KR0123092B1 - 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법 및 장치 - Google Patents

픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법 및 장치

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Abstract

본 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법 및 장치는 MPEG I 비트 스트림내의 확장 영역 또는 유저 영역에 현 픽쳐와 이전 픽쳐간의 상대적인 위치를 코드화함으로써, 특수 재생모드 수행시 충돌없이 디코딩이 가능하게 하기 위한 것이다. 이에 따라 본 발명의 방법은 가변장 부호화되어 인가되는 코드가 코드 확장 영역의 시작 어드레스 코드인 경우에 코딩하고 ; 동일한 GOP층에서 현재 인가되는 픽쳐가 있는 경우 현재 인가되는 픽쳐의 픽쳐 타입을 결정하고 ; 현재 픽쳐 시작 위치와 이전 픽쳐의 시작 위치간의 상대적인 위치를 검출하고; 현재 인가되는 픽쳐가 없는 경우, 코드 부분이 끝났음을 알리는 엔드 코드를 할당하는 과정들로 이루어진다.

Description

픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 블럭도.
제2도는 본 발명에 따른 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법의 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 프레임 재배열부 102 : 움직임 추정부
102 : 감산기 104 : 이산 여현 변환(DCT)부
105 : 양자화부 106 : 가변 길이 부호화(VLC)부
107 : 멀티플렉서 108 : 버퍼
109 : 레귤레이터 110 : 역양자화부
111 : 역이산 여현 변환부 112 : 가산기
113 : 프레임 저장 및 예측부 114 : 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부
본 발명은 동영상 부호화 시스템에 있어서 픽쳐(Picture)시작 위치 코드 코딩 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 픽쳐간의 상대 위치값을 코딩하여 픽쳐 간 억세스(Access)를 용이하게 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 MPEG(Moving Picture Expert Group) I(one)은 비트 스트림내에 각 픽쳐의 시작 위치만을 픽쳐 시작 코드(Picture_Start_Code)(0X00000100)로서 표시하고 있고, 픽쳐간의 상대 위치를 알리는 정보가 기록되어 있지 않아, 소정 픽쳐의 시청중에 이전 픽쳐를 선택하여 시청하고자 할 때에는 이전 픽쳐를 탐색하는데 상당한 시간이 소요되는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 MPEG I 비트 스트림내의 GOP(Group Of Picture)내 확장 영역(Group Extension Data Area) 또는 유저 영역(User Data Area)에 픽쳐간의 상대적인 위치 정보를 삽입하므로써 사용자가 원하는 픽쳐를 용이하게 탐색할 수 있게 한 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 코딩 방법은 가변장 부호화되어 인가되는 코드 확장 영역의 시작 어드레스 코드인 경우, 시작 어드레스를 코딩하는 제1과정 ; 시작 어드레스 코드가 코딩되면, 동일한 그룹(GOP)층에서 현재 인가되는 픽쳐가 있는지를 판단하는 제2과정 ; 현재 인가되는 픽쳐가 있는 경우, 인가된 픽쳐의 프레임 모드를 결정하는 제3과정 ; 픽쳐의 프레임 모드가 결정되면, 현재 인가되는 픽쳐와 이전 픽쳐간의 상대적인 위치를 검출하여 코딩하는 제4과정 ; 제2과정에서 현재 인가되는 픽쳐가 없는 경우 엔드코드를 할당하는 제5과정을 포함한다.
본 발명은 또한, 인가되는 프레임 코드를 이산 여현 변환하고 양자화하고, 양자화된 코드를 움직임 보상하고, 상기 양자화된 코드를 가변장 부호화하여 코드를 압축하기 위한 동영상 부호화 시스템에 있어서 ; 가변장 부호화를 거쳐 출력되는 픽쳐 코드 및 부가 정보와 움직임 보상에 의하여 검출되는 움직임 벡터 및 프레임 모드를 선택적으로 출력하기 위한 멀티플렉서 ; 멀티플렉서에서 출력되는 확장 시작 어드레스 코드 및 픽쳐 시작 위치 코드를 입력 신호로 하여 각 픽쳐간의 상대적인 시작 위치를 검출하여 코딩하고 상기 멀티플렉서로 출력하기 위한 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부 : 및 멀티플렉서에서 출력되는 코드를 일정한 속도로 전송하기 위한 버퍼를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 픽쳐의 시작 위치 코드를 코딩하기 위한 코딩 방법 및 장치의 바람직한 일실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, MPEG I 비트 스트림은 비디오 시퀀스층(Video Sequence Layer), GOP층, 픽쳐층(Picture Layer), 슬라이스층(Slice Layer), 매크로 블럭층(Macro Block Layer)등으로 구성되어 있으며, 본 발명은 엔코딩시 MPEG I 비트 스트림내의 GOP층(Group Of Picture Layer 또는 그룹층)에서 확장 영역과 유저 영역(User Data Area)을 이용하여 각 픽쳐간의 상대적 위치를 코딩하기 위한 것이다.
여기서 상대적 위치는 임의의 한 픽쳐의 시작 위치와 다음 또는 이전 픽쳐의 시작 위치간의 차값(예를들어 현 픽쳐의 시작위치값-이전 픽쳐의 시작위치값)으로 설정할 수 있다.
제1도는 픽쳐 위치코드를 코딩하기 위한 장치의 블럭도로서, 기존의 동영상 부호화 장치에 적용한 것이다.
제1도는 입력되는 프레임 코드를 재배열하는 프레임 재배열부(101), 프레임 재배열부(101)에서 재배열된 프레임 코드가 이전 프레임에 비해 어느 방향으로 얼마나 움직였는지 추정하여 움직임 벡터로서 출력하고, 현재 인가되는 픽쳐 타입(I,P,B)를 모드 신호로서 출력하는 움직임 추정부(Motion Estimation)(102),움직임 추정부(102)의 출력 신호에서 움직임이 보상된 프레임간의 예측 화상 신호를 감산하여 프레임간의 차신호를 출력하는 감산기(103), 감산기(103)의 출력을 압축하기 좋은 형태로 이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform; 이하 DCT라 칭함).하는 DCT부(104), DCT부(104)의 출력을 양자화하는 양자화부(105), 양자화부(105)에서 출력되는 코드에 대하여 적합한 길이의 부호 코드(부호 단어)로 변환시켜 출력하는 가변 길이 부호화(Variable Length Coding: 이하 VLC라 함)부(106), 움직임 추정부(102)에서 출력되는 픽쳐 타입, 벡터 및 VLC부(106)의 출력중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉서(107), 멀티플렉서(107)의 출력을 비트스트림 코드로 전송하기 위하여 일시 저장하는 버퍼(108),버퍼(108)의 출력을 정규화하여 양자화 파라미터를 양자화부(105)로 출력하는 레귤레이터(109), 양자화부(105)의 출력을 역양자화하는 역양자화부(110), 역양자화부(110)의 출력을 역이산 여현 변환시키는 역DCT부(111),역DCT부(111)의 출력과 움직임이 보상된 프레임간의 예측 화상 신호를 가산하는 가산기(112), 가산기(112)의 출력을 소정의 프레임 기간동안 지연시키고 움직임 추정부(102)의 픽쳐 타임 및 벡터 출력과 가산기(112)의 출력에 의해 이전 프레임 영상과 현재 프레임 영상간의 상관도가 높은 영상을 예측한 영상 코드를 감산기(103)로 출력하는 프레임 저장 및 예측부(113), 멀티플렉서(107)에서 출력되는 코드중 픽쳐 시작 코드를 읽어와서 이전 픽쳐의 시작 위치 코드간의 상대적인 위치를 알리는 픽쳐 시작 위치 코드를 코딩하여 멀티플렉서(107)로 출력하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)로 구성된다.
제2도는 본 발명에 따른 픽쳐 시작 위치 코드를 코딩하는 방법에 대한 흐름도로서, 제201, 202단계는 멀티플렉서(107)로부터 GOP층의 확장 시작 어드레스 코드(Extension Start Corde)가 인가되면, 시작 어드레스 코드를 코딩하는 과정이고, 제203단계는 동일한 GOP층에서 현재 인가되는 픽쳐가 있는지를 판단하는 과정이며, 제204단계는 현재 인가되는 픽쳐가 있는 경우 인가된 픽쳐의 픽쳐 타입(I,P,B)를 결정하는 과정이고, 제205, 206단계는 상대적인 위치를 검출하여 코딩하는 과정이며, 제207단계는 제203단계에서 현재 인가되는 픽쳐가 존재하지 않는 경우 엔드 코드를 할당하는 과정이다.
상술한 제201, 202단계에서 확장 시작 어드레스 코드를 사용한 것은 코딩된 시작 위치 코드를 GOP층의 확장 코드 영역에 기록하여 전송하기 위해서이고, 상술한 바와 같이 유저 영역을 통해 전송하고자 할 때에는 유저 영역의 시작 어드레스를 사용하게 된다.
그러면 제1도의 작동을 제2도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 제1도에서 픽쳐 위치 코드 코딩부(114) 및 멀티플렉서(107)를 제외한 나머지 블럭은 종래와 동일하므로 간략하게 설명하기로 한다.
입력되는 프레임 코드는 프레임 재배열부(101)에서 재배열되고,움직임 추정부(102)에서 재배열된 프레임 코드가 이전 프레임에 비해 어느 방향으로 얼마나 움직였는지 추정되어 감산기(103)와 멀티플렉서(107)와 프레임 저장 및 예측부(113)로 각각 인가된다.
이때, 감산기(103)에서는 움직임이 추정된 신호와 프레임 저장 및 예측부(113)에서 움직임이 보상된 프레임간의 예측 화상 신호를 감산하여 프레임간의 차신호를 출력한다. 그리고, 상기 감산기(103)의 출력은 DCT부(104)에서 공간상의 중복성(Redundancy)을 제거하기 위해 이산 여현 변환된 후 양자화부(105)로 입력된다.
양자화부(105)에서 DCT부 (104)에서 출력되는 연속적인 값들을 불연속적인 값으로 매핑(Mapping)시켜 VLC부(106)로 제공한다.
VLC부(106)에서는 코드 비트 스트림 자체의 중복성을 제거하기 위해 빈도수가 높은 것은 코드값을 적게 할당하고 빈도수가 낮은 것은 코드값을 크게 할당하여 멀티플렉서(107)를 통해 버퍼(108)로 출력된다.
이때, 버퍼(108)의 출력은 제시되지 않은 동영상 복호화기와 레귤레이터(109)로 출력되고, 레귤레이터(109)는 버퍼(108)에서 인가되는 코드에 의하여 양자화부(106)로 양자화 파라미터를 제공한다.
한편, 양자화부(105)의 출력은 VLC부(106)로 입력됨과 동시에 역양자화부(110)에 입력되어 역양자화된 역DCT부 (111)에서 역이산 여현 변환되어 가산기(112)로 입력된다. 가산기(112)는 역DCT부(111)의 출력과 프레임 저장 및 예측부(113)에서 움직임 보상된 프레임간의 예측 화상 신호를 가산하여 프레임 저장 및 예측부(113)로 출력한다.
그리고, 프레임 저장 및 예측부(113)에서는 가산기(112)의 출력을 소정의 프레임 시간만큼 지연시킨 후 시간상의 중복성을 제거하기 위하여, 비디오 압축이 연속적인 프레임의 차이를 이용한 것일 때 사용되어 동적 이미지를 보완해 주는 전향 예측(Forward Prediction) 방법이나, 하나의 프레임과 이전의 프레임 또는 이후의 프레임과의 차이점을 이용해서 압축된 비디오 프레임내의 동적 이미지를 보상해주는 보간(Interpolation)방법과 같은 인터프레임 압축 기법을 사용해서 시각적 오차를 없애어 감산기(103)와 가산기(112)로 출력한다.
픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)는 멀티플렉서(107)를 통해 전송되는 픽쳐 시작 코드에 의해 각 픽쳐간의 시작 위치의 상대적 위치를 검출하고, 검출한 값을 코딩하여 멀티플렉서(107)를 통해 확장 코드 영역 또는 유저 코드 영역에 실어 전송한다.
제2도를 통해 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)에 대하여 좀더 상세히 설명하면, 우선 VLC부(106)에서 출력되는 코드가 GOP층에서 확장(Extention) 코드 영역 또는 유저 코드 영역의 시작 위치를 나타내는 확장 시작 어드레스 코드가 인가되면 멀티플렉서(107)는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)로 전송하고, 이에 따라 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)는 확장 코드 영역의 시작 어드레스 코드 또는 유저 영역의 시작 어드레스 코드가 인가되었음을 인식한다.(제201단계). MPEG(Moving Picture Expert Group)의 경우, 확장 시작 코드는(0X000001B5)로, 유저 코드 시작 코드는 (0X000001B2)로 설정되어 있고, 다음 비트가(0X000001)이 아닐 때까지 8비트씩을 그룹 확장 코드와 유저 코드로 간주하므로 이를 기준으로 하여 확장 시작 어드레스 코드의 인가 여부를 판단하게 된다. 이하, 확장 시작 어드레스의 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
제201단계에서 확장 시작 어드레스 코드가 인가된 것으로 판단되면, 시작 어드레스 코드를 코딩한다(제202단계). 그 다음 한GOP층내에 현재 인가되는 픽쳐(picture)가 있는지를 판단한다(제203단계).
제203단계에서 현재 인가되는 픽쳐가 존재하면, 픽쳐의 픽쳐 타입을 결정한다.(제204단계). 이 때 픽쳐의 픽쳐 타입을 결정하기 위해서 00로 시작하는 코드를 하기와 같이 할당한다.
0011 : I, 0010 : P, 0001 :B
그리고, 임의의 한 (현재)픽쳐의 시작 위치와 다음(또는 이전) 픽쳐의 시작 위치간의 상대적인 위치를 검출한다.(제205단계). 이 때 상대적인 위치는 비트 단위로 표현해야 하므로 비교적 큰 값을 갖게 되는데, 그 값을 십진수로 표현하였을 때 각 디지트(0~9 사이의 값)를 4비트로 표현한다. 예를 들어 상대적인 위치 값이 32762비트(십진수의 경우)인 경우 총 20비트(4비트*5(십진수로 나타낸 코드 비트의 자리수, 즉 십진수 값이 32762가 5자리이기 때문이다.))로 표현한다. 그러나 MPEG I의 비트 스트림내의 다른 시작 코드들과의 충돌을 피하기 위해서 0이 19비트 반복되는 것을 막아야 한다.
따라서 19비트 이상 0이 반복되는 것을 막기 위해서 각 디지트에 할당되는 코드는 하기의 (표 1)과 같이 이진 표현의 1의 보수(1' Complement)의 형태의 변환하여 코딩한다.
한편, 제203단계에서 동일한 GOP층내에서 현재 인가되는 픽쳐가 존재하지 않으면, 엔드 코드(EndCode)를 할당한다(제207단계).
여기서 엔드 코드 하기(표 2)에 나타난 바와 같이 0 값으로 코딩한다.
이와 같이 할당된 비트는 하기(표 3)와 같은 코딩 포맷으로 멀티플렉서(107)로 출력된다.
멀티플렉서(107)는 VLC부(106) 및 움직임 추정부(102)와 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)로부터 코드를 비트 스트림 구조로 선택적으로 출력하고, 버퍼(108)는 멀티플렉서(107)에서 출력되는 코드를 일정한 속도로 출력한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 각 픽쳐의 위치를 코드화할 때 좀더 빠른 위치 결정을 위해서 GOP층에서의 절대적 위치값으로 코드화할 수 있다.
그리고 본 발명의 코드 및 코딩 포맷은 상술한 바와 같이 그룹 확장 코드 영역과 유저 코드 영역중 어느 부분에서도 사용 가능하다.
이상에서와 같이 본 발명은 현 픽쳐와 이전 픽쳐의 상대적 위치값을 사용하여 각 픽쳐간의 상대적 위치값을 코드화함으로써, 비트 스트림 전체를 파싱(Parsing)하지 않고서도 픽쳐의 픽쳐 타입, 픽쳐 시작 위치, 픽쳐들의 배열 순서 등과 같은 픽쳐들에 대한 정보를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한 고속 정/역방향(Fast Forward/Backward Play)시에 코딩된 상대적인 위치코드에 의하여 원하는 픽쳐만을 선택하여 직접 액세스할 수 있고, 표준화된 MPEG I 비트 스트림내에 정보를 첨가함으로써 부가 정보를 위해서 별도의 화일을 작성할 필요가 없으며, 어떤 MPEG I 디코더에서도 충돌없이 디코딩이 가능한 이점들이 있다.

Claims (8)

  1. 가변장 부호화되어 인가되는 코드 확장 영역의 시작 어드레스 코드인 경우, 시작 어드레스를 코딩하는 제1과정 ; 상기 시작 어드레스 코드가 코딩되면, 동일한 그룹(GOP)층에서 현재 인가되는 픽쳐가 있는지를 판단하는 제2과정 ; 상기 현재 인가되는 픽쳐가 있는 경우, 인가된 픽쳐의, 픽쳐 타입을 결정하는 제3과정 ; 상기 픽쳐의 픽쳐 타입이 결정되면, 현재 인가되는 픽쳐와 이전 픽쳐간의 상대적인 위치를 검출하여 코딩하는 제4과정 ; 상기 제2과정에서 현재 인가되는 픽쳐가 없는 경우 엔드 코드를 할당하는 제5과정을 포함함을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제4과정은 검출된 상기 픽쳐간의 상대적인 위치 코드를 2진 코드의 1의 보수형태로 변환하여 코딩함을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드의 코딩방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제4과정은 1의 보수 형태의 변환에 의하여 비트 스트림내의 다른 시작 위치 코드들과의 충돌을 막을 수 있도록 0의 값을 소정 비트 이상 반복되지 않도록 제한함을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코딩 방법의 코딩된 상기 상대적인 위치 코드는 GOP층내에서 부가적 정보의 삽입 가능한 영역을 사용함을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 방법.
  5. 인가되는 프레임 코드를 이산 여현 변환하고 양자화하고, 양자화된 코드를 움직임 보상하고, 상기 양자화된 코드를 가변장 부호화하여 코드를 압축하기 위한 동영상 부호화 시스템에 있어서 ; 상기 가변장 부호화를 거쳐 출력되는 픽쳐 코드 및 부가 정보와 움직임 보상에 의하여 검출되는 움직임 벡터 및 픽쳐 타입을 선택적으로 출력하기 위한 멀티플렉서(107) ; 상기 멀티플렉서(107)에서 출력되는 확장 시작 어드레스 코드 및 픽쳐 시작 위치 코드를 입력 신호로 하여 각 픽쳐간의 상대적인 시작 위치를 검출하여 코딩하고 상기 멀티플렉서로 출력하기 위한 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114) ; 및 상기 멀티플렉서(107)에서 출력되는 코드를 일정한 속도로 전송하기 위한 버퍼(108)를 포함함을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 픽쳐 위치 코드 코딩부(114)는 상기 시작 위치 코드를 비트 코드로 검출하고, 검출된 코드를 1의 보수형태로 변환함을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)는 1의 보수 형태로 변환함으로써 0코드의 발생수를 소정 수 이하로 제한하게 됨을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 픽쳐 시작 위치 코드 코딩부(114)의 상기 상대적인 위치 코드를 이전 픽쳐의 시작 위치 코드와 현 픽쳐의 시작 위치 코드간의 차값으로 검출됨을 특징으로 하는 픽쳐 시작 위치 코드 코딩장치.
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