KR100636370B1 - 결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법과 그에 따른복호화 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법과 그에 따른 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 심볼별로 다른 길이를 할당하는 허프만(Huffman) 부호화 방식이나 산술(arithmetic) 부호화 방식과 달리, 결정 비트(bit-precision)를 기반으로 부호화하고 그 역순으로 복호화함으로써 복호화 단에서 요구하는 계산량을 효과적으로 감소시킬 수 있는, 결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법과 그에 따른 복호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 결정 비트를 이용한 부호화 장치에 있어서, 외부 기기로부터 데이터 심볼값을 입력받기 위한 데이터 입력 수단; 상기 데이터 입력 수단을 통하여 입력받은 데이터 심볼값을 소정 개수 단위로 복수개의 세그먼트(segment)로 분할하기 위한 데이터 분할 수단; 상기 데이터 분할 수단에서 분할한 각 세그먼트(segment)별로 결정 비트 값을 결정하기 위한 결정 비트 결정 수단; 상기 결정 비트 결정 수단에서 각 세그먼트(segment)별로 결정한 각 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 각 세그먼트(segment)별로 부호화하여 비트스트림을 생성하기 위한 부호화 수단; 및 상기 부호화 수단에서 부호화한 비트스트림을 외부 기기로 전송하기 위한 비트스트림 전송 수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 디지털 시스템에서의 무손실 압축 분야 등에 이용됨.

부호화, 복호화, 결정 비트(bit-precision), 데이터 분할, 무손실 압축

Description

결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법과 그에 따른 복호화 장치 및 그 방법{Apparatus and method for coding using bit-precision, and apparatus and method for decoding according to the same}

도 1은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치의 일실시예 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 대한 일실시예 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 결과를 나타내는 일예시도,

도 4는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 장치의 일실시예 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 대한 일실시예 흐름도,

도 6은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 과정을 나타내는 일예시도,

도 7은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치의 다른 실시예 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 대한 다른 실시예 흐름도,

도 9는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 결과를 나타내는 다른 예시도,

도 10은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 장치의 다른 실시예 구성도,

도 11은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 70 : 데이터 입력부 12, 74 : 결정 비트 결정부

14, 76 : 부호화부 16, 78 : 비트스트림 전송부

40 : 비트스트림 입력부 42 : 결정 비트 추출부

44 : 복호화부 72 : 데이터 분할부

본 발명은 디지털 시스템에 사용되는 부/복호화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심볼별 발생확률에 근거한 엔트로피 부호화(entropy coding) 방법 등에 있어서, 심볼별로 다른 길이를 할당하는 허프만(Huffman) 부호 화 방식이나 산술(arithmetic) 부호화 방식과 달리, 결정 비트(bit-precision)를 기반으로 부호화하고 그 역순으로 복호화함으로써 복호화 단에서 요구하는 계산량을 효과적으로 감소시킬 수 있는, 결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법과 그에 따른 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

오늘날 정보를 전달하고 저장하는 멀티미디어 기기와 휴대 통신 기기 등의 디지털 시스템은 주변에서 쉽게 볼 수 있다. 디지털 시스템에서 정보(information)는 '0' 또는 '1'의 이진 부호로 표현되며, 복수개의 이진 부호가 모여 하나의 의미있는 정보 집합을 이룬다. 이러한 의미있는 정보의 집합은 메인 프로세서의 레지스터 크기에 따라 8비트, 16비트 혹은 32비트 단위로 이루어진다. 이 단위 비트는 다른 말로 워드(word)라고도 한다. 정보이론에서는 이러한 정보의 집합, 즉 워드 단위로 이루어진 정보를 정보 소스(information source)라고 한다.

정보 소스를 구성하고 있는 각각의 워드 단위를 심볼(Symbol)이라고 한다. 각 심볼들은 다른 발생 확률(probability of occurrence)을 지니게 된다. 각 심볼들의 발생 확률이 정해지면, 쉐넌의 이론(Shannon's theory)에 따라 저장 또는 전달하고자 하는 정보의 양, 즉 엔트로피를 정의할 수 있다. 만일, n개의 심볼이 존재하고, i-번째 심볼의 발생확률을 pi라고 하면, 엔트로피는 다음의 {수학식 1}과 같이 정의된다.

엔트로피는 심볼 당 평균 정보량을 의미할 뿐만 아니라 정보 소스를 부호화하였을 때 정보 소스의 최소 코드 길이(code-length)를 의미한다. 이렇듯 심볼들의 통계학적인 특성을 이용하여 정보 소스의 코드 길이를 엔트로피에 가깝게 부호화하는 기법을 엔트로피 부호화(entropy coding)라고 한다.

각각의 엔트로피 부호화 방법은 최소의 심볼 당 비트수를 지닐 수 있도록 하는 목적으로 다양한 방법들이 제안되었다. 기존의 대표적인 엔트로피 부호화 방법들로는 RLC(Run Length Coding), 허프만 부호화(Huffman Coding), 산술부호화(Arithmetic Coding) 방법을 들 수 있다.

먼저, RLC(Run-Length Coding) 방법은, 연속된 코드들이 통계적으로 비슷하거나 동일한 값을 가진다는 사실을 이용하여 반복되는 픽셀 블록을 하나의 대표 값과 그 대표 값의 반복 회수로 나타내는 것이다. 예를 들어, 압축할 정수 데이터 {7, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0} 집합에서 '0'이 7번 반복된다. 이처럼 반복되는 정보 '0'을 대표 값으로 하여 반복 회수를 나타낼 수 있는 플래그를 n으로 표현하면, {7 3 0 N 7 }로 부호화된다. 따라서 전체 9바이트 크기의 심볼들을 5바이트 크기의 데이터로 부호화할 수 있다.

다음으로, 허프만(Huffman) 부호화 방법은, 고정 길이 부호를 가변 길이 부 호로 변경하는 방식으로서, 발생 빈도가 높은 심볼에는 짧은 부호를 할당하고, 반면에 낮은 발생 빈도를 보이는 심볼에는 긴 부호를 할당하여 평균 부호 길이를 원래 부호 길이보다 줄이는 방법이다. 예를 들어, 아스키(ASCII) 코드로 영문 텍스트를 표현하면 한 문자 당 7비트를 사용한다. 반면에, 허프만 부호화 방법을 적용하면 "e", "s"와 같이 발생 빈도가 높은 문자에 대해서는 7비트 이하의 심볼로 표현하고, 드물게 발생하는 특수 기호들은 7비트 이상의 긴 심볼로 표현하여 평균 7비트 이하의 부호 길이로 나타낸다.

다음으로, 산술부호화 방법은, 여러 심볼들을 묶은 가변 길이 심볼열을 하나의 고정 길이 부호로 표현하는 방법인데, 심볼열의 발생확률이 거의 일정하게 유지되도록 묶는다. 산술 부호화 방법에서는 입력 심볼 자체가 0에서 1사이의 실수 구간을 정의한다. 입력 심볼들이 길어질수록 이것을 나타내는 간격이 좁아진다. 비트의 수는 간격의 크기를 표시한다. 그리고 심볼들의 수가 증가할수록 이를 나타내기 위해 사용되는 구간은 점점 적어지고, 구간을 나타내기 위한 정보 비트의 수는 증가한다. 심볼의 각 발생확률에 따라 구간의 크기를 줄여 나간다.

전술한 바와 같이, 디지털 시스템에서 비트의 연산은 워드 단위로 이루어진다. 워드 단위는 디지털 시스템의 레지스터 크기에 따라서 8비트, 16비트 또는 32비트의 집합으로, 이 비트 단위를 기준으로 모든 수 및 문자를 표현하여 왔다. 이러한 기존의 표현 방법은 의미있는 정보를 전송 및 저장하는데 필요 이상의 비트 수를 필요로 하기 때문에, 효율적인 전송 및 저장을 위해서는 데이터 압축(data compression)의 필요성이 요구되었다.

그러나 기존의 데이터 압축 또는 엔트로피 부호화 방법은 그 특성상 더 높은 압축률을 갖기 위해서는 부호화 장치 및 복호화 장치의 복잡도가 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 심볼별로 다른 길이를 할당하는 허프만(Huffman) 부호화 방식이나 산술(arithmetic) 부호화 방식과 달리, 결정 비트(BP : Bit Precision)를 기반으로 부호화함으로써 복호화 단에서 요구하는 계산량을 효과적으로 감소시킬 수 있는, 결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 결정 비트(BP : Bit Precision)를 이용하여 부호화된 비트스트림을 결정 비트(BP : Bit Precision)를 기반으로 복호화함으로써, 계산량을 효과적으로 감소시킬 수 있는, 결정 비트를 이용한 복호화 장치 및 그 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 결정 비트를 이용한 부호화 장치에 있어서, 외부 기기로부터 데이터 심볼값을 입력받기 위한 데이터 입력 수단; 상기 데이터 입력 수단을 통하여 입력받은 데이터 심볼값에 대한 결정 비트 값을 결정하기 위한 결정 비트 결정 수단; 상기 결정 비트 결정 수단에서 결정한 결정 비트 값을 이용하여 데이터 심볼값을 부호화하여 비트스트림을 생성하기 위한 부호화 수단; 및 상기 부호화 수단에서 부호화한 비트스트림을 외부 기기로 전송하기 위한 비트스트림 전송 수단을 포함한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 결정 비트를 이용한 부호화 장치에 있어서, 외부 기기로부터 데이터 심볼값을 입력받기 위한 데이터 입력 수단; 상기 데이터 입력 수단을 통하여 입력받은 데이터 심볼값을 소정 개수 단위로 복수개의 세그먼트(segment)로 분할하기 위한 데이터 분할 수단; 상기 데이터 분할 수단에서 분할한 각 세그먼트(segment)별로 결정 비트 값을 결정하기 위한 결정 비트 결정 수단; 상기 결정 비트 결정 수단에서 각 세그먼트(segment)별로 결정한 각 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 각 세그먼트(segment)별로 부호화하여 비트스트림을 생성하기 위한 부호화 수단; 및 상기 부호화 수단에서 부호화한 비트스트림을 외부 기기로 전송하기 위한 비트스트림 전송 수단을 포함한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 있어서, 데이터 심볼값을 입력받는 단계; 상기 입력받은 데이터 심볼값에 대한 결정 비트 값을 결정하는 결정 비트 결정 단계; 상기 데이터 심볼값을 상기 결정한 결정 비트를 이용하여 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화 단 계; 및 상기 부호화한 비트스트림을 전송하는 단계를 포함한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 있어서, 데이터 심볼값을 입력받는 단계; 상기 입력되는 데이터 심볼값 중에서 소정 개수의 데이터 심볼값을 분리하여 하나의 세그먼트(segment)로 분할하는 단계; 상기 분할한 세그먼트(segment)에 대한 결정 비트 값을 결정하는 결정 비트 결정 단계; 상기 결정한 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 세그먼트(segment)를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화 단계; 상기 부호화한 비트스트림을 전송부로 전달하는 단계; 및 상기 각 단계를 다음 세그먼트에 대해서 반복 수행하는 단계를 포함한다.

한편, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 결정 비트를 이용한 복호화 장치에 있어서, 외부의 부호화 장치 측에서 결정 비트를 기반으로 부호화된 비트스트림을 전달받기 위한 비트스트림 입력 수단; 상기 비트스트림 입력 수단을 통하여 입력받은 부호화된 비트스트림으로부터 결정 비트 값을 추출하기 위한 결정 비트 추출 수단; 및 상기 결정 비트 추출 수단에서 추출한 결정 비트 값을 이용하여 비트스트림을 복호화하여 데이터 심볼값을 복원하기 위한 복호화 수단을 포함한다.

또한 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 결정 비트를 이용한 복호화 장치에 있어서, 외부의 부호화 장치 측에서 세그먼트별 결정 비트를 기반으로 세그먼트별로 부호화된 비트스트림을 전달받기 위한 비트스트림 입력 수단; 상기 비트스트림 입력 수단을 통하여 입력받은 부호화된 비트스트림으로부터 각 세그먼트별로 해당하는 결정 비트 값을 추출하기 위한 결정 비트 추출 수단; 상기 결정 비트 추출 수단에서 추출한 각 세그먼트별 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 각 세그먼트(segment)를 복호화하기 위한 복호화 수단; 및 상기 복호화 수단에서 복호화한 각 세그먼트를 결합하여 데이터 심볼값을 복원하기 위한 데이터 결합 수단을 포함한다.

또한 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 있어서, 결정 비트를 기반으로 부호화된 비트스트림을 전달받는 단계; 상기 전달받은 부호화된 비트스트림으로부터 결정 비트 값을 추출하는 단계; 및 상기 추출한 결정 비트 값을 이용하여 비트스트림을 복호화하여 데이터 심볼값을 복원하는 단계를 포함한다.

또한 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 있어서, 세그먼트별 결정 비트를 기반으로 세그먼트별로 부호화된 비트스트림을 전달받는 단계; 상기 전달받은 부호화된 비트스트림으로부터 해당 순서의 세그먼트에 대한 결정 비트 값을 추출하는 단계; 상기 추출한 세그먼트에 대한 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 세그먼트(segment)를 복호화하는 단계; 마지막 세그먼트가 복호화되었는지를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 마지막 세그먼트가 복호화되지 않았으면 상기 각 단계를 반복 수행하여 다음 순서의 세그먼트를 복호화하는 단계; 및 상기 판단 결과, 마지막 세그먼트가 복호화되었으면 상기 복호화한 각 세그먼트들을 결합하여 데이터 심볼값을 복원하는 단계를 포함한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 방식에 대한 이해를 돕기 위하여, 그 개념을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 방법은, 입력 데이터 심볼값들에 대하여 고정 비트값을 일예로 비용함수 등을 이용하여 결정하고, 그 값 크기만큼의 비트를 이용하여 심볼값을 이진화하는 방법이다. 예를 들어, 입력된 심볼값들이 {2, 1, 0, 4, 5, 3}이라고 하고, 결정 비트값이 2비트라고 가정하자. 2개의 비트로 표현할 수 있는 값은 0부터 3까지의 값을 표현할 수 있다. 그런데, 심볼값이 3보다 큰 경우에는 2개의 비트로는 표현이 불가능하므로, 추가적으로 2개의 비트를 더 할당하여 3보다 큰 값을 표현하게 된다. 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 심볼값 2는 해당 값을 그대로 이진화하면 '10'으로 표현되고, 심볼값 '1'은 이진화하면 '01'로 표현되며, 심볼값 '0'은 이진화하면 '00'으로 표현된다. 그런데, 심볼값 '4'는 2비트로 표현되는 최대값인 3보다 크기 때문에 2비트만으로는 표현이 불가능하다. 따라서 처음 2개의 비트값으로 표현 가능한 최대값인 3을 '11'로 표현하고, 부족한 값인 1을 '01'로 표현하여 2개의 결과를 연결하게 된다. 즉, 심볼값 '4'는 '1101'로 표현하면 된다. 심볼값 5의 경우는 심볼값 4의 경우와 유사하게 2비트를 이용한 최대값 3과 잉여값 2를 결합하여 '1110'으로 표현한다. 심볼값 3인 경우에는 2비트로 표현이 가능하지만, 이 경우에 3보다 큰 값을 표현하기 위한 경우와 구별이 불가능한 관계로 역시 추가적인 2비트를 추가하여 잉여값이 0인 경우로 '1100'으로 표현하게 된다.

이와 같이 결정 비트를 이용하여 입력 심볼을 부호화함으로서, 입력 데이터들에 대한 무손실 부호화가 가능할 뿐만 아니라, 적은 계산량만으로도 기존의 허프만 부호화 방식과 유사한 압축 성능을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치는, 외부 기기로부터 무손실 압축(lossless compression)을 대상으로 하는 데이터 심볼값들을 입력받기 위한 데이터 입력부(10), 상기 데이터 입력부(10)를 통하여 입력받은 데이터 심볼값들에 적합한 결정 비트 값을 결정하기 위한 결정 비트 결정부(12), 상기 결정 비트 결정부(12)에서 결정한 결정 비트 값을 헤더 정보 필드에 삽입하고, 각 데이터 심볼값들을 결정 비트를 이용하여 무손실 부호화하여 비트스트림을 생성하기 위한 부호화부(14), 및 상기 부호화부(14)에서 부호화한 비트스트림을 외부의 복호화 장치 측으로 전송하기 위한 비트스트림 전송부(16)를 포함한다. 상기 각 구성요소의 기능 및 동작에 대한 구체적인 실시예는 후술하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, 무손실 압축을 대상으로 하는 데이터 심볼값들을 입력받는다(20).

이후, 상기 입력받은 데이터 심볼값들에 적합한 결정 비트 값을 결정한다(22). 여기서, 결정 비트 값을 결정하는 방식은 다양한 방식으로 구현할 수 있는데, 일예로 비용함수를 이용하여 결정할 수 있다. 이에 대한 구체적인 구현 예는 후술하기로 한다.

이후, 상기 결정한 결정 비트 값을 헤더 정보 필드에 삽입하고(24), 각 데이터 심볼값들을 결정 비트를 이용하여 무손실 부호화하여 비트스트림을 생성한다(26).

이후, 상기 부호화한 비트스트림을 외부의 복호화 장치 측으로 전송한다(28).

상기 도 1 및 도 2에서 설명한 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법을 예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 입력 심볼값들로 {2, 3, 2, 0, 5, 4, 1, 3, ....}이 입력되었다고 하고, 이 때 가능한 결정 비트 값이 2로 결정되었다고 가정하자. 이 경우에 본 발명에서 대상으로 하는 장치 및 방법에 의하면 심볼값 2는 '10'으로 표현되고, 3은 '1100'으로 표현되며, 0은 '00'으로 표현되고, 5는 '1110'으로 표현되며, 4는 '1101'로 표현되고, 1은 '01'로 표현될 수 있으므로, 부호화가 완료된 비트열은 도 3과 같은 형태로 구성된다. 도 3은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 결 과를 나타내는 일예시도로서, 결정 비트 값을 표현하기 위해서 3개의 비트를 헤더에 할당한 경우를 나타내고 있다.

다음으로, 결정 비트를 이용한 복호화 장치 및 그 방법을 살펴보면, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 상기 부호화 장치 및 그 방법과 역순으로 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 장치의 일실시예 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 장치는, 부호화 장치 측에서 결정 비트를 기반으로 부호화된 비트스트림을 전달받기 위한 비트스트림 입력부(40), 상기 비트스트림 입력부(40)를 통하여 입력받은 부호화된 비트스트림으로부터 결정 비트 값을 추출하기 위한 결정 비트 추출부(42), 및 상기 결정 비트 추출부(42)에서 추출한 결정 비트 값을 이용하여 비트스트림을 복호화하여 데이터 심볼값들을 복원하기 위한 복호화부(44)를 포함한다. 상기 각 구성요소의 기능 및 동작에 대한 구체적인 실시예는 후술하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, 부호화 장치 측에서 결정 비트를 기반으로 부호화된 비트스트림을 전달받는다(50).

이후, 상기 전달받은 부호화된 비트스트림으로부터 결정 비트 값을 추출한다(52).

이후, 상기 추출한 결정 비트 값을 이용하여 비트스트림을 복호화하여 데이 터 심볼값들을 복원한다(54).

상기 도 4 및 도 5에서 설명한 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 장치 및 그 방법을 예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 복호화 장치에 도 6에 도시된 바와 같은 비트스트림이 입력되었다고 하면, 우선 복호화 장치는 헤더 정보에 포함되어 있는 결정 비트 값을 추출하게 된다. 예를 들어, 부호화 과정에서 3비트로 결정 비트 값을 표현하기로 약정한 경우에, 복호화 장치에서는 초기 3비트를 추출하여 결정 비트 값이 2라는 것을 파악한다. 그리고 이후의 비트열로부터 심볼값 2, 4, 3을 복호화해 낸다. 여기서, 도 6은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 과정을 나타내는 일예시도이다.

한편, 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부/복호화 장치 및 그 방법에 있어서, 입력되는 데이터 심볼값들에 대하여, 고정된 결정 비트 값을 입력되는 모든 데이터 심볼값에 적용하는 것이 아니라, 입력되는 데이터 심볼들을 복수개의 세그먼트(segment)로 구분하고, 각 세그먼트별로 적합한 결정 비트를 결정한 후에 각 세그먼트별로 해당하는 결정 비트가 적용되도록 하는 형태로 구현할 수 있다. 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치의 다른 실시예 구성도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치는, 외부 기기로부터 무손실 압축을 대상으로 하는 데이터 심볼값들을 연속적으로 입력받기 위한 데이터 입력부(70), 상기 데이터 입력부(70)를 통하여 연속적으로 입력받은 데이터 심볼값들을 N개(예 : 3개) 단위로 복수개의 세그먼트(segment)로 분할하기 위한 데이터 분할부(72), 상기 데이터 분할부(72)에서 분할한 각 세그먼트(segment)별로 적합한 결정 비트 값을 결정하기 위한 결정 비트 결정부(74), 상기 결정 비트 결정부(74)에서 결정한 각 결정 비트 값을 해당하는 각 세그먼트(segment)별로 헤더 정보 필드에 삽입하고, 각 세그먼트(segment)별로 해당하는 결정 비트를 이용하여 무손실 부호화하여 비트스트림을 생성하기 위한 부호화부(76), 및 상기 부호화부(76)에서 부호화한 비트스트림을 외부의 복호화 장치 측으로 전송하기 위한 비트스트림 전송부(78)를 포함한다. 상기 각 구성요소의 기능 및 동작에 대한 구체적인 실시예는 후술하기로 한다.

여기서, 상기 데이터 분할부(72)는 연속적으로 입력받은 데이터 심볼값들 중에서 먼저 N개(예 : 3개)를 분할하여 첫 번째 세그먼트(segment)로 구분하여 버퍼에 저장한다. 다음에는, 상기 데이터 심볼값들 중에서 그 다음 순서의 N개(예 : 3개)를 분할하여 두 번째 세그먼트(segment)로 구분하여 버퍼에 저장하는 방식으로 입력 데이터 심볼값들을 분할한다.

도 8은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.

먼저, 무손실 압축을 대상으로 하는 데이터 심볼값들을 연속적으로 입력받는다(80).

이후, 상기 연속적으로 입력되는 데이터 심볼값들 중에서 N개(예 : 3개)의 데이터 심볼값을 분리하여 하나의 세그먼트(segment)로 분할한다(82). 이 때, 입력 순서에 따라 N개(예 : 3개)의 데이터 심볼값을 분리한다.

이후, 상기 분할한 세그먼트(segment)에 적합한 결정 비트 값을 결정한다(84). 여기서, 결정 비트 값을 결정하는 방식은 다양한 방식으로 구현할 수 있는데, 일예로 비용함수를 이용하여 결정할 수 있다. 이에 대한 구체적인 구현 예는 후술하기로 한다.

상기 결정한 결정 비트 값을 해당하는 세그먼트(segment)의 헤더 정보 필드에 삽입하고(86), 해당 세그먼트(segment)를 해당하는 결정 비트를 이용하여 무손실 부호화하여 비트스트림을 생성한다(88).

이후, 상기 부호화한 비트스트림을 전송부로 전달하여 공지의 적절한 방식에 따라 외부의 복호화 장치 측으로 전송되도록 한다(89).

이후, 상기 각 과정(80 내지 89)을 다음 세그먼트에 대해서 반복 적용한다.

상기 도 7 및 도 8에서 설명한 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치 및 그 방법을 예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 장치에 {2, 4, 5, 6, 10, 7, 5, .....}라는 데이터가 입력된다고 하고, 해당 입력 데이터에 대하여 3개의 데이터들을 분리하여 하나의 세그먼트로 구분한다고 하자. 그리고 결정 비트 값이 최대 3비트로 할당되었다고 가정하자.

우선, 첫 과정으로 입력 데이터 심볼들에 대하서 처음 3개의 데이터 심볼들이 하나의 세그먼트인 {2, 4, 5}로 구분된다. 그리고 두 번째 과정으로 해당 세그먼트에 포함되는 데이터 심볼값들에 적합한 결정 비트를 결정한다. 결정 비트 값을 결정하는 방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 그 중 한 방식으로는 데이터 심볼값을 변수로 지니는 하기의 [수학식 2]와 같은 비용함수

를 이용하는 방식이 있다.

단, B 는 결정 비트 값을 나타내고,

인 관계를 지닌다. 여기서

는 i번째 데이터 심볼값을 나타낸다. 상기 [수학식 1]을 이용하여 결정 비트 값을 결정하는 방식은,

가 최소화되는 B 값을 찾아내어 해당 값을 결정 비트로 할당하는 것이다.

이와 같은 방식에 의하여 구해진 첫 번째 세그먼트를 위한 결정 비트 값이 2로 결정되었다고 가정하자. 이 경우에 첫 번째 데이터 심볼값인 2는 '10'으로 표현되고, 두 번째 데이터 심볼값인 4는 '1101'로 표현되며, 세 번째 심볼값인 5는 '1111'로 표현된다. 따라서 첫 번째 세그먼트가 부호화되어 발생되는 최종 비트열은, 결정 비트 값 2를 표현하는 3비트 값인 '010'을 포함하여 '010 10 1101 1111'로 이루어진다.

상기와 같은 과정을 통하여 첫 번째 세그먼트에 대한 부호화가 완료되었고, 두 번째 세그먼트 {6, 10, 7}에 대한 부호화가 진행된다. 두 번째 세그먼트에 대해서는 결정 비트 값이 3으로 결정되었다고 하면, 데이터 심볼값 6은 '110'으로 표현 되고, 데이터 심볼값 10은 '111011'로 표현되며, 데이터 심볼값 7은 '111'로 표현되므로, 결국 최종 비트열은 결정 비트 값 3을 나타내는 3비트 값을 헤더에 두어 '011 110 111011 111'로 결정된다. 이후에 입력되는 심볼값들은 상기 과정을 통하여 부호화된다.

도 9는 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 부호화 결과를 나타내는 다른 예시도로서, 전술한 두 개의 세그먼트 처리 과정을 도식화한 도면이다.

다음으로, 결정 비트를 이용한 복호화 장치 및 그 방법을 살펴보면, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 상기 부호화 장치 및 그 방법과 역순으로 이루어진다.

도 10은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 장치의 다른 실시예 구성도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 장치는, 부호화 장치 측에서 세그먼트별 결정 비트를 기반으로 세그먼트별로 부호화된 비트스트림을 전달받기 위한 비트스트림 입력부(100), 상기 비트스트림 입력부(100)를 통하여 입력받은 부호화된 비트스트림으로부터 각 세그먼트별로 해당하는 결정 비트 값을 추출하기 위한 결정 비트 추출부(102), 상기 결정 비트 추출부(102)에서 추출한 각 세그먼트별 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 각 세그먼트(segment)를 복호화하기 위한 복호화부(104), 및 상기 복호화부(104)에서 복호화한 각 세그먼트를 순서대로 결합하여 데이터 심볼값을 복원하기 위한 데이터 결합부(106)를 포함한다.

도 11은 본 발명에 따른 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 대한 다른 실시 예 흐름도이다.

먼저, 부호화 장치 측에서 세그먼트별 결정 비트를 기반으로 세그먼트별로 부호화된 비트스트림을 전달받는다(110).

이후, 상기 전달받은 부호화된 비트스트림으로부터 첫 번째 세그먼트에 대한 결정 비트 값을 추출한다(112).

이후, 상기 추출한 첫 번째 세그먼트에 대한 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 첫 번째 세그먼트(segment)를 복호화한다(114).

이후, 마지막 세그먼트를 복호화하였는지를 판단하여(116) 아니면 상기 각 과정(110 내지 116)을 반복 수행하여 다음 순서의 세그먼트를 복호화하고, 마지막 세그먼트가 복호화되었으면 상기 복호화한 각 세그먼트들을 순서대로 결합하여 데이터 심볼값을 복원한다(118).

전술한 본 발명에서 데이터 입력 과정 및 전송 과정은 부/복호화 과정이 수행되는 동안에도 계속하여 이루어질 수도 있고, 각 과정들이 완료된 후에 다음 과정이 수행되도록 구현할 수도 있다.

그리고 본 발명에 따른 부/복호화 방식은 무손실 부/복호화가 요구되는 모든 기술 분야에 적용될 수 있어, 비디오 및 오디오 신호의 무손실 압축 부/복호화에 효과적으로 이용될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상 의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 디지털 시스템 또는 기기의 데이터 표현(워드 단위) 방식에서 발생하는 잉여 비트를 줄임으로써, 기존 엔트로피 부호화 장치와 비교하여 비등한 압축 성능을 갖는다. 그에 따라, 본 발명은 영상 데이터 부호화/복호화에 있어 기존 엔트로피 부호화 방식을 대체하여, 그 성능에 있어 기존 엔트로피 부호화 방식에 비해 압축 성능의 저하 없이 복잡도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 기존 시스템에서 고정된 워드 단위를 사용하여 정보를 표현하는 방법과는 달리, 한 문자 및 숫자를 표현하는데 비트 수를 적응적으로 결정하여 부호화함으로서, 복호화 시 추가적인 연산이 필요없어 낮은 복잡도를 갖으며, 동시에 기존의 엔트로피 부호화 방식과 유사한 압축률을 갖는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 부/복호화 방식은 무손실 부/복호화가 요구되는 모든 기술 분야에 적용될 수 있어, 비디오 및 오디오 신호의 무손실 압축 부/복호화에 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims (14)

1. 결정 비트를 이용한 부호화 장치에 있어서,

   외부 기기로부터 데이터 심볼값을 입력받기 위한 데이터 입력 수단;

   상기 데이터 입력 수단을 통하여 입력받은 데이터 심볼값에 대한 결정 비트 값을 결정하기 위한 결정 비트 결정 수단;

   상기 결정 비트 결정 수단에서 결정한 결정 비트 값을 이용하여 데이터 심볼값을 부호화하여 비트스트림을 생성하기 위한 부호화 수단; 및

   상기 부호화 수단에서 부호화한 비트스트림을 외부 기기로 전송하기 위한 비트스트림 전송 수단

   을 포함하는 결정 비트를 이용한 부호화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부호화 수단은,

   상기 결정 비트 결정 수단에서 결정한 결정 비트 값을 헤더 부분에 삽입하는 것을 특징으로 하는 결정 비트를 이용한 부호화 장치.
3. 결정 비트를 이용한 부호화 장치에 있어서,

   외부 기기로부터 데이터 심볼값을 입력받기 위한 데이터 입력 수단;

   상기 데이터 입력 수단을 통하여 입력받은 데이터 심볼값을 소정 개수 단위로 복수개의 세그먼트(segment)로 분할하기 위한 데이터 분할 수단;

   상기 데이터 분할 수단에서 분할한 각 세그먼트(segment)별로 결정 비트 값을 결정하기 위한 결정 비트 결정 수단;

   상기 결정 비트 결정 수단에서 각 세그먼트(segment)별로 결정한 각 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 각 세그먼트(segment)별로 부호화하여 비트스트림을 생성하기 위한 부호화 수단; 및

   상기 부호화 수단에서 부호화한 비트스트림을 외부 기기로 전송하기 위한 비트스트림 전송 수단

   을 포함하는 결정 비트를 이용한 부호화 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 부호화 수단은,

   상기 결정 비트 결정 수단에서 각 세그먼트(segment)별로 결정한 각 결정 비트 값을 해당하는 각 세그먼트(segment)별로 헤더 부분에 삽입하는 것을 특징으로 하는 결정 비트를 이용한 부호화 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 결정 비트 결정 수단은,

   비용함수를 이용하여 결정 비트 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 결정 비트를 이용한 부호화 장치.
6. 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 있어서,

   데이터 심볼값을 입력받는 단계;

   상기 입력받은 데이터 심볼값에 대한 결정 비트 값을 결정하는 결정 비트 결정 단계;

   상기 데이터 심볼값을 상기 결정한 결정 비트를 이용하여 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화 단계; 및

   상기 부호화한 비트스트림을 전송하는 단계

   를 포함하는 결정 비트를 이용한 부호화 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 부호화 단계는,

   상기 결정한 결정 비트 값을 헤더 부분에 삽입하는 것을 특징으로 하는 결정 비트를 이용한 부호화 방법.
8. 결정 비트를 이용한 부호화 방법에 있어서,

   데이터 심볼값을 입력받는 단계;

   상기 입력되는 데이터 심볼값 중에서 소정 개수의 데이터 심볼값을 분리하여 하나의 세그먼트(segment)로 분할하는 단계;

   상기 분할한 세그먼트(segment)에 대한 결정 비트 값을 결정하는 결정 비트 결정 단계;

   상기 결정한 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 세그먼트(segment)를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화 단계;

   상기 부호화한 비트스트림을 전송부로 전달하는 단계; 및

   상기 각 단계를 다음 세그먼트에 대해서 반복 수행하는 단계

   를 포함하는 결정 비트를 이용한 부호화 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 부호화 단계는,

   상기 결정한 결정 비트 값을 해당하는 세그먼트(segment)의 헤더 부분에 삽입하는 것을 특징으로 하는 결정 비트를 이용한 부호화 방법.
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 결정 비트 결정 단계는,

    비용함수를 이용하여 결정 비트 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 결정 비트를 이용한 부호화 방법.
11. 결정 비트를 이용한 복호화 장치에 있어서,

    외부의 부호화 장치 측에서 결정 비트를 기반으로 부호화된 비트스트림을 전달받기 위한 비트스트림 입력 수단;

    상기 비트스트림 입력 수단을 통하여 입력받은 부호화된 비트스트림으로부터 결정 비트 값을 추출하기 위한 결정 비트 추출 수단; 및

    상기 결정 비트 추출 수단에서 추출한 결정 비트 값을 이용하여 비트스트림을 복호화하여 데이터 심볼값을 복원하기 위한 복호화 수단

    을 포함하는 결정 비트를 이용한 복호화 장치.
12. 결정 비트를 이용한 복호화 장치에 있어서,

    외부의 부호화 장치 측에서 세그먼트별 결정 비트를 기반으로 세그먼트별로 부호화된 비트스트림을 전달받기 위한 비트스트림 입력 수단;

    상기 비트스트림 입력 수단을 통하여 입력받은 부호화된 비트스트림으로부터 각 세그먼트별로 해당하는 결정 비트 값을 추출하기 위한 결정 비트 추출 수단;

    상기 결정 비트 추출 수단에서 추출한 각 세그먼트별 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 각 세그먼트(segment)를 복호화하기 위한 복호화 수단; 및

    상기 복호화 수단에서 복호화한 각 세그먼트를 결합하여 데이터 심볼값을 복원하기 위한 데이터 결합 수단

    을 포함하는 결정 비트를 이용한 복호화 장치.
13. 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 있어서,

    결정 비트를 기반으로 부호화된 비트스트림을 전달받는 단계;

    상기 전달받은 부호화된 비트스트림으로부터 결정 비트 값을 추출하는 단계; 및

    상기 추출한 결정 비트 값을 이용하여 비트스트림을 복호화하여 데이터 심볼값을 복원하는 단계

    를 포함하는 결정 비트를 이용한 복호화 방법.
14. 결정 비트를 이용한 복호화 방법에 있어서,

    세그먼트별 결정 비트를 기반으로 세그먼트별로 부호화된 비트스트림을 전달 받는 단계;

    상기 전달받은 부호화된 비트스트림으로부터 해당 순서의 세그먼트에 대한 결정 비트 값을 추출하는 단계;

    상기 추출한 세그먼트에 대한 결정 비트 값을 이용하여 해당하는 세그먼트(segment)를 복호화하는 단계;

    마지막 세그먼트가 복호화되었는지를 판단하는 단계;

    상기 판단 결과, 마지막 세그먼트가 복호화되지 않았으면 상기 각 단계를 반복 수행하여 다음 순서의 세그먼트를 복호화하는 단계; 및

    상기 판단 결과, 마지막 세그먼트가 복호화되었으면 상기 복호화한 각 세그먼트들을 결합하여 데이터 심볼값을 복원하는 단계

    를 포함하는 결정 비트를 이용한 복호화 방법.

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