KR20160020797A - Apparatus and method for processing pip for constant bit rate compression - Google Patents

Apparatus and method for processing pip for constant bit rate compression Download PDF

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KR20160020797A
KR20160020797A KR1020140105997A KR20140105997A KR20160020797A KR 20160020797 A KR20160020797 A KR 20160020797A KR 1020140105997 A KR1020140105997 A KR 1020140105997A KR 20140105997 A KR20140105997 A KR 20140105997A KR 20160020797 A KR20160020797 A KR 20160020797A
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권대길
조진웅
김용성
이광재
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전자부품연구원
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Abstract

The present invention relates to a device and method for processing a compression of a picture in picture (PIP) sub-display image at a constant bitrate. The device for processing a compression of a PIP sub-display image at a constant bitrate according to an embodiment of the present invention comprises: a color format converter for receiving sub-display image data which is down-scaled based on PIP information to convert a color format; an active discrete cosine converter for performing a discrete cosine conversion of the image data received from the color format converter; a quantizer for quantizing and outputting the discrete cosine-converted image data; an entropy coding part for performing an entropy coding of the quantized image data in accordance with the constant bitrate compression; and a standard determining part for creating an end of block (EOB) signal, by considering the storage size standard of the compressed image data output from the entropy coding part, and delivering the EOB signal to the entropy coding part.

Description

고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING PIP FOR CONSTANT BIT RATE COMPRESSION}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING PIP FOR CONSTANT BIT RATE COMPRESSION [0002]

본 발명은 PIP(Picture In Picture) 부화면 영상을 고정 비트 레이트로 압축하는 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for compressing a PIP (Picture In Picture) sub-picture at a fixed bit rate.

최근 TV 기술이 발달하면서 사용자의 사용 목적에 따라 다양한 기능을 갖는 TV가 개발되고 있다. 주요한 기능들로는 한글 및 영어 자막 기능, PIP 기능, 자동영상조절 기능, 수신감도 증폭기능, 에너지 절약기능 등이 있다. Recently, with the development of TV technology, a TV having various functions has been developed according to the purpose of use of the user. Key features include Hangul and English subtitles, PIP, video control, receive sensitivity boost, and energy saving.

PIP란 Picture In Picture의 약어로서, 모니터나 TV의 화면에 또 하나의 작은 화면을 통해 다른 채널 또는 다른 화면 모드의 내용을 확인할 수 있도록 해 주는 기술이다. PIP is an abbreviation of Picture In Picture. It is a technology that allows you to check the content of another channel or other screen mode on another screen on the monitor or TV screen.

즉, PIP 기능은 영상신호를 수평 또는 수직으로 압축한 별도의 PIP 부화면을 메인 화면에 디스플레이하는 기능으로서, PIP 부화면에는 메인 화면과 동일한 채널 또는 상이한 채널을 디스플레이 할 수 있고, 방송신호가 아닌 VCR, DVD 등의 외부 입력 장치로부터의 화상을 디스플레이 할 수 있다. That is, the PIP function is a function of displaying a separate PIP sub screen in which a video signal is compressed horizontally or vertically on the main screen. In the PIP sub screen, the same channel or different channel as the main screen can be displayed, It is possible to display an image from an external input device such as a VCR or a DVD.

이러한 PIP 기능을 리얼 타임(real time)으로 처리하는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit, 주문형 집적 회로) 칩으로 구현하는 경우, 스케일링된 이미지를 저장하기 위하여 필요한 용량을 줄이는 것이 중요하다.When implementing the PIP function as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) chip for real time processing, it is important to reduce the capacity required for storing the scaled image.

저장 공간은 주로 스케일링 버퍼 또는 프레임 버퍼로써 지칭되고, SRAM, SDRAM등을 사용하여 구현되는데, 이러한 저장 공간에 의하여 칩의 사이즈가 증가하게 되며, 칩의 면적의 증가로 인하여 칩의 단가가 상승하게 되는 문제점이 있다. The storage space is mainly referred to as a scaling buffer or a frame buffer, and is implemented using an SRAM, an SDRAM, or the like. Such a storage space increases the size of the chip and increases the unit price of the chip due to an increase in the area of the chip There is a problem.

종래 기술에 따르면, 저장 공간의 면적을 줄이기 위하여 영상을 압축하여 저장한 후 이를 다시 복원하여 전달하는 방식이 제안되었다. According to the related art, a method of compressing and storing an image in order to reduce an area of a storage space, restoring it, and transmitting the compressed image has been proposed.

그러나, 이러한 방식은 손실 압축 방식을 사용하므로, 영상의 크기는 획기적으로 줄일 수 있으나 화질 손실을 가져오는 문제점이 있다. However, since this method uses a lossy compression method, the size of the image can be drastically reduced, but there is a problem that image quality is lost.

또한, 가변 길이 압축 방식이며, 가장 복잡한 영상에 맞추어 압축 및 복원기를 설계하여야 하므로, 덜 복잡한 영상의 경우에는 화질을 더 높일 수 있음에도 불구하고 최악 조건의 화질 손실 기준으로 설계되는 문제점이 있다. In addition, since the compression and decompression unit must be designed in accordance with the most complex image, the image quality of the less complex image can be increased.

도 1은 종래 기술에 따른 화면 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도로서, 도 1을 참조하면, 주화면 수신부(110)는 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 또는 MHL(Mobile High-Definition Link)의 비디오 및 오디오 전송 프로토콜로 암호화(encode)된 형태로 전송되는 주화면을 입력 받아 복호화한다. 주화면 수신부(110)에서 복호화되어 출력되는 주화면 영상신호는 각 비디오 포맷에 부합하는 비디오 타이밍 신호(HSYNC, VSYNC, VDE, VLD, ADE, AUZ)와 영상 신호(RGB, YCbCr)를 포함하며, 비디오 믹서(120)로 전송된다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional screen processing system. Referring to FIG. 1, a main screen receiving unit 110 receives a high-definition multimedia interface (HDMI) or a mobile high-definition link And receives and decodes a main picture transmitted in a form enciphered with a video and audio transmission protocol. The main screen image signal decoded by the main screen receiving unit 110 includes video timing signals HSYNC, VSYNC, VDE, VLD, ADE and AUZ and video signals RGB, YCbCr, And transmitted to the video mixer 120.

또한, 주화면 수신부(110)에서 복호화되어 출력되는 주화면 영상신호는 주화면 정보처리부(130)로 입력되고, 주화면 정보처리부(130)는 주화면 수신부(110)가 복호화한 영상신호로부터 이미지의 크기, 색 심도(color depth), 컬러 포맷(RGB, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:4:4)을 추출하여 이를 비디오 믹서(120)로 전달한다.The main screen image signal decoded by the main screen receiving unit 110 and output to the main screen information processing unit 130 is input to the main screen information processing unit 130. The main screen information processing unit 130 receives the image signal from the image signal decoded by the main screen receiving unit 110, Color depth, color format (RGB, YCbCr 4: 2: 2, YCbCr 4: 4: 4) and delivers it to the video mixer 120.

부화면은 주화면과 동일한 형태를 취하지만, 주화면과 동일한 화면 사이즈로 전송되지 않고, 주화면과 다른 컬러 포맷으로 전송된다. 다운 스케일러 (161)또는 비디오 믹서(120)는 부화면의 컬러 포맷을 주화면의 컬러 포맷에 맞게 변환한다. The sub screen has the same form as the main screen but is not transmitted in the same screen size as the main screen but in a color format different from that of the main screen. The downscaler 161 or the video mixer 120 converts the color format of the sub-screen to the color format of the main screen.

부화면 수신부(140)는 암호화된 부화면 영상을 수신하여 복호화를 수행하고, 복호화된 부화면 영상 신호는 비디오 포맷에 부합하는 비디오 타이밍 신호(HSYNC, VSYNC, VDE, VLD, ADE, AUZ)와 영상 신호(RGB, YCbCr)를 포함한다. The sub-picture receiving unit 140 receives and decrypts the encrypted sub-picture image, and the decoded sub-picture image signal includes video timing signals (HSYNC, VSYNC, VDE, VLD, ADE, and AUZ) Signal (RGB, YCbCr).

부화면 정보처리부(150)는 입력되는 부화면 영상신호에서 이미지의 크기, 색심도(color depth), 컬러 포맷(RGB, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:4:4)을 추출하여 부화면 정보를 생성하고, 이를 비디오 믹서(120)로 출력한다.The sub screen information processing unit 150 extracts the image size, color depth, and color format (RGB, YCbCr 4: 2: 2, YCbCr 4: 4: 4) And outputs the generated information to the video mixer 120.

PIP 정보처리부(160)는 다운 스케일러(161) 및 스케일링 버퍼(163)로 구성되고, 다운 스케일러(161)는 부화면 수신부(140)로부터 입력되는 부화면 영상신호, 부화면 정보처리부(150)로부터 입력되는 부화면 정보 및 PIP 정보처리부(170)로부터 입력되는 PIP 정보를 수신하고, 부화면의 크기를 PIP 정보에서 요구하는 PIP화면의 크기로 축소한다. 즉, 부화면의 입력이 1280×720이고, PIP 화면의 크기가 320×240이라면, 다운 스케일러(161)는 부화면의 크기를 가로로 1/4, 세로로 1/3 축소하여야 하며, 이미지를 줄이는 데시메이션 필터(decimation filter)는 폴리페이즈 필터(Polyphase Filter)로써 PIP의 화질을 개선하는 역할을 한다. The PIP information processing unit 160 includes a downscaler 161 and a scaling buffer 163. The downscaler 161 receives a sub-screen image signal input from the sub-screen receiving unit 140, And inputs the sub-picture information and the PIP information input from the PIP information processing unit 170, and reduces the size of the sub-picture to the size of the PIP screen required in the PIP information. That is, if the input of the sub-screen is 1280 × 720 and the size of the PIP screen is 320 × 240, the downscaler 161 should reduce the size of the sub-screen by 1/4 and 1/3 vertically, Decimation filter is a polyphase filter that improves the picture quality of PIP.

다운 스케일러(161)의 출력은 스케일링 버퍼(163)의 입력으로 사용되어, 비디오 믹서(120)는 특정 비디오 타임에 스케일링 버퍼(163)에 저장된 이미지를 읽어가서 주화면에 믹싱하여 출력한다. The output of the downscaler 161 is used as an input to the scaling buffer 163 so that the video mixer 120 reads the image stored in the scaling buffer 163 at a specific video time and mixes it on the main screen and outputs it.

비디오 믹서(120)의 출력 이미지는 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 비디오 프레임을 가진다. The output image of the video mixer 120 has a type of video frame as shown in FIG.

도 2를 참조하면, M_XLEN 및 M_YLEN은 주화면 정보처리부(130)가 생성한 값으로서 주화면의 가로 및 세로 크기를 나타내고, P_XLEN 및 P_YLEN은 PIP 정보처리부(170)가 생성하는 값으로서 PIP 영상의 가로 및 세로 크기를 나타낸다.Referring to FIG. 2, M_XLEN and M_YLEN indicate the horizontal and vertical sizes of the main screen as values generated by the main screen information processing unit 130, and P_XLEN and P_YLEN are values generated by the PIP information processing unit 170, It shows the horizontal and vertical size.

M_XLEN 및 M_YLEN은 비디오 믹서(120)가 생성한 비디오 정보 필드에 포함되나, P_XLEN, P_YLEN 및 PIP 정보 처리부가 생성하는 값으로서 PIP 이미지의 시작점인 S(XPOS, YPOS)는 비디오 정보 필드에 포함되지 않는다. M_XLEN and M_YLEN are included in the video information field generated by the video mixer 120. However, as the values generated by the P_XLEN, P_YLEN and PIP information processing sections, S (XPOS, YPOS) which is the starting point of the PIP image is not included in the video information field .

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따르면 다운 스케일러(161)의 출력을 스케일링 버퍼(163)에 저장하므로 지원하는 영상의 해상도가 높아질수록 스케일링 버퍼(163)는 더 큰 물리적인 크기를 갖는다. UHD와 같은 고해상도의 디스플레이 영상을 표시하기 위해서는 기존 최대 해상도인 Full HD 영상보다 4배의 해상도를 가져야 하므로 버퍼에 저장되는 물리적인 크기가 증가하는 문제점이 있다.1 and 2, according to the related art, since the output of the downscaler 161 is stored in the scaling buffer 163, the higher the resolution of the image to be supported is, the more the scaling buffer 163 has a larger physical size . In order to display a high-resolution display image such as a UHD, the resolution must be four times as high as that of a full HD image, which is the maximum resolution, so that the physical size stored in the buffer increases.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 1의 PIP 처리부를 도 3에 도시한 바와 같이 변형하여, 원하는 출력 해상도만큼 다운 스케일된 영상을 부호화기(165, encoder)로 압축한 후, 스케일링 버퍼(166)에 저장하고, 복원기(167, decoder)에서 원래의 비디오 포맷에 맞게 복원하는 압축 방식이 제안되었다. In order to solve such a problem, the PIP processing unit of FIG. 1 is modified as shown in FIG. 3 to compress an image down-scaled by a desired output resolution by an encoder 165 and then stored in a scaling buffer 166 , And a decompressor 167 (decoder) compresses the video data in accordance with the original video format.

이러한 방식은 손실 및 가변 길이 압축으로서, 큰 압축률을 획득하는 대신 압축과 복원을 수행하는 과정에서 화질 손실이 발생하며, 영상의 복잡도에 따라서 영상의 압축률이 달라지는 문제점이 있다. This method is lossy and variable length compression. Instead of acquiring a large compression ratio, image quality is lost in the process of performing compression and decompression, and the compression ratio of the image varies depending on the complexity of the image.

스케일링 버퍼(166)의 크기는 최악의 압축률을 갖는 경우를 고려하여 그 크기가 책정되어야 하므로, 높은 압축률에 따른 높은 화질 손실률이 고정되어, 일반 또는 단순한 영상이 입력되는 경우에도 화질을 떨어뜨리는 문제점이 있다. Since the size of the scaling buffer 166 must be determined considering the worst compression rate, a high image quality loss ratio due to a high compression ratio is fixed, and even if a normal or simple image is input, have.

예를 들어, 복잡한 영상에 대한 80%의 압축률이 고정되는 경우, 단순한 영상은 90%내지 95%의 압축률을 가지며, 이에 따라 단순한 영상은 스케일링 버퍼의 공간 중 1/4 내지 1/2 정도만 사용하며 저장된다. For example, when a compression ratio of 80% for a complex image is fixed, a simple image has a compression ratio of 90% to 95%, so that a simple image uses only 1/4 to 1/2 of the space of the scaling buffer .

즉, 압축률을 떨어뜨려 화질을 높일 수 있음에도 불구하고, 최악 조건의 높은 화질 손실률로 압축 및 복원을 수행하게 되어, 화질의 손실이 발생하는 문제점이 있다.
That is, although the image quality can be increased by lowering the compression ratio, compression and restoration are performed at a high image quality loss rate of the worst condition, which results in a loss of image quality.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하여, 입력 영상에 따라 서로 다른 압축률 및 화질을 갖도록 하고, 저장되는 크기를 고정함으로써, 제한된 저장 공간에서 최대의 화질을 구현하는 부화면 처리 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for compressing a sub-screen image at a fixed bit rate to have different compression ratios and image qualities according to input images, , And a sub-screen processing apparatus and method for realizing a maximum picture quality in a limited storage space.

본 발명의 일면에 따른 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 장치는 PIP 정보를 바탕으로 다운 스케일된 부화면 영상 데이터를 입력 받아 컬러 포맷을 변환하는 컬러 포맷 변환기와, 컬러 포맷 변환기로부터 입력 받은 영상 데이터를 이산코사인 변환하는 순방향 이산코사인 변환기와, 이산코사인 변환된 영상 데이터를 양자화하여 출력하는 양자화기와, 고정 비트 레이트 압축 방식에 따라 양자화된 영상 데이터에 대한 엔트로피 코딩을 수행하는 엔트로피 코딩부 및 엔트로피 코딩부로부터 출력되는 압축 영상 데이터의 저장 용량 기준을 고려하여 EOB(End Of Block)신호를 생성하여 엔트로피 코딩부로 전달하는 기준 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. A sub-screen processing apparatus for compressing a sub-screen image at a fixed bit rate according to an embodiment of the present invention includes a color format converter for receiving downscaled sub-screen image data based on PIP information and for converting a color format, A quantizer for quantizing the discrete cosine transformed image data and outputting the quantized image data; and an entropy coding unit for performing entropy coding on the quantized image data according to a fixed bit rate compression scheme, And a reference deciding unit for generating an end of block (EOB) signal in consideration of the storage capacity reference of the compressed image data output from the entropy coding unit and transmitting the generated EOB to the entropy coding unit.

본 발명의 다른 면에 따른 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 방법은 다운 스케일된 부화면 영상 데이터를 입력 받아 컬러 포맷을 변환하는 컬러 포맷 변환 단계와, 컬러 포맷 변환된 영상 데이터를 이산코사인 변환하는 순방향 이산코사인 변환 단계와, 이산코사인 변환된 영상 데이터를 양자화하여 출력하는 양자화 단계 및 스케일링 버퍼로 출력되는 압축 영상 데이터에 대하여 기설정된 저장 용량 기준에 따라, EOB(End Of Block) 신호를 이용하여 고정 비트 레이트 압축 방식으로 양자화된 영상 데이터에 대한 엔트로피 코딩을 수행하는 엔트로피 코딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a sub-screen processing method for compressing a sub-screen image at a fixed bit rate, the method comprising: a color format conversion step of receiving downscaled sub- A quantization step of quantizing the discrete cosine transformed image data and outputting an EOB (End Of Block) signal according to a preset storage capacity criterion for compressed image data output to the scaling buffer, And an entropy coding step of performing entropy coding on the quantized image data using the fixed bit rate compression method.

본 발명에 따른 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 장치 및 방법은 고정 비트 레이트를 적용하여 입력 영상에 따라 서로 다른 압축률과 화질을 갖도록 하고, 저장되는 크기를 고정되도록 하여, 복잡한 영상의 경우 압축률을 높이고 화질을 떨어뜨려 압축하고, 단순한 영상의 경우 압축률을 낮추고 화질을 높임으로써, 결과적으로 전반적인 화질이 높아지며 스케일링 버퍼에 저장되는 크기를 거의 동일하게 유지시키는 효과가 있다. A sub-screen processing apparatus and method for compressing a sub-screen image at a fixed bit rate according to the present invention apply a fixed bit rate to have different compression rates and image qualities according to an input image, The compression rate is increased and the image quality is lowered to be compressed. In the case of a simple image, the compression rate is lowered and the image quality is increased. As a result, the overall image quality is increased, and the size stored in the scaling buffer is maintained almost the same.

따라서, 본 발명에 따르면 제한된 버퍼 공간 안에서 영상의 화질을 최대한 높여 저장하는 것이 가능하며, 입력되는 영상을 압축 및 복원하며 화질을 높이는 데 있어서 적은 물리적 공간을 차지하는 효과가 있다. Therefore, according to the present invention, it is possible to maximize the image quality in a limited buffer space, compress and restore the input image, and occupy less physical space in improving the image quality.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래 기술에 따른 PIP 화면 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 PIP 화면 처리 시스템의 비디오 믹서가 출력하는 이미지의 비디오 프레임을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 부호화기 및 복호화기를 포함하는 PIP 처리부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부화면 처리 장치의 부호화기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5a는 종래 기술에 따른 지그재그 스캔 방식을 나타내는 예시도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 지그재그 스캔 방식을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional PIP screen processing system.
2 is a diagram showing a video frame of an image output by a video mixer of a conventional PIP screen processing system.
3 is a block diagram illustrating a conventional PIP processing unit including an encoder and a decoder.
4 is a block diagram showing a configuration of an encoder of a sub-picture processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5A is a diagram illustrating an example of a conventional zigzag scan method.
5B is a diagram illustrating an example of a zigzag scan method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a sub-screen processing method for compressing a sub-screen image at a fixed bit rate according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. And the present invention is defined by the description of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that " comprises, " or "comprising," as used herein, means the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Do not exclude the addition.

이하에서는 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부화면 처리 장치의 부호화기의 구성을 나타내는 블록도이다. 4 is a block diagram showing a configuration of an encoder of a sub-picture processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 부호화기는 도 3에 도시한 부호화기(165)의 위치와 같이, 다운 스케일러의 후단 및 스케일링 버퍼의 전단에 배치된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 부호화기(300)는 다운 스케일러로부터 다운 스케일된 데이터를 입력 받고, 압축 영상 데이터를 스케일링 버퍼로 출력한다. The encoder according to the embodiment of the present invention is disposed at the rear end of the downscaler and at the front end of the scaling buffer as in the position of the encoder 165 shown in FIG. That is, the encoder 300 according to the embodiment of the present invention receives the downscaled data from the downscaler and outputs the compressed image data to the scaling buffer.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부호화기(300)는 다운 스케일러로부터 PIP 정보를 바탕으로 다운 스케일된 부화면 영상 데이터를 입력 받아 컬러 포맷을 변환하는 컬러 포맷 변환기(310)와, 컬러 포맷 변환기(310)로부터 입력 받은 영상 데이터를 이산코사인 변환하는 순방향 이산코사인 변환기(320)와, 이산코사인 변환된 영상 데이터를 양자화하여 출력하는 양자화기(330)와, 고정 비트 레이트 압축 방식에 따라 양자화된 영상 데이터에 대한 엔트로피 코딩을 수행하는 엔트로피 코딩부(340) 및 엔트로피 코딩부(340)로부터 출력되는 압축 영상 데이터의 저장 용량 기준을 고려하여 EOB(End Of Block)신호를 생성하여 엔트로피 코딩부(340)로 전달하는 기준 판단부(350)를 포함한다. 4, the encoder 300 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a color format converter 310 for receiving downscaled sub-picture image data based on PIP information from a downscaler and converting a color format, A forward DCT transformer 320 for DCT transforming the image data input from the color format transformer 310, a quantizer 330 for quantizing the discrete cosine transformed image data and outputting the quantized image data, An entropy coding unit 340 that performs entropy coding on the quantized image data, and an entropy coding unit 340 that generates an end of block (EOB) signal in consideration of a storage capacity criterion of compressed image data output from the entropy coding unit 340, And a reference determination unit 350 for transmitting the reference signal to the unit 340.

본 발명의 실시예에 따른 컬러 포맷 변환기(310)는 다운 스케일러로부터 다운 스케일된 RGB 포맷의 부화면 영상 데이터를 입력 받아 YCbCr 포맷으로 변환하여 출력한다. The color format converter 310 according to an embodiment of the present invention receives subscreen image data of the RGB format downscaled from the downscaler and converts the subscreen image data into a YCbCr format and outputs the converted image.

본 발명의 실시예에 따른 순방향 이산코사인 변환기(320, FDCT, Forward Discrete Cosine Transform)는 시간축의 화상 신호를 주파수축으로 변환하는 계수로서 이산적 코사인 함수를 사용하는 직교 변환 부호화 방식에 따라 입력 받은 컬러 포맷 변환 영상 데이터에 대하여 이산코사인 변환하여, 양자화기(330)로 출력한다. A forward discrete cosine transform (FDCT) 320 according to an exemplary embodiment of the present invention is a coefficient for transforming an image signal on a time axis into a frequency axis. The transformed orthogonal transform coding method uses a discrete cosine function, Transforms the format-transformed image data, and outputs the discrete cosine transformed image data to the quantizer 330.

본 발명의 실시예에 따른 엔트로피 코딩부(340)는 가변길이 부호화기 및 허프만 부호화기를 포함하여 구성되며, 이산코사인 변환된 데이터를 양자화하여 출력하는 양자화기(330)로부터 데이터를 입력 받아, 가변 길이 코딩과 허프만 코딩 과정에서 압축 처리의 최소 단위인 매크로블록(macro block) 별로 압축 처리를 수행한다. The entropy coding unit 340 according to the embodiment of the present invention includes a variable length encoder and a Huffman encoder and receives data from a quantizer 330 that quantizes and outputs discrete cosine transformed data, And compression processing is performed for each macroblock, which is the minimum unit of compression processing, in the Huffman coding process.

이 때, 엔트로피 코딩부(340)는 엔트로피 코딩부(340)로부터 출력되어 스케일링 버퍼에 저장될 압축 영상 데이터의 저장 용량 기준을 고려하여 EOB(End Of Block)신호를 생성하는 기준 판단부(350)로부터 EOB 신호를 입력 받아, 엔트로피 코딩 수행 중 해당 기준보다 높을 경우 해당 매크로블록에 대한 엔트로피 코딩의 종료를 명령하는 EOB 신호에 따라 강제적으로 압축 처리를 중지하게 된다. In this case, the entropy coding unit 340 includes a reference determination unit 350 that generates an end of block (EOB) signal in consideration of a storage capacity reference of compressed image data to be output from the entropy coding unit 340 and stored in the scaling buffer, If the EOB signal is higher than the corresponding reference value during the entropy coding, the compression processing is forcibly stopped according to the EOB signal instructing the end of the entropy coding for the corresponding macroblock.

즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 엔트로피 코딩 중 지그재그 스캔 방식은 매크로블록의 8×8, 즉 64개의 픽셀에 대하여 전부 지그재그 스캔 방식을 수행함에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 부호화기(300)는 기준 판단부(350)로부터 입력 받은 EOB 신호에 따라, 도 5b에 도시한 바와 같이 특정 픽셀까지만 지그재그 스캔을 수행하고, 다음 블록에 EOB 신호를 전달한다. That is, as shown in FIG. 5A, the zigzag scanning method during the entropy coding according to the related art performs a total zigzag scanning method on 8 × 8, that is, 64 pixels of the macroblock, The encoder 300 performs zigzag scanning only up to a specific pixel according to the EOB signal received from the reference deciding unit 350 as shown in FIG. 5B, and delivers the EOB signal to the next block.

본 발명의 실시예에 따른 부호화기(300)는 이산코사인 변환을 통해 주파수 영역으로 구분된 블록에 대하여 지그재그 스캔을 수행하되, 시각으로 인지하는 유효 데이터는 저주파수 대역에 분포하므로, EOB 신호 입력 후 지그재그 스캔을 종료하더라도 시각으로 인지하는 화질의 손실에 대한 영향이 거의 없다.  The encoder 300 according to the embodiment of the present invention performs zigzag scanning on blocks divided into frequency regions through discrete cosine transform, and effective data perceived by time is distributed in a low frequency band. Therefore, There is almost no influence on the loss of image quality recognized by the time.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 부호화기(300)는 제한된 버퍼 공간 안에서 영상의 화질을 최대한 높여 저장하기 위하여, 압축되는 비트 스트림의 크기를 확인하고 조절하는 방식으로서 엔트로피 코딩 중 EOB 신호의 입력까지 지그재그 스캔을 수행하는 방식을 통하여, 고정 비트 레이트를 적용하여 부화면 영상 데이터를 압축하게 된다.
In other words, the encoder 300 according to the embodiment of the present invention checks and adjusts the size of a bitstream to be compressed in order to maximize image quality in a limited buffer space. As a result, Through the method of performing the scan, the sub-picture image data is compressed by applying the fixed bit rate.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 방법을 나타내는 순서도이다. FIG. 6 is a flowchart illustrating a sub-screen processing method for compressing a sub-screen image at a fixed bit rate according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부화면 처리 방법은 다운 스케일된 부화면 영상 데이터를 입력 받아 컬러 포맷을 변환하는 컬러 포맷 변환 단계(S100)와, 컬러 포맷 변환된 영상 데이터를 이산코사인 변환하는 순방향 이산코사인 변환 단계(S200)와, 이산코사인 변환된 영상 데이터를 양자화하여 출력하는 양자화 단계(S300) 및 스케일링 버퍼로 출력되는 압축 영상 데이터에 대하여 기설정된 저장 용량 기준에 따라, EOB(End Of Block) 신호를 이용하여 고정 비트 레이트 압축 방식으로 양자화된 영상 데이터에 대한 엔트로피 코딩을 수행하는 엔트로피 코딩 단계(S400)를 포함한다. 6, a sub-screen processing method according to an exemplary embodiment of the present invention includes a color format conversion step S100 for receiving downscaled sub-screen image data and converting a color format, A quantization step S300 for quantizing and outputting the discrete cosine transformed image data and a quantization step S300 for outputting the discrete cosine transformed image data according to a preset storage capacity criterion for compressed image data output to the scaling buffer, And an entropy coding step (S400) of performing entropy coding on the image data quantized by the fixed bit rate compression method using an EOB (End Of Block) signal.

S100단계에서는 다운 스케일러로부터 다운 스케일된 RGB 포맷의 부화면 영상 데이터를 입력 받아 YCbCr 포맷으로 변환하여 출력한다. In step S100, the subscreen image data of the RGB format downscaled from the downscaler is received and converted into the YCbCr format and output.

또한, S200단계에서는 S100단계에서 컬러 포맷 변환된 데이터에 대하여 주파수축으로 변환하는 이산코사인 변환계수에 따라 이산코사인 변환한다. In step S200, the data subjected to the color format conversion in step S100 is subjected to discrete cosine transformation according to a discrete cosine transform coefficient to be transformed into a frequency axis.

또한, S300 단계에서는 이산코사인 변환된 영상 데이터를 양자화하여 출력한다. Also, in step S300, the discrete cosine transformed image data is quantized and output.

또한, S400단계에서는 가변길이 코딩 및 허프만 코딩을 이용하여 매크로 블록 별로 압축 처리를 수행하되, 스케일링 버퍼에 저장될 출력 압축 영상 데이터의 저장 용량 기준을 고려하여 생성된 EOB(End Of Block)신호를 이용하여 엔트로피 코딩을 수행한다. In step S400, compression processing is performed for each macroblock using variable length coding and Huffman coding. An EOB (End Of Block) signal generated considering the storage capacity reference of the output compressed video data to be stored in the scaling buffer is used And performs entropy coding.

즉, S400단계는 엔트로피 코딩 수행 중 해당 저장 기준보다 높을 경우 해당 매크로블록에 대한 엔트로피 코딩의 종료를 명령하는 EOB 신호에 따라 강제적으로 압축 처리를 중지하게 된다. That is, in step S400, when the entropy coding is performed, if it is higher than the corresponding storage criterion, the compression processing is forcibly stopped according to the EOB signal instructing the end of the entropy coding for the corresponding macroblock.

도 5b에 도시된 바와 같이, S400단계는 입력 받은 EOB 신호에 따라, 특정 픽셀(20)까지만 지그재그 스캔을 수행하고, 다음 블록에 EOB 신호를 전달한다. As shown in FIG. 5B, in step S400, a zigzag scan is performed only up to the specific pixel 20 according to the input EOB signal, and the EOB signal is transmitted to the next block.

S400 단계에서 EOB 신호에 따라 지그재그 스캔을 중단하더라도, S200단계에서 이산코사인 변환이 수행됨에 따라, 저주파 대역에 분포하는 유효 데이터에 대한 지그재그 스캔은 완료되는 바, 시각으로 인지하는 화질의 손실이 적은 장점이 있다. Even if the zigzag scan is stopped according to the EOB signal in step S400, the zigzag scan for the valid data distributed in the low frequency band is completed as the discrete cosine transformation is performed in step S200. As a result, .

따라서, S400 단계에서 고정 비트 레이트를 적용하여 입력 영상에 따라 서로 다른 압축률과 화질을 갖도록 압축 처리하고, 저장되는 크기를 고정되도록 함으로써, 복잡한 영상의 압축 결과 압축률은 높아지고 화질은 떨어지며, 단순한 영상의 압축 결과 압축률은 낮아지고 화질은 높아져, 스케일링 버퍼에 저장되는 크기를 거의 동일하게 유지시키는 효과가 있다.
Accordingly, in step S400, the fixed bit rate is applied to perform compression processing so as to have different compression ratios and image qualities according to the input image, and the stored size is fixed. As a result, the compression ratio of the complex image is increased and the image quality is lowered. As a result, the compression ratio is lowered and the image quality is increased, so that the size stored in the scaling buffer is kept substantially the same.

이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The embodiments of the present invention have been described above. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

110: 주화면 수신부 120: 비디오 믹서
130: 주화면 정보처리부 140: 부화면 수신부
150: 부화면 정보처리부 160: PIP 처리부
161, 164: 다운 스케일러 163, 166: 스케일링 버퍼
165: 부호화기 167: 복호화기
170: PIP 정보처리부 300: 부호화기
310: 컬러 포맷 변환기 320: 순방향 이산코사인 변환기
330: 양자화기 340: 엔트로피 코딩부
350: 기준 판단부110: main screen receiving unit 120: video mixer
130: Main screen information processing unit 140: Sub-screen receiving unit
150: Sub-screen information processing unit 160: PIP processing unit
161, 164: Downscaler 163, 166: Scaling buffer
165: Encoder 167: Decoder
170: PIP information processing unit 300:
310: Color Format Converter 320: Forward Discrete Cosine Transform
330: quantizer 340: entropy coding unit
350:

Claims (6)

PIP 정보를 바탕으로 다운 스케일된 부화면 영상 데이터를 입력 받아 컬러 포맷을 변환하는 컬러 포맷 변환기;
상기 컬러 포맷 변환기로부터 입력 받은 영상 데이터를 이산코사인 변환하는 순방향 이산코사인 변환기;
상기 이산코사인 변환된 영상 데이터를 양자화하여 출력하는 양자화기;
고정 비트 레이트 압축 방식에 따라 상기 양자화된 영상 데이터에 대한 엔트로피 코딩을 수행하는 엔트로피 코딩부; 및
상기 엔트로피 코딩부로부터 출력되는 압축 영상 데이터의 저장 용량 기준을 고려하여 EOB(End Of Block)신호를 생성하여 상기 엔트로피 코딩부로 전달하는 기준 판단부
를 포함하는 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 장치.
A color format converter for receiving downscaled sub-picture image data based on PIP information and converting the color format;
A forward discrete cosine transformer for performing discrete cosine transform on the image data input from the color format converter;
A quantizer for quantizing and outputting the discrete cosine transformed image data;
An entropy coding unit for performing entropy coding on the quantized image data according to a fixed bit rate compression scheme; And
(EN) An end-of-block (EOB) signal is generated in consideration of a storage capacity reference of compressed image data output from the entropy coding unit and transmitted to the entropy coding unit.
And compresses the sub-picture at a fixed bit rate.
제1항에 있어서, 상기 엔트로피 코딩부는
상기 이산코사인 변환 및 양자화된 영상 데이터에 대하여 지그재그 스캔을 수행하되, 상기 기준 판단부로부터 입력 받은 EOB 신호에 따라 지그재그 스캔 수행을 중단하여 고정 비트 레이트로 상기 영상 데이터를 압축 처리하는 것
인 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the entropy coding unit
Performing zigzag scanning on the discrete cosine transformed and quantized image data, stopping zigzag scanning according to the EOB signal received from the reference deciding unit, and compressing the image data at a fixed bit rate
And compressing the sub-picture at a fixed bit rate.
제2항에 있어서, 상기 기준 판단부는
상기 엔트로피 코딩부로부터 출력되는 압축 영상 데이터가 스케일링 버퍼에 저장되는 저장 용량 기준에 따라 해당 매크로 블록에 대한 상기 엔트로피 코딩부의 지그재그 스캔을 중단시키는 EOB 신호를 생성하는 것
인 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 장치.
3. The apparatus of claim 2, wherein the reference determination unit
Generating an EOB signal for stopping the zigzag scan of the entropy coding unit for the macroblock according to a storage capacity criterion in which compressed image data output from the entropy coding unit is stored in a scaling buffer
And compressing the sub-picture at a fixed bit rate.
(a) 다운 스케일된 부화면 영상 데이터를 입력 받아 컬러 포맷을 변환하는 컬러 포맷 변환 단계;
(b) 컬러 포맷 변환된 영상 데이터를 이산코사인 변환하는 순방향 이산코사인 변환 단계;
(c) 이산코사인 변환된 영상 데이터를 양자화하여 출력하는 양자화 단계; 및
(d) 스케일링 버퍼로 출력되는 압축 영상 데이터에 대하여 기설정된 저장 용량 기준에 따라, EOB(End Of Block) 신호를 이용하여 고정 비트 레이트 압축 방식으로 양자화된 영상 데이터에 대한 엔트로피 코딩을 수행하는 엔트로피 코딩 단계
를 포함하는 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 방법.
(a) a color format conversion step of receiving downscaled sub-picture image data and converting the color format;
(b) a forward discrete cosine transform step of performing discrete cosine transform on the color-format-converted image data;
(c) a quantization step of quantizing and outputting the discrete cosine transformed image data; And
(d) entropy coding for performing entropy coding on the image data quantized by the fixed bit rate compression scheme using an EOB (End Of Block) signal according to a preset storage capacity criterion for the compressed image data output to the scaling buffer step
And compressing the sub-picture at a fixed bit rate.
제4항에 있어서, 상기 (d) 단계는
이산코사인 변환 및 양자화된 영상 데이터에 대한 지그재그 스캔을 통하여 엔트로피 코딩을 수행하되, EOB 신호에 따라 지그재그 스캔 수행을 중단하여 고정 비트 레이트로 상기 영상 데이터를 압축 처리하는 것
인 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 방법.
5. The method of claim 4, wherein step (d)
Performing entropy coding through discrete cosine transform and zigzag scan for quantized image data, stopping zigzag scan according to an EOB signal, and compressing the image data at a fixed bit rate
And compressing the sub-picture at a fixed bit rate.
제5항에 있어서, 상기 (d) 단계는
상기 스케일링 버퍼로 출력되는 압축 영상 데이터의 저장 용량을 모니터링하여, 기설정된 저장 용량 기준을 충족하는 경우 생성되는 EOB 신호에 따라 해당 매크로 블록에 대한 지그재그 스캔을 중단하는 것
인 고정 비트 레이트로 부화면 영상을 압축하는 부화면 처리 방법.
6. The method of claim 5, wherein step (d)
Monitoring the storage capacity of the compressed image data output to the scaling buffer, and stopping zigzag scanning of the corresponding macroblock according to an EOB signal generated when the preset storage capacity criterion is satisfied
And compressing the sub-picture at a fixed bit rate.
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