KR0128876B1

KR0128876B1 - 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치

Info

Publication number: KR0128876B1
Application number: KR1019940003712A
Authority: KR
Inventors: 김종락
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1998-04-10

Abstract

본 발명은 동영상 전송시 발생하는 에러를 정정하는 장치에 관한 것으로, 압축 부호화한 프레임 데이타를 수신하여 에러가 발생된 블록을 검출하는 에러 블록 검출부(210)과; 프레임 데이타를 입력하며, 에러가 발생된 블록을 상기 에러가 발생된 블록의 상, 하 인접 블록의 데이터로서 선형 보간(linear interpolation)하여 출력하는 프레임내 에러 정정 수단(220)과; 프레임 데이터를 입력하며, 에러가 발생된 블록을 상기 에러가 발생된 블록에 대응하는 이전 프레임의 블록으로 보간하여 출력하는 프레임간 에러 정정 경로 수단(230)과; 프레임내 에러 정정 경로 수단(220)및 프레임간 에러 정정 경로 수단(230)으로부터 출력되는 프레임의 데이터들의 평균값을 검출하여 하나의 프레임 데이터로서 출력하는 가산 및 평균 수단(240)을 포함한다.

Description

동영상 신호의 에러 블록 보간 장치

제1(a) 내지 (d)도는 하나의 화면을 이루는 한 프레임의 구성 단위를 설명하는 도면.

제2도는 본 발명의 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치의 개략 블록도.

제3도는 수신되는 한 프레임내의 다수개의 블록중에 에러가 발생된 블록을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

210 : 에러 블록 검출부 220 : 프레임내 에러 정정 경로부

221 : 선형보간부 230 : 프레임간 에러 정정 경로부

231 : 움직임 벡터 추정부 232 : 기준 프레임 저장 및 프레임 정정부

240 : 가산 및 평균부

본 발명은 디지탈 동영상 복호화 시스템에 관한 것으로, 특히, 디지탈 영상 신호 전송시 에러가 발생된 블록을 보간 처리하는 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치에 관한 것이다.

고화질 텔레비젼(HDTV), 영상 전화(video phone) 및 영상 회의(video conference) 등과 같이 디지탈 영상 신호 처리를 행하는 시스템에서는 아나로그 신호 처리를 행하는 시스템에서 보다 많은 데이타량을 발생시킨다.

이러한 많은 데이타를 대역폭이 제한된 채널을 통해 수상기로 전송하기 위해서는 데이타 압축이 필수적이다.

데이타를 압축시키는 전형적인 디지탈 동영상 부호화 시스템은 현재 입력되는 공간 영역상의 프레임과 이전 프레임을 통해 현프레임을 예측하여 움직임 보상을 행한 에측 프레임을 감산하여 공간 영역(spatial area)의 상관성(correlation)을 고려하여 신호의 중복을 제거하기 위해 주파수 영역으로 변환하는 이산 코사인 변환(discrete cosine transform: DCT)수단과, 주파수 영역으로 변환된 변환 계수를 입력되는 동영상 프레임의 복잡도와 채널로 전송하기 이전의 데이타를 임시 수용하는 버퍼 메모리(buffer memory)내의 데이타 상태에 따라 번경되는 양자화 파라메타(quantizer parameter)값에 따라 양자화하는 양자화 수단과, 양자화된 변환 계수에서, 예를들어, 8×8 블록의 64개 픽셀중에서 1픽셀의 직류(DC)계수는 인접 블록과의 상관성을 고려하여 서로간의 차이를 부호하는 차분 펄스 부호 변조(difference pulse code modulation: DPCM)를 행하고, 63개 픽셀을 갖는 교류(AC)계수는 데이타 자체에 포함되는 신호의 중복을 제거하기 위해 엔트로피(entropy)부호화 하는데, 이는 양자화한 계수값들의 발생 빈도에 따라 짧거나 혹은 긴 코드 워드를 부여하여 압축 부호화하는 가변길이 부호화(variable length coding : VLC)수단등으로 이루어진다.

또한, 본 발명의 이해를 위해 한 프레임(또는 한장의 화면)의 구성 요소를 살펴본다. 한 프레임의 영상은 다수의 슬라이스(slice)로 이루어진다. 예를 들어, 1408×960 픽셀로 이루어진 한 프레임내에는 제 1(a) 내지 (d)도에 도시된 바와 같이, 60개의 슬라이스로 이루어지며, 1 슬라이스내에는 44개의 매크로 블록(macro block)으로 이루어지고, 1 매크로 블록내에는 8 개의 블록으로 이루어진다.

전술한 통상적인 디지탈 동영상 부호화 시스템에서, 양자화한 계수들을 VLC테이블에 근거하여 가변 길이 부호화할 때에 에러가 발생하는 경우, 한 비트(onebit)의 에러가 발생할 지라도 많은 블록(block)들에 영향을 미칠 수 있다.

이러한 부호화시 에러는 통상 각 슬라이스내에 국한되므로 통상 에러는 화면상에 줄무늬 형태로 나타나게 된다. 이 줄무늬 형태의 에러를 은폐시키는 선행 기술로는, 에러가 없는 상위(upper) 슬라이스를 반복하여 디스플레이하므로써, 보상하는 기법이 알려졌다.

그러나, 이같은 에러 보상 기법을 이용하는 경우 다소의 에러들은 보상할 수 있으나, 에러를 완벽하게 보상할 수 없다는 문제가 있었다.

그 이후에 제안된 다른 보상 방법은 선형 보간(linear interpolation)방식을 이용하는 것으로, 전술한 보상 기법에 비해 다소 복잡하다는 단점이 있지만, 보다 효율적으로 에러를 보상할 수 있다.

즉, 에러 블록의 상, 하위의 두 블록들이 에러가 없다고 가정하면, 에러가 발생된 선형 보간은 다음과 같은 식(1)에 의해 구할 수 있다.

P i = (N-i+1)P t + iP b /(N+1)

여기서, Pi는 에러 블록의 상위로부터 i 번째 화소의 값을 나타내고, Pt, Pb는 에러 블록의 바로 상위와 하위 화소값을 나타낸다. 그리고, N은 블록의 수직 방향의 크기를 나타낸다.

이러한 에러 보상 기법은, 전술한 슬라이스를 반복하여 디스플레이하는 은폐 기업보다는 보다 효과적으로 에러를 은폐시킬 수는 있으나, 전술한 두 보상 기법 모두 프레임내 및 프레임간의 부호화를 행하는 동영상의 특성을 고려치 않고 제안된 기법들로써, 여전히 화질이 떨어진다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 동영상 신호 전송 과정에서 에러가 발생된 블록을 에러가 발생하지 않은 이웃 블록으로서 보간하여 보상할 수 있는 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 블럭 단위로 압축 부호화된 프레임 데이타를 수신하여 에러가 발생된 블록의 에러를 정정(error correction)하기 위한 것으로서, 압축 부호화한 프레임 데이타를 수신하여 에러가 발생된 블록을 검출하는 에러 블록 검출 수단과; 프레임 데이타를 입력하며, 에러가 발생된 블록을 상기 에러가 발생된 블록의 상, 하 인접 블록의 데이터로서 선형 보간(Linear interpolation)하여 출력하는 프레임내 에러 정정 경로 수단과; 프레임 데이터를 입력하며, 에러가 발생된 블록을 에러가 발생된 블록에 대응하는 이전 프레임의 블록으로 보간하여 출력하는 프레임간 에러 저정 경로 수단과; 프레임내 에러 정정 경로 수단 및 프레임간 에러 정정 경로 수단으로부터 출력되는 프레임의 데이터들의 평균값을 검출하여 하나의 프레임 데이터로서 출력하는 가산 및 평균 수단을 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세히 설명된다.

제2도는 본 발명에 따른 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치의 개략 블록도로서, 에러 블록 보간 장치는 에러 블록 검출부(210), 프레임내 에러 정정 경로부(220), 프레임간 에러 정정 경로부(230) 및 가산 및 평균부(240)를 포함한다. 이러한 장치에 의해 전송시 발생되는 에러를 수신기에서 효과적으로 은폐시키므로써, 급격한 화질의 열화를 방지할 수가 있다.

디지탈 동영상 신호는 프레임내(intraframe)와 프레임간(interframe) 부호화를 함께 사용하여 부호화된다. 본 발명의 에러 정정 장치 및 방법은 첫번째로, 프레임내의 부호화를 행하고, 그 다음에 프레임간 부호화를 행한다.

이를 제3도를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 에러 블록 검출부(210)에서 현프레임을 입력하여 프레임내의 소정 블록에 에러가 발생하였는지를 분석하여 에러가 도시된 바와 같이 블록(314)에 발생된 경우, 먼저, 프레임내 에러 정정 경로부(220)는 전술한 선행 기법에서 사용된 식(1)과 같은 선형 보간 기법을 이용하여 에러가 발생된 블록(314)의 화소값을 산출한다. 그 다음에, 프레임간 에러정정 경로부(230)는 움직임 벡터 추정부(231)와 기준 프레임 저장 및 프레임 정정부(232)를 포함하는 프레임간 에러 정정 경로부(230)를 통해 에러 정정을 행하게 된다. 즉 에러 블록 검출부(210)에서 에러가 발생된 블록(314)의 움직임 벡터(V)를 움직임 벡터 추정부(213)에서 다음식(2)에 의거하여 인접 6개의 블록(311 내지 313, 315 내지 317)의 움직임 벡터(V1 내지 V3, V4 내지 V6)를 평균하여 산출한다. 즉,

V = (V1 ＋ 2V2 ＋ V3 ＋ V4 ＋ 2V5 ＋ V6)/8

기준 프레임 저장 및 프레임 정정부(232)는 기준 프레임(reference frame)을 사전에 저장해 두고, 움직임 벡터 추정부(231)에 의해 에러가 발생된 블록(314)의 움직임 벡터(V) 값이 추정되어 입력하면, 이 움직임 벡터(V)에 대응하는 블록을 추출하여 에러가 없는 정정된 프레임을 출력하게 된다. 가산 및 평균부(240)는 프레임내 에러 정정 경로부(220)에서 보간된 프레임과 프레임간 에러 정정 경로부(230)에서 제공되는 프레임을 평균하여 에러 정정(error correction)된 완전한 프레임을 생성하게 된다.

이상에서 설명된 바와같이, 본 발명에 의하면, 에러가 발생된 블록을 검출하여 프레임내에서의 에러정정을 행하고, 그 다음 프레임간에서의 에러 정정을 행하여 평균값을 얻음으로써 에러가 정정된 완전한 프레임 데이타를 얻게 되어 화면에 선이 가지 않는 고선명의 화질을 실현할 수가 있다.

Claims

블럭 단위로 압축 부호화된 프레임 데이타를 수신하여 에러가 발생된 블록을 보상하기 위하여, 상기 압축 부호화한 프레임 데이타를 수신하여 에러가 발생된 블록을 검출하는 에러 블록 검출 수단(210)과; 상기 프레임 데이타를 입력하며, 상기 에러가 발생된 블록을 상기 에러가 발생된 블록의 상, 하 인접 블록의 데어터로서 선형 보간(linear interpolation)하여 출력하는 프레임내 에러 정정 경로 수단(220)과; 상기 프레임 데이타를 입력하며, 상기 에러가 발생된 블록을 상기 에러가 발생된 블록에 대응하는 이전 프레임의 블록으로 보간하여 출력하는 프레임간 에러 정정 경로 수단(230)과; 상기 프레임내 에러 정정 경로 수단(220) 및 상기 프레임간 에러 정정 경로 수단(230)으로부터 출력되는 프레임의 데이터들의 평균값을 검출하여 하나의 프레임 데이터로서 출력하는 가산 및 평균 수단(240)을 포함하는 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치.
제1항에 있어서, 상기 프레임간 에러 정정 경로 수단(230)은, 상기 이전 프레임에 대한 에러가 발생된 블록의 움직임 벡터(motion vector)를 추정하는 움직임 벡터 추정 수단(231)과; 기저장된 상기 이전 프레임으로부터 상기 추정된 움직임 벡터에 대응하는 블록을 상기 에러가 발생된 블록으로 대치하여 출력하는 기준 프레임 저장 및 프레임 정정 수단(232)을 포함하는 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치.
제2항에 있어서, 상기 에러가 발생된 블록의 움직임 벡터(V)는 하기 식V = (V1 ＋ 2V2 ＋ V3 ＋ V4 ＋ 2V5 ＋ V6)/8에 의해 추정되며, 상기 식에서 V1 내지 V6은 프레임내의 에러가 발생된 블록(V)의 인접하는 블록들의 이전 프레임에 대한 움직임 벡터들을 나타내는 동영상 신호의 에러 블록 보간 장치.