분을 완전 제거 또는 부분제거하도록 구성할 수도 있으나, 복원된 프레임 신호의 복잡도를 고려하여 그 복잡도의 크기에 따라 복수의 필터계수(예를들면, 4개 등)를 사용하여 복원 영상의 고주파 성분제거를 적응적(또는 선택적)으로 제거하도록 구성할 수도 있다. 이때, 복수의 필터계수를 이용하여 복원된 프레임을 적응적으로 필터링할 경우, 기설정된 하나의 필터계수를 이용한 영상 필터링에 비해 하드웨어의 구현은 다소 복잡해질 수 있으나 영상 재현의 고정밀한(촘촘한) 제어가 가능하다는 또다른 장점을 갖는다. 따라서, 이와같이 복수의 필터계수를 이용하여 적응적으로 필터링하는 경우에 대해서는 그 적용범위에 따라 선택적으로 응용할 수 있을 것이다.On the other hand, the high-frequency component of the reconstructed frame signal may be completely removed or partially removed using only one filter coefficient preset (or fixed) in the one-dimensional low-pass filtering as described above. However, Frequency components of the reconstructed image may be adaptively (or alternatively) removed using a plurality of filter coefficients (e.g., four, etc.) according to the complexity of the complexity. In this case, when the reconstructed frame is adaptively filtered using a plurality of filter coefficients, the implementation of the hardware may be somewhat complicated as compared with the image filtering using a predetermined filter coefficient, but a high- Is possible. Therefore, when adaptive filtering is performed using a plurality of filter coefficients as described above, it can be selectively applied according to the application range.

다른한편, 복원된 프레임의 고주파 성분 제거를 위한 기법들중 2차원 저역통과 필터링은, 도5에 도시된 바와같이, N×M의 한 블록(예를들면, 8×8 블록)의 영상에 대한 각 픽셀의 값을 f(x,y)라 하고, 일예로서 도8에 도시된 바와같이 2차원 저역 통과 필터계수가 3개의 차수를 갖는 9차수를 갖는 것이라 가정하면, 하기에 기술되는 수식에서와 같이 필터계수 k에 의해 좌우되는 데, k(0,0) 의 값은 1/2이고, 그 이외의 값은 1/16의 값을 갖는다.On the other hand, the two-dimensional low-pass filtering among the techniques for removing the high-frequency component of the reconstructed frame is performed on an image of one N × M block (for example, 8 × 8 block) Assuming that the value of each pixel is f (x, y) and, for example, the two-dimensional low-pass filter coefficient has a ninth order having three orders as shown in Fig. 8, K (0, 0) is 1/2, and the other values are 1/16.

따라서, 대역제한 블록(230)에서 본 발명에 따라 복원된 프레임 신호를 2차원 저역 통과 필터링하는 과정은, 예를들면 f(3,3)의 위치에서 필터링을 수행하는 과정을 보여주는 도9에 도시된 바와같다. 도9에 있어서, 필터계수와 겹치는 픽셀간의 곱을 모두 더하면 필터링한 결과를 얻게 된다. (x,y)의 위치에서 2차원 저역 통과 필터링된 시호를 Z(x,y)라고 하면, 이 값은 아래의 수식에 의해 계산된다.Accordingly, the process of performing the two-dimensional low-pass filtering of the frame signal reconstructed according to the present invention in the band limitation block 230 may be performed in a manner similar to that shown in FIG. 9 Respectively. In Fig. 9, when the product between the filter coefficients and the pixels overlapping each other is added, a filtered result is obtained. If the two-dimensional low-pass filtered signal at the position (x, y) is Z (x, y), this value is calculated by the following equation.

상기한 수학식 5에서 T는 필터의 차수를 의미하므로, T=3이다. 따라서, u,v 값은 -1에서 1사이의 정수값을 갖는다. 또한, 상기한 수학식 5에서 k(u,v) 값은 필터계수값이고, f(x,y)값은 픽셀값이다. 이때, 전술한 1차원 저역 통과 필터링에서와 마찬가지로, 상기한 수식에서 f(x-u,y-v)의 (x-u), (y-v)의 값이 0보다 작아지면 0으로 하고, 혹은 전체 한 프레임의 영상 크기에 해당하는 M-1 값보다 커지는 경우에는 M-1 값으로 해준다. 따라서, 상기 수학식에서와 같이 모든 픽셀의 위치에서 필터링을 수행하면, 일예로서 도9에 도시된 바와같이, 수평 및 수직 방향으로 2차원 필터링한 결과를 얻을 수 있다.In Equation (5), T denotes the degree of the filter, so T = 3. Therefore, u and v have an integer value between -1 and 1. In Equation (5), k (u, v) is a filter coefficient value and f (x, y) is a pixel value. At this time, as in the one-dimensional low-pass filtering described above, if the values of (xu) and (yv) of f (xu, yv) in the above formula are smaller than 0, If it is larger than the corresponding M-1 value, it is set to M-1. Accordingly, when filtering is performed at all pixel positions as in the above equation, for example, as shown in FIG. 9, two-dimensional filtering results in horizontal and vertical directions can be obtained.

다른한편, 복원된 프레임의 고주파 성분 제거를 위한 기법들중 DFT를 이용한 대역제한 기법을 채용하는 경우, 대역제한 블록(230)은 전술한 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 복원된 프레임에서 시각에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제한하는 데, 그 과정은 실질적으로 2차원 주파수 변환과정과 주파수 선택과정으로 구분할 수 있으며, 이때 2차원 주파수 변환과정에서는 이산 푸리에 변화(DFT)을 이용하고, 주파수 선택과정에서는 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 DFT 변환된 영상신호의 통과 대역을 결정한다.On the other hand, in the case of adopting the band limitation technique using DFT among the techniques for removing high frequency components of the recovered frame, the band limitation block 230 may be configured to perform the filtering based on the filtering control signal B provided from the control block 220 In the reconstructed frame, a high frequency component relatively insensitive to time is limited. The process can be substantially divided into a two-dimensional frequency conversion process and a frequency selection process. In the two-dimensional frequency conversion process, a discrete Fourier transform (DFT) And determines the passband of the DFT-converted image signal based on the filtering control signal B provided from the control block 220 in the frequency selection process.

다음에, 대역제한 블록(230)에서 복원된 프레임을 2차원 DFT 변환하고, 또한 필터링 제어신호 B에 의거하여 2차원 DFT 변환된 영상신호의 주파수를 선택하는 과정에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a process of performing a two-dimensional DFT transform on the reconstructed frame in the band limitation block 230 and selecting a frequency of a two-dimensional DFT-transformed video signal based on the filtering control signal B will be described in detail.

먼저, 대역제한 블록(230)은 복원된 영상신호가 갖는 공간영역의 유사성을 이용하는 것으로, 아래의 수학식에 의거하여 공간영역의 영상신호(픽셀 데이터)를 푸리에함수를 이용하여 M×N 단위, 예를들면 8×8 단위의 주파수 영역의 2차원 DFT 변환계수들로 변환한다.First, the band limitation block 230 uses the similarity of the spatial domain of the reconstructed image signal. By using the Fourier function, the image signal (pixel data) in the spatial domain is multiplied by M × N units, Dimensional DFT transform coefficients in the frequency domain of, for example, 8x8 units.

상기 수식 6에서 f(u,v)는 각 픽셀의 값은, u는 수평 방향의 위치를, v는 수직 방향으로의 픽셀의 위치를 나타낸다. 따라서, N×N 블록의 각 픽셀에 대한 값은 다음과 같은 값을 갖는다. 즉, N=8인 경우 u 및 v는 0과 7사이의 값을 갖는다. 이때, 각 값들은 0에서 255사이의 정수값을 갖는다. 또한, 상기 수식 6에서 Z(k,l)은 변환된 신호를 의미하고, k,l은 각각 수평 및 수직 방향으로의 주파수 성분을 의미한다. 따라서, N=8인 경우에는 8×8 DFT 블록, 즉 공간영역의 신호가 주파수 영역의 신호로 변환된다.In Equation (6), f (u, v) denotes the value of each pixel, u denotes the position in the horizontal direction, and v denotes the position of the pixel in the vertical direction. Therefore, the value for each pixel of the NxN block has the following values. That is, when N = 8, u and v have values between 0 and 7. At this time, each value has an integer value between 0 and 255. In Equation (6), Z (k, 1) denotes a converted signal, and k and l denote frequency components in the horizontal and vertical directions, respectively. Therefore, when N = 8, the 8x8 DFT block, that is, the signal in the spatial domain is converted into the signal in the frequency domain.

보다 상세하게, 대역제한 블록(230)에서는 상술한 바와같은 과정을 통해 얻어진 DFT 변환계수들에 대하여, 라인 L13을 통해 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 그 통과되는 주파수 대역을 결정한다. 이때, 전술한 수학식 3에서와 같이 필터링 제어신호 B는 1에서 4사이의 정수값으로 설정할 수 있는 데, 이에 따라 선택되는 주파수는 다음과 같다.In more detail, in the band limitation block 230, on the basis of the filtering control signal B provided from the control block 220 through the line L13, the DFT transform coefficients obtained through the above- Band. At this time, the filtering control signal B can be set to an integer value between 1 and 4, as in Equation (3), and the frequencies selected are as follows.

즉, 대역제한 블록(230)에서는 변환된 주파수 Z(k,l)에서 특정한 주파수를 선택한다. 여기에서, k,l은 0에서 N-1사이의 정수값이다. 따라서, 대역 제한 블록(230)에서 출력되는 값은 특정 주파수 성분(즉, 고주파 성분)이 제거된 신호가 된다. 예를들어, N=8인 경우에, 일예로서 도4에 도시된 바와같이, 그 통과 주파수 대역이 결정될 것이다.That is, the band limitation block 230 selects a specific frequency from the converted frequency Z (k, l). Here, k and l are integers between 0 and N-1. Accordingly, the value output from the band limitation block 230 becomes a signal from which a specific frequency component (i.e., a high frequency component) is removed. For example, in the case of N = 8, the passing frequency band will be determined, as shown in Fig. 4 as an example.

따라서, 도4에 도시된 바와같이, 라인 L13을 통해 제어 블록(220)으로 부터 대역 제한 블록(230)으로 제공되는 필터링 제어신호 B에 따라 각각에 해당하는 점선 이하의 주파수는 모두 0으로 하여 선택하지 않는다. 즉, 도4에서 B 값이 4인 경우에, Z(1,7), Z(2,6) 등과 같은 점선 이하의 주파수는 모두 0으로 매핑 처리되는 것이다. 이와는 달리, 하나의 기설정 필터계수를 이용하여 제어 블록(220)으로 부터의 필터링 제어신호 B에 응답하여 소정 레벨 이상의 고주파 성분을 제한(고정된 레벨 이상의 고주파 성분을 0으로 대체 등)하도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 적응적인(또는 선택적인)대역제한에 비해 그 구현이 다소 용이할 것이다.4, according to the filtering control signal B provided from the control block 220 to the band limiting block 230 through the line L13, the frequencies below the corresponding dotted lines are all set to 0 I never do that. That is, in FIG. 4, when the B value is 4, frequencies below the dotted line such as Z (1, 7), Z (2, 6) Alternatively, one of the preset filter coefficients may be used to limit a high-frequency component of a predetermined level or higher (such as replacing a high-frequency component of a fixed level or higher with 0) in response to the filtering control signal B from the control block 220 Which may be somewhat easier to implement than an adaptive (or selective) bandlimit.

다음에, 상술한 바와같이 영상의 복잡도에 기초하여 결정되는 필터링 제어신호 B 값에 따라 특정영역의 주파수(고주파 성분)가 제거된 DFT 변환계수들(주파수영역의 신호)은 아래의 수식을 통해 원래의 공간영역의 신호로 역변환된다.Next, the DFT transform coefficients (frequency domain signal) from which the frequency (high frequency component) of the specific region is removed according to the filtering control signal B value determined on the basis of the complexity of the image, as described above, As shown in FIG.

수학식 7에서 f(u,v)는 각 픽셀의 값을 의미하고, u 및 v는 수평 및 수직 방향으로의 픽셀의 위치를 의미하며, Z(k,l)은 변한된 신호를 의미하고, k.l은 각각 수평 및 수직 방향으로의 주파수 성분을 의미한다. 따라서, N=8인 경우에, 주파수 영역의 8×8 DFT 블록들은 공간영역의 신호(픽셀 데이터)로 변환된다.In Equation (7), f (u, v) denotes the value of each pixel, u and v denote the positions of pixels in the horizontal and vertical directions, Z (k, and kl represent frequency components in the horizontal and vertical directions, respectively. Therefore, in the case of N = 8, the 8x8 DFT blocks in the frequency domain are transformed into signals (pixel data) in the spatial domain.

그 결과, 대역제한 블록(230)에서는 라인 L17 상에, 복원 프레임이 복잡한 영상을 가질때 그 영상의 복잡정도에 따라 특정영역의 주파수가 선택적으로 제거된 영상신호, 즉 복원된 영상의 복잡정도에 근거하여 산출되는 필터링 제어신호 B에 따라 영상의 고주파 성분이 선택적(또는 적응적)으로 제거된 복원 프레임 신호(특정영역의 고주파 성분이 0값으로 대체된 영상신호)를 발생하며, 여기에서 발생된 신호(인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분이 선택적으로 제거된 복원 프레임 신호)는 스위칭 블록(240)의 b-a 라인을 통해 다음단의 D/A 변화부(108)로 제공될 것이다.As a result, in the band limitation block 230, when the restored frame has a complicated image on the line L17, the frequency of the specific region is selectively removed based on the complexity of the restored image, that is, (A video signal in which a high-frequency component of a specific region is replaced with a zero value) in which a high-frequency component of an image is selectively (or adaptively) removed in accordance with a filtering control signal B calculated by the filtering control signal B, (A reconstructed frame signal in which a high frequency component that is relatively insensitive to human visual characteristics is selectively removed) will be provided to the D / A changing portion 108 of the next stage through the ba line of the switching block 240.

다른한편, 복원된 프레임의 고주파 성분 제거를 위한 기법들중 DCT를 이용한 대역제한 기법을 채용하는 경우, 대역 제한 블록(230)은 전술한 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 복원된 영상에서 인간의 시각에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제한하는 데, 그 과정은 실질적으로 2차원 주파수 변환과정과 주파수 선택과정으로 구분할 수 있으며, 이때 2차원 주파수 변환과정에서는 이산 코사인 변환(DCT)을 이용하고, 주파수 선택과정에서는 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 DCT 변환된 영상신호의 통과 대역을 결정한다.On the other hand, when the DCT-based band limitation scheme is employed among the techniques for removing high-frequency components of the reconstructed frame, the band limiting block 230 performs a filtering operation on the basis of the filtering control signal B provided from the control block 220 In the reconstructed image, a high frequency component relatively insensitive to human vision is limited. The process can be substantially divided into a two-dimensional frequency conversion process and a frequency selection process. In the two-dimensional frequency conversion process, a discrete cosine transform And determines the passband of the DCT-converted video signal based on the filtering control signal B provided from the control block 220 in the frequency selection process.

다음에, 대역 제한 블록(230)에서 복원된 영상을 2차원 DCT 변환하고, 또한 주파수 영역구분을 위한 필터링 제어신호 B에 의거하여 2차원 DCT 변환된 영상신호의 주파수를 선택하는 과정에 대하여 첨부된 도10을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a process of two-dimensional DCT transforming the reconstructed image in the band limitation block 230 and selecting a frequency of the two-dimensional DCT-transformed image signal based on the filtering control signal B for frequency domain classification Will be described in detail with reference to FIG.

먼저, 대역제한 블록(230)에서는 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 복원된 영상에 대하여 2차원 DCT 변환을 수행하는 데, 이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, DCT 변환과정은 영상신호의 공간적인 유사성을 잘 반영한다고 알려진 것으로, 이러한 DCT 변환기법은 영상신호를 부호화하는 과정에서 많이 응용되는 것이다. 따라서, 여기에서의 상세한 언급은 생략한다. 본 실시예에서는 복원된 영상이 복잡한 영상일 때, 이러한 특성(공간적인 유사성 반영)을 갖는 DCT 변환을 영상신호의 복잡도에 따른 효과적인 주파수 선택 기법으로 이용한다. 이와같은 본 발명에서의 주파수 선택과정은 단순한 주파수 변환기법에 비해 영상신호의 특성을 보다 잘 반영하여 주파수 영역으로 반환하게 되므로, 결과적으로 입력 영상에 대한 주파수 선택시에 그 효율을 높일 수 있다.First, in the band limitation block 230, a 2D DCT transform is performed on a reconstructed image provided from the frame memory 107. As is well known in the art, the DCT transform process is a spatial transform This DCT transform technique is widely applied in the process of encoding an image signal. Therefore, detailed description here is omitted. In this embodiment, when the reconstructed image is a complex image, the DCT transform having such characteristics (reflecting spatial similarity) is used as an effective frequency selection technique according to the complexity of the image signal. The frequency selection process according to the present invention reflects the characteristics of a video signal better than a simple frequency conversion technique and returns to the frequency domain. As a result, the efficiency of the frequency selection for the input image can be increased.

도10은 도2에 도시된 본 발명에 따른 대역제한 블록(230)에 대한 세부적인 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와 같이, 대역제한 블록(230)은 DCT 블록(1141), 양자화 블록(1143), 주파수 선택기(1145), 역양자화 블록(1147) 및 IDCT 블록(1149)을 포함한다.FIG. 10 shows a detailed block diagram of the band limitation block 230 according to the present invention shown in FIG. The band limitation block 230 includes a DCT block 1141, a quantization block 1143, a frequency selector 1145, an inverse quantization block 1147, and an IDCT block 1149.

도10에 있어서, DCT 블록(1141)은 영상신호가 갖는 공간영역의 유사성을 이용하는 것으로, 아래의 수학식에 의거하여 공간영역의 영상신호(픽셀 데이터)를 코사인함수를 이용하여 M×N 단위, 예를들면 8×8 단위의 주파수 영역의 2차원 DCT 변환계수들로 변환하여 다음단의 양자화 블록(1143)에 제공한다.In FIG. 10, the DCT block 1141 uses the similarity of the spatial domain of the video signal. By using the cosine function, the video signal (pixel data) in the spatial domain is multiplied by M × N units, Dimensional DCT transform coefficients in the frequency domain of, for example, 8x8 units, and provides the transform coefficients to the quantization block 1143 of the next stage.

수학식 8에서 F(u,v)는 변환된 DCT 계수를 의미하고, f(x,y)는 입력 영상 신호를 의미한다. 여기에서, X,Y는 픽셀 데이터의 가로 및 세로방향의 위치를 의미하고, u,v는 변환된 DCT 계수에서 가로 및 세로 방향의 주파수를 의미한다. 그런 다음, 양자화 블록(1143)에서는 상기한 수학식 8을 통해 2차원 변환된 DCT 계수들에 대해, 예를 들면 비선형연산을 통해 유한한 개수의 값으로 양자화한다. 이때, DCT 변환계수의 양자화 과정에서 QP 값을 이용하는 데, 변환된 DCT 계수를 F(u,v)라 하면, F(u,v)/(2*QP)를 수행하여 정수값을 취하는 연산이 대표적인 양자화 과정의 예라고 할 수 있다.In Equation (8), F (u, v) denotes a transformed DCT coefficient, and f (x, y) denotes an input image signal. Here, X and Y denote positions in the horizontal and vertical directions of the pixel data, and u and v denote frequencies in the horizontal and vertical directions in the transformed DCT coefficients. Then, the quantization block 1143 quantizes the two-dimensionally transformed DCT coefficients using Equation (8) into a finite number of values, for example, by nonlinear computation. In this case, if the transformed DCT coefficient is F (u, v), the operation of taking an integer value by performing F (u, v) / (2 * QP) is performed using the QP value in the quantization process of the DCT transform coefficients This is an example of a typical quantization process.

한편, 주파수 선택기(1145)에서는 상술한 바와같은 과정을 통해 양자화된 DCT 변환계수들에 대하여, 라인 L13을 통해 도2의 제어 블록(220)으로 부터 제공 되는 주파수 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B에 의거하여 그 통과되는 주파수를 결정한다. 이때, 전술한 수학식 3에서와 같이 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B는 1에서 4사이의 정수값으로 설정할 수 있는 데, 이에 따라 선택되는 주파수는 다음과 같다.On the other hand, in the frequency selector 1145, the DCT transform coefficients quantized through the process described above are input to the filtering control signal B for determining the frequency bandwidth provided from the control block 220 of FIG. 2 through the line L13 And determines the frequency to be passed therethrough. At this time, the filtering control signal B for determining the bandwidth can be set to an integer value between 1 and 4, as shown in Equation (3).

즉, 주파수 선택기(1145)에서는 변환된 주파수 Z(k,l)에서 특정한 주파수를 선택한다. 여기에서, k,l은 0에서 N-1사이의 정수값이다. 따라서, 주파수 선택기(1145)에서 출력되는 값은 특정 주파수 성분(즉, 고주파 성분)이 제거된 신호가 된다. 예를들어, N=8인 경우에 도4에 도시된 바와같이 그 통과 주파수 대역이 결정될 것이다.That is, the frequency selector 1145 selects a specific frequency from the converted frequency Z (k, l). Here, k and l are integers between 0 and N-1. Therefore, the value output from the frequency selector 1145 becomes a signal from which a specific frequency component (i.e., a high frequency component) is removed. For example, if N = 8, the passband will be determined as shown in FIG.

도4를 참조하면, 라인 L13을 통해 제어 블록(220)으로 부터 주파수 선택기(1145)로 제공되는 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B에 따라 각각에 해당하는 점선 이하의 주파수는 모두 0으로 하여 선택하지 않는다. 즉, 도4에서 B 값이 4인 경우에는 Z(1,7), Z(2,6) 등과 같은 점선 이하의 주파수는 모두 0으로 매핑 처리되는 것이다. 이와는 달리 하나의 기설정 필터계수를 이용하여 제어 블록(1120)으로 부터의 필터링 제어신호 B에 응답하여 소정 레벨 이상의 고주파 성분을 제한(고정된 레벨 이상의 고주파 성분을 0으로 대체 등)하도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 적응적인(또는 선택적인)대역제한에 비해 그 구현이 다소 용이할 것이다.Referring to FIG. 4, according to the filtering control signal B for determining the bandwidth provided from the control block 220 to the frequency selector 1145 through the line L13, frequencies below the corresponding dotted lines are all set to 0 Do not. That is, when the B value is 4 in FIG. 4, all frequencies below the dotted line such as Z (1, 7), Z (2, 6) Alternatively, one of the preset filter coefficients may be used to limit a high-frequency component of a predetermined level or higher (such as replacing a high-frequency component of a fixed level or higher with 0) in response to the filtering control signal B from the control block 1120 , Which would be somewhat easier to implement than an adaptive (or optional) bandlimit.

다음에, 상술한 바와같이 프레임 메모리(107)에서 제공되는 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상일 때, 복원된 영상의 복잡정도에 기초하여 결정되는 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B 값에 따라 특정영역의 주파수(고주파 성분)가 제거된 양자화된 DCT 변환계수들은 다음단의 역양자화 블록(1147) 및 IDCT 블록(1149)을 통해 원신호(픽셀 데이터)로 복원된다. 이때, IDCT 블록(1149)에서의 역양자화된 DCT변환계수의 역변환과정은 아래의 수학식에 도시된 바와같다.Next, when the reconstructed image provided by the frame memory 107 has a large complexity as described above, it is determined whether the reconstructed image has a specific complexity based on the filtering control signal B value for determining the bandwidth determined based on the degree of complexity of the reconstructed image. The quantized DCT transform coefficients from which the frequency of the region (high frequency component) is removed are restored to the original signal (pixel data) through the next stage of the inverse quantization block 1147 and the IDCT block 1149. At this time, the inverse transformation process of the dequantized DCT transform coefficients in the IDCT block 1149 is as shown in the following equation.

수학식 9에서 f(x,y)는 역변환된 영상신호(픽셀 데이터)를 의미하고, F(u,v)는 변환된 DCT 계수를 의미한다. 여기에서, u,v 는 변환된 DCT 계수에서 가로 및 세로 방향의 주파수를 의미하고, x,y는 픽셀 데이터의 가로 및 세로 방향의 위치를 의미한다.In Equation (9), f (x, y) denotes an inversely transformed image signal (pixel data), and F (u, v) denotes a transformed DCT coefficient. Here, u and v mean the frequencies in the horizontal and vertical directions in the transformed DCT coefficients, and x and y indicate positions in the horizontal and vertical directions of the pixel data.

그 결과, IDCT 블록(1149)에서는 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상일 때 그 영상의 복잡도에 따라 특정영역의 주파수가 선택적으로 제거된 영상신호, 즉 복원된 영상의 복잡도에 근거하여 산출되는 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B에 따라 영상의 고주파 성분이 선택적(또는 적응적)으로 제거된 복원 프레임 신호(특정영역의 고주파 성분이 0값으로 대체된 복원된 영상신호)를 발생하며, 여기에서 발생된 신호(인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분이 선택적으로 제거된 복원 프레임 신호)는 스위칭 블록(240)의 b-a 라인을 통해 다음단의 D/A 변환부(108)로 제공될 것이다.As a result, in the IDCT block 1149, when the reconstructed image has a large complexity, the frequency of the specific region is selectively removed according to the complexity of the image, that is, the bandwidth calculated based on the complexity of the reconstructed image (Reconstructed video signal in which a high-frequency component of a specific area is replaced with a zero value) in which a high-frequency component of an image is selectively (or adaptively) removed according to a filtering control signal B for determination, (A reconstructed frame signal in which a high frequency component relatively insensitive to human visual characteristics is selectively removed) will be provided to the D / A converter 108 at the next stage through the ba line of the switching block 240.

따라서, 도2의 D/A 변환부(108)에서는, 본 발명에 따른 고주파 성분 제거를 위한 필터링 기법(1차원 또는 2차원 저역 통과 필터링, DFT 또는 DCT를 이용한 대역제한)을 채용할 때, 복원된 영상이 복잡한 영상이면 대역 제한 블록(230)을 통해 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환하여 도시 생략된 디스플레이측으로 제공하고, 복원된 영상이 단순한 영상이면 프레임 메모리(107)에서 출력되는 고주파 성분이 제거되지 않은 복원된 프레임 신호를 디스플레이측으로 제공함으로써, 복잡도가 큰 영상이라 할지라도 시각적으로 중요한 성분이 저주파 신호에 대해 양자화 오차가 적게 생기도록 하면서 재생할 수 있는 것이다.Therefore, in the D / A conversion unit 108 of FIG. 2, when employing a filtering technique (one-dimensional or two-dimensional low-pass filtering, band limitation using DFT or DCT) for eliminating high frequency components according to the present invention, If the reconstructed image is a complex image, the reconstructed frame signal in which a high frequency component relatively insensitive to human visual characteristics is removed through a band limiting block 230 is converted into an analog signal and provided to a display (not shown) The reconstructed frame signal from which the high frequency component output from the frame memory 107 is not removed is provided to the display side so that even if the image has a large complexity, a visually important component can be reproduced with a low quantization error with respect to the low frequency signal. It is.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 이전에 복원된 소정시간 동안의 복수의 각 프레임에 대한 표준편차에 의거한 단시간 통계를 이용하여 현재 복원된 영상의 복잡도를 판단하며, 그 판단결과 시간적으로 연속하는 다음의 복원된 프레임 신호에 필터링 기법을 이용하여 인간의 시각특성에 둔감한 고주파 성분을 제거함으로써, 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상일 경우일지라도 재생영상에서 필연적으로 나타나는 양자화 오차로 인한 화질열화를 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, the complexity of the presently reconstructed image is determined using the short-time statistics based on the standard deviation of a plurality of frames for a predetermined time that has been previously restored, By removing the high-frequency components insensitive to human visual characteristics using the filtering technique for the next reconstructed frame signal, even if the reconstructed image has a large complexity, the image quality deterioration due to the quantization error inevitably appears in the reconstructed image Can be effectively prevented.

Claims (11)

부호화된 영상 비트 스트림에 가변길이 복호화, 역양자화, 역 DCT 및 움직임 보상기법을 적용하여 부호화전의 원신호로 복원하는 영상 복원수단, 및 복원된 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환하여 디스플레이측에 제공하는 디지탈/아날로그 변환수단을 구비한 영상 복호화 시스템에 있어서 : 상기 영상 복원수단으로 부터 제공되는 복원된 프레임 각각에 대해 그 주파수 분석을 통해 통계적 특성을 나타내는 픽셀들의 평균값을 이용하여 표준편차를 추출하는 통계적 특성 산출 블록; 상기 통계적 특성 산출 블록으로 부터 제공되는 이전에 복원된 기설정된 소정시간 동안의 각 프레임에 대응하는 복수의 표준편차값을 저장하고, 이 저장된 복수의 표준편차값들의 평균값을 산출하며, 이 산출된 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교를 통해 상기 현재 복원된 프레임의 복잡도를 산출하고, 상기 산출된 복잡도에 근거하여 상기 현재 복원된 프레임에 대한 필터링 제어신호를 발생하는 제어 블록; 상기 발생된 필터링 제어신호에 따라 결정되는 필터계수에 의거하여 상기 현재 복원된 프레임을 필터링하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분이 제거된 복원된 프레임을 발생하는 대역제한 수단; 및 상기 복원된 프레임 신호를 상기 아날로그 변환수단에 제공하는 적어도 두 개의 경로를 포함하며, 상기 표준 편차들의 평균값과 상기 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교결과에 의거하여 발생되는 상기 제어 블록으로 부터의 절환 제어신호에 응답하여 상기 복원된 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하거나 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하는 스위칭 블록을 더 포함하는 개선된 영상 복호화 시스템.An image reconstruction means for reconstructing an original image signal before encoding by applying a variable length decoding, an inverse quantization, an inverse DCT, and a motion compensation technique to an encoded image bitstream, and a digital converting means for converting the reconstructed frame signal into an analog signal, / Analog converting means for calculating a statistical characteristic for extracting a standard deviation using an average value of pixels representing statistical characteristics through frequency analysis of each reconstructed frame provided from the image reconstructing means block; Storing a plurality of standard deviation values corresponding to each frame for a predetermined time that has been previously restored and provided from the statistical characteristic calculation block, calculating an average value of the stored plurality of standard deviation values, Calculating a complexity of the currently reconstructed frame by comparing the reconstructed frame with a standard deviation value of the currently reconstructed frame, and generating a filtering control signal for the currently reconstructed frame based on the calculated complexity; A band limiting unit for filtering the current recovered frame based on a filter coefficient determined according to the generated filtering control signal and limiting a pass band thereof to generate a recovered frame from which a high frequency component has been removed; And at least two paths for providing the reconstructed frame signal to the analog conversion means, wherein the control block is generated based on a result of comparison between an average value of the standard deviations and a standard deviation value of the currently reconstructed frame Further comprising a switching block for providing the reconstructed frame signal to the digital / analog conversion means in response to a switching control signal from the digital / analog conversion means, or for providing a reconstructed frame signal from which the high- Video decoding system. 제1항에 있어서, 상기 이전에 복원된 기설정된 소정시간 동안의 복수의 프레임은, 상기 현재 복원된 프레임에 시간적으로 바로 인접하는 복원된 이전의 30 프레임인 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.The improved video decoding system of claim 1, wherein the plurality of frames previously restored at predetermined predetermined times are reconstructed previous 30 frames immediately adjacent in time to the currently reconstructed frame. 제1항에 있어서, 상기 대역 제한 수단은, 그 값이 서로 다른 복수의 필터계수중의 어느 하나를 이용하는 1차원 저역 통과 필터링을 통해 상기 복원된 다음 프레임의 고주파 성분 레벨을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.The apparatus of claim 1, wherein the band limiting unit selectively removes a high-frequency component level of the restored next frame through one-dimensional low-pass filtering using any one of a plurality of filter coefficients whose values are different from each other Wherein the image decoding apparatus further comprises: 제3항에 있어서, 상기 1차원 저역 통과 필터링은, 상기 8×8 블록내의 각 픽셀 위치의 수평-수직 또는 수직-수평 방향으로 순차 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.4. The improved video decoding system of claim 3, wherein the one-dimensional low-pass filtering is performed sequentially in a horizontal-vertical or vertical-horizontal direction of each pixel position within the 8x8 block. 제1항에 있어서, 상기 대역 제한 수단은, 그 값이 서로 다른 복수의 필터계수중의 어느 하나를 이용하는 2차원 저역 통과 필터링을 통해 상기 복원된 다음 프레임의 고주파 성분 레벨을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.The apparatus of claim 1, wherein the band limiting unit selectively removes a high-frequency component level of the restored next frame through two-dimensional low-pass filtering using any one of a plurality of filter coefficients whose values are different from each other Wherein the image decoding apparatus further comprises: 제1항에 있어서, 상기 대역제한 수단은, 상기 복원된 다음 프레임에 대한 공간영역의 영상신호를 이산 푸리에 변환을 이용하여 M×N 블록 단위의 주파수 영역의 DFT 변환계수들로 변환하고, 상기 발생된 대역제한을 위한 필터링 제어신호에 의거하여 상기 변환된 DFT 변환계수 블록들에 대한 고주파 통과 대역을 결정하며, 상기 변환된 각 DFT 변환계수 블록의 고주파 통과 대역을 상기 결정된 대역폭으로 제한하고, 상기 대역폭이 제한된 각 DFT 블록들 각각에 대해 역이산 푸리에 변환을 통해 원신호로 복원함으로써 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.The apparatus of claim 1, wherein the band limiting unit transforms the video signal of the spatial domain for the next frame restored into DFT transform coefficients in the frequency domain of MxN block using discrete Fourier transform, Determines a high-frequency passband for the transformed DFT transform coefficient blocks based on a filtering control signal for the band limitation, limits the high-frequency passband of each transformed DFT transform coefficient block to the determined bandwidth, And reconstructs the original signal through inverse discrete Fourier transform for each of the limited DFT blocks, thereby generating a reconstructed frame signal from which the high-frequency component has been removed. 제6항에 있어서, 상기 복원된 다음 프레임의 대역폭 제한은, 상기 입력 프레임의 복잡정도에 따라 기설정된 복수의 레벨중의 어느 한 레벨로 적응적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.7. The improved video decoding system of claim 6, wherein the bandwidth limitation of the restored next frame is adaptively performed at any one of a plurality of predetermined levels according to the complexity of the input frame. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 대역폭 제한은, 상기 변환된 각 DFT 변환계수 블록들에 대해 상기 결정된 대역폭 이하의 고주파 성분을 제로(0)값으로 매핑하는 것을 특징으로 하는 적응적이 부호화 모드 결정 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템.The adaptive encoding method according to claim 6 or 7, wherein the bandwidth limitation maps high frequency components of the determined bandwidth or less to each of the converted DFT transform coefficient blocks to zero (0) Improved image coding system with decision function. 제1항에 있어서, 상기 대역제한 수단은 : 상기 복원된 프레임 신호에 대한 공간영역의 영상신호를 코사인함수를 이용하여 M×N 블록 단위 주파수 영역의 2차원 DCT 변환계수들로 변환하는 이산 코사인 변환수단; 상기 M×N 단위의 2차원 DCT 변환계수 블록들에 대해 양자화 파라메터값을 이용하여 유한한 개수의 값으로 양자화하는 양자화 수단; 상기 제어 블록으로 부터 제공되는 상기 필터링 제어신호에 의거하여 상기 양자화된 DCT 변환계수 블록들에 대한 고주파 통과 대역을 결정하며, 상기 양자화된 각 DCT 변환계수 블록의 고주파 통과 대역을 상기 결정된 대역폭으로 제한하는 주파수 선택 수단; 및 상기 대역폭이 제한된 양자화된 각 DCT 블록들 각각에 대해 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 부호화전의 원신호로 복원하여 대역 제한된 프레임을 발생하며, 상기 대역 제한된 프레임을 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호로써 스위칭 블록에 제공하는 영상 복원 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.[2] The apparatus of claim 1, wherein the band limiting means comprises: a discrete cosine transform (DCT) transform for transforming a video signal in a spatial domain of the reconstructed frame signal into two-dimensional DCT transform coefficients in an M × N block unit frequency domain using a cosine function; Way; Quantization means for quantizing the 2-dimensional DCT transform coefficient blocks of M × N units into a finite number of values using a quantization parameter value; Frequency band for the quantized DCT transform coefficient blocks based on the filtering control signal provided from the control block and limits the high frequency passband of each quantized DCT transform coefficient block to the determined bandwidth Frequency selection means; And performing inverse quantization and inverse discrete cosine transform on each of the quantized DCT blocks with the limited bandwidth to reconstruct the original signal before coding to generate a band-limited frame, and restoring the band-limited frame by removing the high- And the image reconstruction means provides the reconstructed image as a frame signal to the switching block. 제9항에 있어서, 상기 복원된 다음 프레임의 대역폭 제한은, 상기 복원된 프레임의 복잡정도에 상응하여 기설정된 복수의 레벨중의 어느 한 레벨로 적응적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.10. The method as claimed in claim 9, wherein the bandwidth limitation of the restored next frame is adaptively performed at a level of a predetermined plurality of levels corresponding to the degree of complexity of the recovered frame. system. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 대역폭 제한은, 상기 변환된 각 DCT 변환계수 블록들에 대해 상기 결정된 대역폭 이하의 고주파 성분을 제로(0)값으로 매핑하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.11. The method of claim 9 or 10, wherein the bandwidth limitation maps high frequency components below the determined bandwidth to zero for each transformed DCT transform coefficient block. ≪ RTI ID = 0.0 > system.
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