KR0128883B1

KR0128883B1 - 영상 복호기에 있어서 개선된 구조의 메모리부를 갖는 반픽셀 움직임 보상회로

Info

Publication number: KR0128883B1
Application number: KR1019940012056A
Authority: KR
Inventors: 박용준; 윤상호
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1998-04-10
Also published as: KR950035429A

Abstract

본 발명에 따른 영상복호기의 반픽셀 움직임 보상회로는 개선된 구조의 메모리부에 의해 보다 효율적으로 반픽셀 움직임 보상을 수행할 수 있도록 구성된다. 이를 위하여 본 발명은, 변환 복호화된 차분 데이터와 예측 프레임 데이터를 합하여 복원된 프레임 데이터를 출력하는 역차분퍽스 부호변조부(100)와, 부호기로 부터 제공되는 움직임 벡터에 응답하여 현재 처리할 데이터의 쓰기 및 읽기 위치를 지정하기 위한 쓰기/읽기 어드레스신호(Write/Read Address: WA/RA)를 발생하는 어드레스 발생부(120)와, 상기 쓰기 어드레스신호(WA)에 응답하여 역차분펄스 부호변호부(100)로 부터 제공되는 프레임 데이터를 저장하는 제1 부터 제9 메모리(M1 부터 M9)로 구성되며 상기 읽기 어드레스신호(RA)에 응답하여 상기 제1 부터 제9 메모리에 저장하고 있던 프레임 데이터를 이전 프레임 데이터로서 출력하는 메모리부(140)와, 상기 메모리부(140)로 부터 이전 프레임 데이터를 입력받고, 부호기로 부호터 전송되는 움직임 벡터에 응답하여 반픽셀 움직임 보상을 수행하여 얻어진 예측 프레임 데이터를 출력하는 반픽셀 움직임 보상부(120)가 제1 부터 제9 쓰기 어드레스신호(WA1 부터 WA9)를 출력하고, 제1 부터 제9 읽기 어드레스신호(RA1 부터 RA9)를 출력하며, 상기 메모리부(140)가 상기 어드레스 발생부(120)로 부터 출력되는 제1 부터 제9 쓰기 어드레스신호WA1 부터 WA9)에 응답하여, 상기 역차분펄스 부호변조부(100)로 부터 제공되는 데이터를 상기 제1 부터 제9 메모리(M1 부터 M9)로 선택적으로 전달하는 입력부(200)와; 사익 어드레스 발생부(120)로 부터 제공되는 제1 부터 제9 쓰기 어드레스 신호(WA1 부터 WA9)에 응답하여, 제1 부터 제9 메모리(M1 부터 M9)에 저장된 데이터를 기설정된 순서로 출력하는 재배열부(240)를 포함한다.

Description

영상 복호기에 있어서 개선된 구조의 메모리부를 갖는 반픽셀 움직임 보상회로

제1도는 종래의 영상 복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로를 도시한 블럭도.

제2도는 프레임 구성을 도시한 일예도.

제3도는 본 발명에 따른 반픽셀 움직임 보상회로를 구성하는 메모리부 구조를 도시한 블럭도.

제4도는 프레임을 구성하는 매크로 블럭 하나를 예시적으로 도시한 도면.

제5도는 본 발명에 따른 반픽셀 움직임 보상회로를 구성하는 메모리부내의 저자부에서 픽셀 데이터 저장상태를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 역차분 펄스 부호 변조부 120 : 어드레스 발생부

140 : 메모리부 160 : 반픽셀 움직임 보상부

200 : 입력부 220 : 저장부

240 : 재배열부

본 발명은 영상복호기의 반픽셀(Half Pixel) 움직임 보상회로에 관한 것으로, 특히 개선된 구조의 메모리부에 의해 보다 효율적으로 반픽셀 움직임 보상을 수행할 수 있는 영상 복호기의 반픽셀 움직임 보상회로에 관한 것이다.

고화질 티브이(HD TV : High Definition Television), 영상전화기 등과 같은 영상을 디지틀로 처리하는 장치에서 영상신호는 음성신호에 비해 대역폭이 넓기 때문에 디지틀 방식으로 이를 처리하려고 할때 상당히 많은 데이터가 발생하게 된다. 그러나, 이를 전송하는데 사용가능한 대역폭은 한정되어 있으므로 이를 전송하기 위해서는 데이터를 압축시켜야 한다.

디지틀 영상신호를 효과적으로 전송하기 위해서 데이터를 효과적으로 압축하는 다양한 기법이 제시되어 있다. 통상적으로 사용되고 있는 압축기법으로서 이산코사인 변환과 같은 프레임내 상관성을 줄이는 변환 부호화 방식, 움직임 보상을 이용하여 프레임간의 시간적 상관성을 줄이는 프레임간 움직임 보상 예측 부호화 방식이 있다.

여기에서 움직임 보상(motion compensation)이란 영상 신호 처리에서 물체의 움직임 정도를 소정의 알고리즘으로 추정하여 이전 프레임(또는 필드)의 신호를 움직임 벡터(motion vector) 즉, 움직임 영상신호에서 현재 프레임의 픽셀(또는 픽셀들의 블럭)들이 이전 프레임에 비해 어느 방향으로 얼마나 움직였는지를 나타내는 벡터량 만큼 이동시켜 주는 것이다.

프레임간 움직임 보상 예측 부호화 방식은 전술한 움직임 보상을 이용하여 부호화하는 영상압축 방법으로서, 이전 프레임과 현재 프레임을 비교하여 현재 프레임의 영상이 이전 프레임의 영상에 비해 어느 방향으로 얼마나 움직였는지를 추정한 움직임 벡터와 이전 프레임으로 움직임 보상을 실시하고, 현재 프레임의 신호에서 움직임 보상된 신호를 감산한 차분신호를 이산 코사인 변환(DCT : Discrete Cosine Transform), 양자화

(Quantization), 가변 길이 부호화(VLC : Variable Lenght Coding)등에 의해 압축부호화 하는 것이다. 이때, 현재 프레임의 신호에서 움직임 보상된 신호를 감산하는 것을 차분 펄스 부호 변조(DPCM : Differential Pulse Code Modulation)라 한다. 따라서, 수신기에서는 역(Inverse) 차분펄스 부호 변조에 의해 이전 프레임 신호와 움직임 벡터로 움직임 보상을 하고 이것을 차분신호에 더하여 현재 프레임 신호를 복호화하게 된다.

그런데, 움직임 보상은 일반적으로 픽셀단위로 행해지지만, 보다 정확한 움직임 벡터를 얻기 위해서는 반픽셀 단위로 행한다. 그러나, 반픽셀 움직임 보상 방법은 실제 시스템 구현에 있어서 그리 쉽지는 않는 부분이다.

제1도는 종래의 영상 복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상 회로를 도시한 블럭도로서, IDPCM부(100), 어드레스 발생부(120), 메모리부(140), 그리고 반픽셀 움직임 보상부(160)로 구성된다. 부호기로 부터 전송된 압축 부호화된 신호는 복호기내의 가변길이 복호부(VLD), 역양자화(IQ), 역이산 코사인 변환부(IDCT)등을 거치게 되는데, IDPCM부(100)는 복호기내에서의 앞단 즉, IDCT부(도시 안됨)로 부터 제공되는 데이터와 반픽셀 움직임 보상부(160)로 부터 제공되는 데이터를 더해서 복원된 데이터를 디스플레이부(도시 안됨)와 메모리부(120)로 전송한다. 메모리부(120)는 상기 IDPCM부(100)로 부터 제공되는 데이터를 저장하며, 어드레스 발생부(도시 안됨)로 부터 제공되는 어드레스신호에 응답하여 저장된 데이터를 반픽셀 움직임 보상부(140)로 제공한다. 반픽셀 움직임 보상부(160)는 가변길이 복호부(도시안됨)로 부터 전송된 움직임 벡터에 응답하여 움직임 보상을 수행하여 얻어진 데이터를 IDPCM부(100)로 출력한다.

제2도는 프레임 구성의 일예를 도시한다. 픽셀(pixel)은 영상 신호를 디지틀적으로 신호 처리하기 위하여 표본화 할때의 표본을 말하며, 공간적인 영상을 분해 또는 구성하는 최소단위이다. 본 발명을 한정하는 것은 아니지만, 여기에서 한 프레임은 수평축으로 720, 수직축으로 320개의 픽셀로 구성된다.

블럭(block)은 픽셀들의 접합으로서, 영상부호화, 움직임 추정등의 처리를 위한 기본 단위로 많이 사용된다. 본 발명에서는 예시적으로 하나의 블럭은 8 × 8개의 픽셀로 구성된다.

이때, 반픽셀 움직임 보상부(140)는 픽셀단위 움직임 보상의 경우 보다 더 많은 픽셀을 읽어야 한다. 즉, 한 블럭의 데이터를 처리하기 위해서는 수평 및 수직방향으로 9개 픽셀을 읽고, 이웃하는 두 픽셀의 평균을 구하여 8개 픽셀을 출력하므로 메모리부(120)의 동작속도가 IDCT부(도시안됨)로 부터의 데이터 출력속도 보다 늦어지게 된다는 문제가 있다.

상기와 같은 IDCT부(도시안됨)로 부터의 데이터 출력 속도와 메모리부(140)에서의 데이터 처리 속도의 불일치로 인한 문제를 해결하기 위해 IDCT부(도시 안됨)로 출력되는 데이터를 일시적으로 저장할 수 있는 버퍼를 두어 메모리부(140)에서의 데이터 처리 속도에 맞추어 데이터를 제공하도록 하는 방법이 제시 되었다. 이때, 수평방향의 반픽셀 움직임 보상의 문제는 프레임 메모리의 동작속도를 높여 해결할 수 있지만 수직 방향의 경우에는 메모리의 동작속도를 더 올릴 경우 메모리 자체의 동작 속도가 너무 올라가기 때문에 해결하기가 어려우므로 수직방향에 해당하는 양만큼 동작속도가 늦어진다고 하면 이때의 버퍼용량은 한 프레임 메모리의 약 1/8 이 된다. 이는 매우 큰 용량이므로 HD TV와 같은 시스템의 구현에 가격의 상승요인으로 작용한다는 커다란 문제가 있어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 구조의 메모리부에 의해 보다 효율적으로 반픽셀 움직임 보상을 수행할 수 있는 영상 복호기의 움직임 보상회로를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 변환 복호화된 차분 데이터와 예측 프레임 데이터를 합하여 복원된 프레임 데이터를 출력하는 역차분펄스 부호변조부와, 부호기로 부터 제공되는 움직임 벡터에 응답하여 현재 처리할 데이터의 쓰기 및 읽기 위치를 지정하기 위한 쓰기 및 읽기 어드레스 신호를 발생하는 어드레스 발생부와, 상기 쓰기 어드레스 신호에 응답하여, 역차분펄스 부호변조부로 부터 제공되는 프레임 데이터를 저장하는 제1 부터 제9 메모리(M1 부터 M9)를 가지며, 상기 읽기 어드레스신호에 응답하여 저장하고 있던 프레임 데이터를 이전 프레임 데이터로써 출력하는 메모리부와, 상기 메모리부로 부터 이전 프레임 데이터를 입력받고, 부호기로 부터 전송되는 움직임 벡터에 응답하여 반픽셀 움직임 보상을 수행하여 얻어진 예측 프레임 데이터를 출력하는 반픽셀 움직임 보상부를 갖는 영상복호기의 움직임 보상회로에 있어서, 상기 어드레스 발생부는 제1 부터 제9 쓰기 어드레스신호(WA1 부터 WA9) 및 제1 부터 제9 읽기 어드레스신호(RA1 부터 RA9)를 출력하며, 상기 메모리부가 상기 어드레스 발생부로 부터 출력되는 제1 부터 제9 쓰기 어드레스 신호(WA1 부터 WA9)에 응답하여 상기 역차분펄스 부호변조부로 부터 제공되는 데이터를 상기 제1 부터 제9 메모리로 선택적으로 전달하는 입력부와, 상기 어드레스 발생부로 부터 제공되는 제1 부터 제9 읽기 어드레스 신호(RA1 부터 RA9)에 응답하여 제1 부터 제9 메모리(M1 부터 M9)에 저장된 데이터를 기설정된 순서로 출력하는 재배열부를 포함하고 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로한다.

제3도는 본 발명에 따른 반픽셀 움직임 보상회로에 있어서의 메모리부의 구조를 도시한 블럭도인데, 입력부(200), 저장부(220), 그리고 재배열부(240)로 구성된다.

제4도는 프레임을 구성하는 매크로 블럭 하나를 예시적으로 도시한 도면으로서, 하나의 매크로 블럭은 2 × 2블럭으로 구성되고, 각 블럭은 8 × 9 픽셀로 구성된다. 이때, 1 × 8 픽셀로 구성된 것을 블럭내의 라인(line)이라 한다. 따라서, 제4도에 도시된 (N, N)은 픽셀의 순차적인 일련번호이다. 여기서, N은 임의의 양의 정수이다.

제4도에 도시된 바와 같이 순차적으로 배열되어 하나의 매크로 블럭을 형성하는 픽셀들이 IDPCM부(100)로 부터 제공되면, 먼저 메모리부(140)내의 입력부(200)는 상기 어드레스 발생부(120)로 부터 제공되는 쓰기 어드레스 신호에 응답하여 제1 부터 제9 메모리중 어느 하나로 픽셀 데이터를 전달한다. 이러한 과정이 반복되면서 저장부(220)에서의 픽셀 데이터 저장상태를 제5도에 도시하였다.

제5도에 도시된 바와 같이 픽셀 데이터가 저장되게 하기 위해, 각 라인을 구성하는 8개 픽셀 데이터는 첫번째 픽셀 데이터로 부터 시작하여 순차적으로 제1 부터 제8 메모리에 순차적으로 저장된다. 이렇게 해서 첫번째 라인의 8개 픽셀 데이터가 순차적으로 제1 부터 제8 메모리에 저장되면, 2번째 라인의 픽셀 데이터가 상기한 바와 동일하게 제1 부터 제8 메모리에 순차적으로 저장된다.

따라서, 제 1 메모리에는 첫번째 블럭내의 각 라인의 1열 픽셀 데이터가 저장되며, 제2 메모리에는 2열 픽셀 데이터가 저장된다. 결국 제8 메모리에는 첫번째 블럭내의 각 라인의 8번째 픽셀 데이터가 저장되는 것이다.

이어서, 두번째 블럭의 픽셀 데이터들이 저장되게 되는데, 제5도에 도시된 바와 같이 첫번째 블럭의 픽셀 데이터 저장에 사용되지 않았던 메모리 즉, 제9 메모리가 두번째 블럭내의 각 라인의 1열 픽셀 데이터를 저장하게 된다. 그리고, 두번째 블럭내의 각 라인의 2열 픽셀 데이터는 제1 메모리에, 3열 픽셀 데이터는 제2 메모리에 저장하게 된다. 결국, 두번째 블럭내의 각 라인의 8열 픽셀 데이터는 제7 메모리에 저장된다.

상술한 방식과 마찬가지로, 현재 처리하고 있는 블럭의 수평방향으로의 반픽셀 움직임 보상을 위해 필요한 영역의 픽셀 데이터 즉, 수평 방향으로 이웃하는 블럭의 첫번째 라인의 픽셀 데이터를 저장부(220)에 저장하는데, 바로 이전 처리 블럭의 저장에 사용되지 않은 메모리를 시작으로 하여 연속된 8개의 메모리에 저장한다.

상술한 바와 같이 연속된 9개 픽셀 데이터를 서로 다른 메모리에 저장함으로써 반픽셀 움직임 보상을 위해 필요한 9개 픽셀 데이터를 동시에 출력할수 있게 되는 것이다. 즉, 어드레스 발생부(120)로 부터 제공되는 읽기 어드레스 신호(RA)에 응답하여, 재배열부(240)는 각 메모리로 부터 출력되는 픽셀 데이터들의 출력 위치를 조절하여 바람직한 순서로 출력되게 한다.

상술한 바와 같은 과정을 통해 출력되는 9개의 픽셀 데이터는 반픽셀 움직임 보상부(160)로 제공되며, 반픽셀 움직임 보상부(160)는 부호기로 부터 전송된 움직임 벡터에 응답하여 공지된 종래의 방법에 의해 예측 프레임 데이터를 출력한다.

상기 예측 프레임 데이터는 IDPCM부(400)로 제공되어, 변환복원신호와 합해져서 복원된 프레임 데이터를 형성하게 된다.

결국, 본 발며에 따른 영상 복호기의 반픽셀 움직임 보상회로는 개선된 메모리부에 의해 보다 효율적으로 반픽셀 움직임 보상을 수행 할 수 있다는 커다란 잇점이 있다.

Claims

변환 복호화된 차분 데이터와 예측 프레임 데이터를 합하여 복원된 프레임 데이터를 출력하는 역차분펄스 부호변조부(100)와, 부호기로 부터 제공되는 움직임 벡터에 응답하여 현재 처리할 데이터의 쓰기 및 읽기 위치를 지정하기 위한 쓰기/읽기 어드레스신호(Write/Read Address : WA/RA)를 발생하는 어드레스 발생부(120)와, 상기 쓰기 어드레스신호(WA)에 응답하여 역차분펄스 부호변조부(100)로부터 제공되는 프레임 데이터를 저장하는 제1 부터 제9 메모리(M1 부터 M9)를 가지며, 상기 읽기 어드레스신호(RA)에 응답하여 상기 제1 부터 제9 메모리에 저장하고 있던 프레임 데이터를 이전 프레임 데이터로써 출력하는 메모리부(140)와, 상기 메모리부(140)로 부터 이전 프레임 데이터를 입력받고, 부호기로 부터 전송되는 움직임 벡터에 응답하여 반픽셀 움직임 보상을 수행하여 얻어진 예측 프레임 데이터를 출력하는 반픽셀 움직임 보상부(160)를 갖는 영상복호기의 움직임 보상회로에 있어서, 상기 어드레스 발생부(120)는, 제1 부터 제9 쓰기 어드레스신호(WA1 부터 WA9) 및 제1 부터 제9 읽기 어드레스신호(RA1 부터 RA9)를 출력하며, 상기 메모리부(140)가, 상기 어드레스 발생부(120)로 부터 출력되는 제1 부터 제9 쓰기 어드레스 신호(WA1 부터 WA9)에 응답하여 상기 역차분펄스 부호변조부(100)로 부터 제공되는 데이터를 상기 제1 부터 제9 메모리부(M1 부터 M9)로 선택적으로 전달하는 입력부(200)와; 상기 어드레스 발생부(120)로 부터 제공되는 제1 부터 제9 쓰기 어드레스 신호(WA1 부터 WA9)에 응답하여 상기 제1 부터 제9 메모리(M1 부터 M9)에 저장된 데이터를 기설정된 순서로 출력하는 재배열부(240)를 포함하고 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 복호기의 반픽셀 움직임 보상회로.