KR0119800Y1 - Quantization apparatus having application to mpeg - Google Patents

Quantization apparatus having application to mpeg

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KR0119800Y1 KR92016306U KR920016306U KR0119800Y1 KR 0119800 Y1 KR0119800 Y1 KR 0119800Y1 KR 92016306 U KR92016306 U KR 92016306U KR 920016306 U KR920016306 U KR 920016306U KR 0119800 Y1 KR0119800 Y1 KR 0119800Y1
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Abstract

본 고안은 동영상 압축에 적용되는 양자화 장치에 관한 것으로, 종래의 압축전 영상과 재생영상이 시각적 차이를 해결하기 위한 것으로 룸(ROM)에 통계적 실험에 의한 양자화기본단위를 설정하여 두고 영상데이타의 복잡도에 따라 적절한 양자화기본단위를 출력함으로써 압축전 영상과 재생영상의 시각차를 줄일 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a quantization apparatus applied to video compression, and to solve visual differences between conventional and pre-compression video and to reconstruct the visual data. The complexity of image data is set by setting a basic quantization unit by statistical experiment in a room (ROM). By outputting the proper quantization basic unit according to the above, it is possible to reduce the visual difference between the pre-compression video and the playback video.

Description

동영상 압축에 적용되는 양자화 장치Quantizer Applied to Video Compression

제1도는 종래 동영상 압축장치 구성도.1 is a block diagram of a conventional video compression apparatus.

제2도는 본 고안 동영상 압축에 적용되는 양자화 장치 구성도.2 is a configuration diagram of a quantization device applied to the present invention video compression.

제3도는 제2도에 따른 제1롬부의 출력 신호도.3 is an output signal diagram of a first ROM unit according to FIG. 2.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1: 디씨티부 2: 양자화부1: DC unit 2: quantization unit

3 : 가변길이코더부 4 : 버퍼부3: variable length coder portion 4: buffer portion

5 : 양자화기본단위제어부 6 : 분산값산술부5: quantization basic unit control unit 6: variance value arithmetic unit

7 : 제1롬부 8 : 제2롬부7: first ROM part 8: second ROM part

본 고안은 동영상 압축장치에 관한 것으로, 특히 압축된 데이타의 양을 영상특성에 대한 통계적인 결과에 따라 압축에 필요한 양자화값을 조정하여 동영상을 압축 및 재생할 경우에 압축전의 동영상과 재생한 동영상의 시각적 차이를 줄이도록 한 동영상 압축에 적용되는 양자화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a video compression apparatus. In particular, when the compressed video is compressed and played by adjusting the quantization value required for the compression according to the statistical result of the image characteristics, the video of the video before and the video being played The present invention relates to a quantization apparatus applied to video compression to reduce the difference.

제1도는 종래 동영상 압축 장치 구성도로서, 이에 도시된 바와같이 2차원 영상데이타를 디씨디(Descrete Cosine Transform : DCT) 처리하여 계수값을 출력하는 디씨티부(1)와, 그 디씨티부(1)의 출력신호를 낮은 데이타값으로 양자화하는 양자화부(2)와, 그 양자화부(2)에서 양자화된 낮은 데이타값을 가변길이코드(Variable Length Code)로 변환하여 출력하는 가변 길이코더(Variable Length Coder)(3)와, 그 가변길이코더부(3)의 출력신호에 따라 전송속도를 일정하게 유지하는 버퍼부(4)와, 그 버퍼부(4)의 전송속도에 다라 상기 양자화부(2)에서 양자화되는 데이타값을 조절하는 양자화 기본단위제어부(5)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram of a conventional video compression apparatus. As shown in FIG. 1, a DC unit 1 for outputting a coefficient value by processing two-dimensional image data (DCT) and a DC unit ( A quantization unit 2 for quantizing the output signal of 1) to a low data value, and a variable length coder for converting the low data value quantized by the quantization unit 2 into a variable length code and outputting the variable length code. Length Coder (3), a buffer unit 4 which maintains a constant transmission speed in accordance with the output signal of the variable length coder unit 3, and the quantization unit ( And a quantization basic unit controller 5 for adjusting the data value quantized in 2).

이와같이 구성되는 종래 동영상 압축장치의 동작 및 문제점을 설명하면 다음과 같다.The operation and problems of the conventional video compression apparatus configured as described above are as follows.

N×N의 2차원 영상데이타가 디씨티부(1)로 입력되면, 그 디씨티부(1)는 그 2차원 영상데이타를 디씨티 변환공식인 하기의 식(1)을 이용하여 N×N의 변화된 2차원 영상데이타의 계수를 양자화부(2)로 출력한다.When N × N two-dimensional image data is input to the DC unit 1, the DC unit 1 converts the two-dimensional image data to N × N using Equation (1) below, which is a DC conversion formula. The coefficient of the changed two-dimensional image data of the output to the quantization unit (2).

상기 식(1)에서 u, v는 변환도메인(Transform domain)에서의 좌표이고, j, k는 변환전 도메인에서의 좌표이며, Q(u), Q(v)는 매개함수를 의미하는 것으로, u, v값에 따라 상기의 Q(w)에서와 같이 주어진다.In Equation (1), u and v are coordinates in a transform domain, j and k are coordinates in a domain before transformation, and Q (u) and Q (v) denote intermediate functions. Depending on the u and v values, they are given as in Q (w) above.

이때 N×N의 2차원 영상데이타 F(u, v)에서 u, v값이 작은 영역에 주로 큰값의 데이타가 형성되며, 이와같이 형성된 데이타는 u, v가 작은 F(u, v)일수록 전체적인 데이타에 큰 영향을 미치게 됨을 의미한다.In this case, large data is mainly formed in a region where u and v values are small in two-dimensional image data F (u, v) of N × N, and the data formed as described above is smaller as F (u, v) where u and v are smaller. It has a big impact on this.

따라서, 상기 양자화부(2)는 계수(F(u, v))를 양자화 변환공식인 하기의 식(2)와 같이 계산하여 양자화된 낮은 정밀도를 갖는 데이타로 변환한다.Accordingly, the quantization unit 2 calculates the coefficients F (u, v) as shown in Equation (2) below, which is a quantization conversion formula, and converts the data into quantized data with low precision.

QC(u, v) = F(u, v)/(QT(u, v)*QS*K)………(2)QC (u, v) = F (u, v) / (QT (u, v) * QS * K)... … … (2)

상기에서 Q(u, v)는 양자화된 데이터값이고, F(u, v)는 디씨티변환되어 입력된 값이며, QT(u, v)는 양자화를 위해 규정된 함수이며, QS는 양자화 기본단위를 의미하며, K는 상수이다.In the above, Q (u, v) is a quantized data value, F (u, v) is a DC-valued input value, QT (u, v) is a function defined for quantization, and QS is a quantization basic. Units, where K is a constant.

이와같이 양자화된 데이타값(QC(u, v)는 가변길이코더부(3)로 입력되며, 그 가변길이코더부(3)는 그 양자화된 값을 가변길이코드(VLC), 즉 허프만코드(Huffman Code)로 변환하여 그 변환된 데이타를 버퍼부(4)로 출력하면, 상기 버퍼부(4)는 입력되는 데이타에 따라 전송속도를 일정하게 유지하여 출력한다.The quantized data values QC (u, v) are input to the variable length coder 3, and the variable length coder 3 converts the quantized values into a variable length code VLC, that is, a Huffman code Huffman. And converts the converted data to the buffer unit 4, the buffer unit 4 maintains a constant transmission speed and outputs the data according to the input data.

이때, 상기 버퍼부(40는 가변길이코더부(3)의 출력신호에 따른 내부상태를 양자화기본단위제어부(5)로 출력한다.At this time, the buffer unit 40 outputs the internal state according to the output signal of the variable length coder unit 3 to the quantization basic unit controller 5.

따라서, 상기 양자화기본단위제어부(5)는 가변길이코더부(3)의 출력신호에 의해 상기 버퍼부(4)의 내부가 가득(full)한 상태면 최종양자화기본단위(QS)를 크게하고, 빈(Empty) 상태이면 최종양자화기본단위(QS)를 작게 조절하여 양자화부(2)로 인가하므로, 그 양자화부(2)는 상기 양자화기본단위제어부(5)에서 출력되는 출력신호에 따라 디씨티부(1)의 출력신호를 양자화시킨다.Accordingly, the quantization basic unit controller 5 increases the final quantization basic unit QS when the inside of the buffer unit 4 is full due to the output signal of the variable length coder 3, In the empty state, the final quantization basic unit QS is adjusted to be small and applied to the quantization unit 2. Therefore, the quantization unit 2 according to the output signal output from the quantization basic unit control unit 5 is used. The output signal of the unit 1 is quantized.

따라서, 상기 버퍼부(4)로 입력되는 데이타양을 조절할 수 있게된다.Thus, the amount of data input to the buffer section 4 can be adjusted.

그러나, 상기에서 설명한 바와같이 종래 동영상 압축장치는 동영상데이타의 성격과 무관하게 단지 버퍼부(4)의 내부상태에 따라 양자화기본단위값을 조정하므로 인하여 복잡한 동영상인 경우 상기 버퍼부(4)의 입력 데이타값이 커야만 압축전의 영상과 재생후의 영상차이를 느낄 수 없게 되지만, 이것을 고려하지 않은 데이타 변환에 의하여 재생된 영상이 시각적으로 원래의 영상과 차이가 발생되는 문제점이 있었다.However, as described above, the conventional video compression apparatus adjusts the quantization basic unit value according to the internal state of the buffer unit 4 irrespective of the nature of the video data, so that the input of the buffer unit 4 is complicated. Although the difference between the image before compression and the image after reproduction cannot be felt only when the data value is large, there is a problem in that the reproduced image visually differs from the original image by data conversion without considering this.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 영상데이타신호의 복잡도를 롬(ROM)에 미리 세팅시킨 통계적 실험치를 테이블(Table) 형태로 적용하여 압축전의 영상과 재생후의 영상차이를 줄일 수 있도록 한 동영상 압축에 적용되는 양자화 장치를 안출한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In order to solve such a conventional problem, the present invention is to apply a statistical experimental value that is set in advance in the ROM of the image data signal in the form of a table to reduce the difference between the image before compression and the image after playback. A quantization apparatus applied to video compression is devised and described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 고안 동영상 압축에 적용되는 양자화 장치 구성도로서, 이에 도시한 바와같이 2차원 영상데이타를 디씨티 처리하여 계수값을 출력하는 디씨티부(1)와, 그 디씨티부(1)의 출력신호를 낮은 데이타값으로 양자화하는 양자화부(2)와, 그 양자화부(2)에서 양자화된 낮은 데이타값을 가변길이코드로 변환하여 출력하는 가변길이코더부93)와, 그 가변길이코더부(3)의 출력신호에 따라 전송속도를 일정하게 유지하는 버퍼부(4)와, 상기 2차원 영상데이타의 복잡도를 계산하기 위한 분산값을 산출하는 분산값산출부(6)와, 그 분산값산출부(6)의 출력신호를 입력받아 이에 대한 최종 양자화기본단위(VQS)를 출력하는 제1롬부(7)와, 그 제1롬부(7)의 출력신호와 상기 버퍼부(4)의 내부상태신호(FS)를 입력받아 이에대한 적정 양자화기본단위(QS)를 출력하는 제2롬부(8)로 구성하며, 상기 제1, 제2롬부(7), (8)는 내부에 통계적 실험치가 테이블 형식으로 세팅되어 있다.2 is a configuration diagram of a quantization apparatus applied to the present invention video compression. As shown in FIG. 2, a DC unit 1 for outputting a coefficient value by DC processing two-dimensional image data, and the DC unit 1 A quantization unit 2 for quantizing an output signal of a low data value, a variable length coder 93 for converting and outputting a low data value quantized by the quantization unit 2 into a variable length code, and a variable length coder A buffer unit 4 which maintains a constant transmission speed according to the output signal of the unit 3, a dispersion value calculation unit 6 which calculates a dispersion value for calculating the complexity of the two-dimensional image data, and its dispersion A first ROM unit 7 which receives an output signal of the value calculating unit 6 and outputs a final basic quantization unit (VQS), an output signal of the first ROM unit 7 and the buffer unit 4 A second ROM unit configured to receive the internal state signal FS and output a proper quantization basic unit QS; 8), wherein the first and second ROM portions 7 and 8 have statistical experimental values set in a table form.

이와같이 구성되는 본 고안의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.If described in detail the operation and effects of the subject innovation is configured as follows.

먼저, N×N의 2차원 영상데이타가 디씨티부(1)로 입력되면, 그 디씨티부(1)는 그 2차원 영상데이타를 디씨티 변환공식인 하기의 식(3)을 이용하여 N×N의 변화된 2차원 영상데이타 계수를 계산하고, 그 계산된 계수를 양자화부(2)로 출력한다.First, when N × N two-dimensional image data is input to the DC unit 1, the DC unit 1 converts the two-dimensional image data to N using the following equation (3), which is the DC conversion formula. The changed two-dimensional image data coefficients of xN are calculated, and the calculated coefficients are output to the quantization unit 2.

상기 식(3)에서 u, v는 변환도메인에서의 좌표이고, j, k는 변환전 도메인에서의 좌표이며, Q(u), Q(v)는 매개함수를 의미하는 것으로, u, v값에 따라 상기 Q(w)에서와 같이 주어진다.In Equation (3), u and v are coordinates in the transform domain, j and k are coordinates in the domain before conversion, and Q (u) and Q (v) denote intermediate functions. Is given as in Q (w).

이때 N×N의 2차원 영상데이타계수(F(u, v))에서 u, v값이 작은 영역에 주로 큰값의 데이타가 형성되며, 이와같이 형성된 데이타는 u, v가 작은 F(u, v)일수록 전체적인 데이타에 큰 영향을 미치게 됨을 의미한다.In this case, a large value of data is mainly formed in a region where u and v values are small in the N × N two-dimensional image data coefficient (F (u, v)). More means a greater impact on the overall data.

상기의 식(3)에 의해 결정된 계수(F(u, v))가 양자화부(2)로 입력되면, 양자화부(2)는 그 계수(F(u, v))를 양자화 변환공식인 하기의 식(4)와 같이 최종양자화기본단위(QS)로 계산하여 양자화된 낮은 정밀도를 갖는 데이타로 변환시킨다.When the coefficients F (u, v) determined by the above equation (3) are input to the quantization unit 2, the quantization unit 2 converts the coefficients F (u, v) into As shown in Equation (4), the final quantization basic unit (QS) is used to convert the data into quantized low precision data.

QC(u, v) = F(u, v)/(QT(u, v)*QS*K)……(4)QC (u, v) = F (u, v) / (QT (u, v) * QS * K)... … (4)

상기에서 QC(u, v)는 양자화된 데이터값이고, F(u, v)는 디씨티 변환되어 입력된 값이며, QT(u, v)는 양자화를 위해 규정된 함수이며, QS는 최종양자화기본단위를 의미하며, K는 상수이다.In the above, QC (u, v) is a quantized data value, F (u, v) is a DC-converted value, QT (u, v) is a function defined for quantization, and QS is final quantization. The basic unit, where K is a constant.

이와같이 양자화된 데이타(QC)가 가변길이코더부(3)로 입력되면 그 가변길이코더부(3)는 데이타의 크기에 따라 가변길이코드로 변환하여 변환된 데이타를 버퍼부(4)로 출력한다.When the quantized data QC is input to the variable length coder 3, the variable length coder 3 converts the data to a variable length code according to the size of the data and outputs the converted data to the buffer unit 4. .

이에따라 상기 버퍼부(4)는 데이타를 일시 저장하여 일정한 전송속도를 유지하면서 출력하게 된다.Accordingly, the buffer unit 4 temporarily stores data and outputs the data while maintaining a constant transmission speed.

한편 N×N 2차원 영상데이타는 분산값산출부(6)로 입력되고, 그 분산값산출부(6)는 하기의 식(5)을 이용하여 분산값(Variance)을 계산한다.Meanwhile, the N × N two-dimensional image data is input to the dispersion value calculation unit 6, and the dispersion value calculation unit 6 calculates the dispersion value Variance using Equation 5 below.

상기에서 E[·]는 평균값을 의미하며,는 평균값과 현재값의 차이를 의미한다.In the above E [·] means an average value, Means the difference between the mean value and the present value.

이에따라, 분산값산출부(6)는 상기 식(5)로 계산된 분산값을 제3도에 도시한 바와같이 분산레벨(VL)로 각기 조정하여 제1롬부(7)로 출력하면 그 제1롬부(7)는 이 분산레벨(VL)을 어드레스입력으로 받아 미리 세팅된 통계적 실험치 테이블에 적용하여 제1 양자화기본단위(VQS)신호를 제2롬부(8)로 출력한다.Accordingly, the variance value calculating section 6 adjusts the variance value calculated by Equation (5) to the variance level VL as shown in FIG. The ROM unit 7 receives the dispersion level VL as an address input and applies it to a preset statistical experimental value table to output the first quantization basic unit VQS signal to the second ROM unit 8.

이때, 상기 버퍼부(4)는 내부에 저장된 데이타양에 따라 내부상태신호(FS)를 제2롬부(8)로 인간한다.In this case, the buffer unit 4 humanizes the internal state signal FS to the second ROM unit 8 according to the amount of data stored therein.

이에따라, 상기 제2롬부(8)는 제1롬부(7)의 제1 양자화기본단위(VQS)신호와 버퍼부(4)의 내부상태신호(FS)를 어드레스로 입력받아 미리 세팅된 통계적 실험치 테이블에 적용하여 최종 양자화기본단위(QS)신호를 상기 양자화부(2)로 출력한다.Accordingly, the second ROM unit 8 receives the first quantization basic unit VQS signal of the first ROM unit 7 and the internal state signal FS of the buffer unit 4 as addresses, and sets a predetermined statistical experimental value table. The final quantization basic unit (QS) signal is output to the quantization unit 2 by applying to.

따라서, 상기 양자화부(2)는 최종양자화기본단위(QS) 신호로 디씨티부(1)의 출력인 계수를 양자화하므로, 상기 버퍼부(4)로 입력되는 데이타양을 조절할 수 있어 압축전 영상과 재생후 영상의 시각적 차이를 줄일 수 있다.Therefore, since the quantization unit 2 quantizes the coefficient which is the output of the DC unit 1 with the final quantization basic unit (QS) signal, the amount of data input to the buffer unit 4 can be adjusted, so that the pre-compression image The visual difference between the images and the playback can be reduced.

상기에서 설명한 바와같이 본 고안은 영상의 종류와 통계적 압축 재생특성의 변경에 따라 롬내부의 테이블값을 바꿀 수 있어 동영상 압축에 유용한 효과가 있고, 영상의 복잡도를 고려한 영상데이타를 압축함으로써 재생영상의 질을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can change the table values in the ROM according to the type of image and the statistical compression and playback characteristics, which is useful for video compression, and compresses the image data considering the complexity of the video. The effect is to improve the quality.

Claims (2)

2차원 영상데이타를 디씨티처리하여 계수값을 출력하는 디씨티부(1)와, 상기 디씨티부(1)의 출력신호를 최종양자화기본단위(QS) 신호로 양자화하는 양자화부(2)와, 상기 양자화부(2)의 출력신호를 가변길이코드로 변환하는 가변길이코더부(3)와, 상기 가변길이코더부(3)의 출력신호를 일시저장한 후 일정한 전송속도로 유지하여 출력함과 아울러 내부상태신호(FS)를 출력하는 버퍼부(4)와, 상기 2차원 영상데이타의 분산값을 산출하여 그 분산값을 분산레벨로 변환하여 출력하는 분산값산출부(6)와, 상기 분산값산출부(6)의 출력신호를 입력받아 제1 양자화기본단위(VQS)를 출력하는 제1롬부(7)와, 상기 제1롬부(7)의 제1 양자화 기본단위(VQS) 신호와 상기 버퍼부(4)의 내부상태신호(FS)를 입력받아 상기 최종 양자화기본단위(QS)를 출력하는 제2롬부(8)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에 적용되는 양자화 장치.A deciphering unit 1 for deciding two-dimensional image data and outputting coefficient values, a quantizing unit 2 for quantizing the output signal of the deciding unit 1 with a final quantization basic unit (QS) signal, and After storing the output signal of the variable length coder 3 and the variable length coder 3 for converting the output signal of the quantization unit 2 into a variable length code, the output signal is maintained at a constant transmission rate. And a buffer unit 4 for outputting an internal state signal FS, a dispersion value calculation unit 6 for calculating a dispersion value of the two-dimensional image data, converting the dispersion value into a dispersion level, and outputting the dispersion value; A first ROM unit 7 which receives the output signal of the variance value calculation unit 6 and outputs a first quantization basic unit VQS, a first quantization basic unit VQS signal of the first ROM unit 7 And a second ROM unit 8 which receives the internal state signal FS of the buffer unit 4 and outputs the final quantization basic unit QS. A quantization device applied to video compression, characterized in that. 제1항에 있어서, 제1, 제2롬부(7), (8)는 제1, 최종양자화기본단위를 출력하는 통계적 실험치 테이블이 자체내에 세팅되어 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에 적용되는 양자화 장치The quantization apparatus of claim 1, wherein the first and second ROM units 7 and 8 have a statistical experimental value table for outputting the first and final quantization basic units set therein.
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