KR0128885B1 - 반픽셀 움직임 보상장치 - Google Patents

반픽셀 움직임 보상장치

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KR0128885B1 KR1019940015370A KR19940015370A KR0128885B1 KR 0128885 B1 KR0128885 B1 KR 0128885B1 KR 1019940015370 A KR1019940015370 A KR 1019940015370A KR 19940015370 A KR19940015370 A KR 19940015370A KR 0128885 B1 KR0128885 B1 KR 0128885B1
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Abstract

본 발명은 동영상 디코더에서 움직임 보상시 화소간 보간과 전, 후 프레임으로부터의 기준 데이타의 조합을 파이프라인 구조를 이용하여 수행하는 것으로, 프레임 메모리로부터 읽어들인 기준 데이타 1과 2를 각각 저장하는 제1 및 제2 버퍼와, 움직임 보상 데이타 셀렉션 신호에 의해 상기 제1 버퍼 또는 제2버퍼의 출력을 선택 출력하는 선택 수단과, 선택 수단에서 출력되는 픽셀들에 대해 수평 방향 반 픽셀 필터링을 수행하는 수평이 필터링 수단과, 수평 필터링 수단에서 출력되는 픽셀들에 대해 수직 방향 반 픽셀 필터링을 수행하는 수직 필터링 수단과, 수직 필터링 수단에서 출력되는 수평, 수직 또는 양방향 모두에 대하여 반 픽셀 필터링된 픽셀들을 조합하는 예측 조합 수단으로 구성된다.

Description

반픽셀 움직임 보상장치
제1도는 일반적인 반픽셀 보간의 일실시예를 나타낸 도면.
제2도는 본 발명에 따른 반픽셀 움직임 보상장치의 블럭도.
제3도는 제2도의 버퍼에 저장되는 기준 데이타 1,2의 일실시예를 나타낸도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100, 200 : 버퍼 300 : 멀티플렉서
400 : 수평 필터링부 401 : 2픽셀 지연부
402,502,602 : 가산기 403 : 좌 쉬프트부
404,504,604 : 멀티플렉서 500 : 수직 필터링부
501 : 18 픽셀 지연부 503 : 우 쉬프트부
505,603 : 제산부 600 : 예측 조합부
601 : 1픽셀 지연부
본 발명은 반픽셀 움직임 보상장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동영상 디코더에서 반픽셀 움직임보상시 화소간 보간과 전, 후 프레임으로부터의 기준 데이타의 조합을 파리프라인 구조를 이용하여 수행하는 반픽셀 움직임 보상 장치에 관한 것이다.
일반적으로 MPEG(Moving Picture Experts Group)2 디코더에서는 반픽셀 움직임 보상시 움직임 벡터의 내용에 따라 반픽셀 필터링에 의해 화소간 보간을 수행하고, 전, 후 프레임으로부터의 기준 데이터의 조합을 필요로 한다. 이때, 반픽셀 필터링은 제1도에서와 같이 반픽셀 필터링 대상 프레임인 기준 프레임으로부터 읽어들인 4개의 화소에 대해 수평, 수직 움직임 벡터에 각각 반픽셀 플래그가 있는가를 체크하여 수평, 수직 움직임 벡터에 각각 반픽셀 플래그가 있는가를 체크하여 수평, 수직 또는 양방향 모두에 대해 보간 처리를 해주는 것을 말한다. 제1도에서 나눗셈은 반올림한다.
한편, 기준 데이터의 조합은, MPEG 2 디코딩시 예측 방법에 따라 전(前)기준 프레임으로부터 두 개 또는 전, 후 기준 프레임으로부터 각 1개씩의 기준 데이터를 읽어들여 이들을 각각 반 픽셀 필터링시킨 뒤 조합(Combine)하는 것을 말한다. 이때, 조합 방법은 각 기준 데이터의 동일 위치의 픽셀들을 더하여 2로 나누고 나눈 결과는 반올림해준다.
그러나, 이와 같은 방법에 의한 반픽셀 필터링 및 기준 데이터의 조합과정은 연속적으로 수행되도록 되어 있어 처리시간이 많이 소요되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 파이프라인 구조로 반픽셀 필터링과 조합을 실행함으로써, 처리시간을 단축시키는 반픽셀 움직임 보상 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반픽셀 움직임 보상 장치의 특징은, 프레임 메모리로부터 읽어들인 기준 데이터 1과 2를 각각 저장하는 제1 및 제2 버퍼와, 상기 기준 데이터 1 및 2 중 어느 기준 데이터로부터 픽셀 값을 읽을 것인가를 선택하는 움직임 보상 데이터 셀렉션 신호에 따라 상기 제1 버퍼 또는 제2 버퍼의 출력신호를 선택 출력하는 선택 수단과, 상기 선택 수단에서 출력되는 픽셀들에 대해 수평 방향 반픽셀 필터링을 수행하고 수평 방향 움직임 벡터의 최하위 비트 값에 따라 수평 방향으로 필터링된 픽셀들 또는 필터링되지 않은 픽셀들을 선택 출력하는 수평 필터링 수단과, 상기 수평 필터링 수단에서 출력되는 픽셀들에 대해 수직 방향 반픽셀 필터링을 수행하고 수직 방향 움직임 벡터의 최하위 비트 값에 따라 수직 방향으로 필터링된 픽셀들 또는 필터링되지 않은 픽셀들을 선택 출력하는 수직 필터링 수단과, 상기 수직 필터링 수단에서 출력되는 수평, 수직 또는 양방향 모두에 대해 반픽셀 필터링된 픽셀들에 대해 1 픽셀 지연시킨 후 지연되지 않은 픽셀들과 조합하고 움직임 보상 타입 신호에 의해 조합된 픽셀 또는 조합되지 않은 픽셀들을 선택 출력하는 예측 조합 수단으로 구성되는 점에 있다.
이하, 본 발명에 따른 반픽셀 움직임 보상 장치의 바람직한 일실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 반픽셀 움직임 보상 장치의 블럭도이다.
제2도에서, 제1 및 제2 버퍼(100, 200)는 프레임 메모리로부터 읽어들인 데이터를 일시 저장하는 것으로서, 제1 버퍼(100)에는 기준 데이터 1이 일시 저장되고, 제2 버퍼(200)에는 기준 데이터 2가 일시 저장된다.
한편, 상기 제1, 제2 버퍼(100, 200)에는 mc_sel 신호에 의해 제1 버퍼(100) 및 제2 버퍼(200)의 출력신호중 하나의 신호를 선택하여 출력하는 멀티플렉서(300)가 연결된다. 이때, 상기 멀티플렉서(300)의 선택단(s)으로 제공되는 mc_sel 신호는 움직임 보상 데이터(Motion Compensation Data) 셀렉션(Selection) 신호를 나타내는 것으로, 움직임 보상부(도시되지 않음)로부터 제공된다. 즉, 기준 데이터 1 및 기준 데이터 2중에서 어느 기준 데이터로부터 픽셀 값을 읽을 것인가를 선택하는 신호이다.
그리고, 수평 필터링부(400)는, me_sel 선택 신호에 의해 상기 멀티플렉서(300)에서 선택되어진 픽셀들을 2픽셀만큼 지연시키는 2픽셀 지연부(401)와, 2픽셀 지연된 픽셀들과 지연되지 않은 픽셀들을 가산하여 수평 방향 반픽셀 필터링을 수행하는 가산기(402)와, 수평 방향 반픽셀 필터링을 수행하지 않을 경우 상기 2 픽셀 지연부(401)에서 지연된 픽셀들을 좌로 쉬프트시켜 2배로 만드는 좌 쉬프트(403)와, 선택단(s)으로 제공되는 수평 방향 반픽셀 신호(h_half_pel)에 의해 상기 가산기(402) 또는 좌 쉬프트부(403)의 출력을 선택 출력하는 멀티플렉서(404)로 구성된다. 이때, 상기 2 픽셀 지연부(401)는 1 픽셀(8bit) 단위의 레치를 2단으로 연속 접속해 놓은 것이다.
그리고, 상기 h_half_pel 신호는 수평 방향 움직임 벡터의 최하위 비트값으로, 이 비트값이 0이면 수평 필터링을 행하지 않고, 1이면 수평 필터링을 행한다.
한편, 수직 필터링부(500)는, 상기 수평 필터링부(400)의 멀티플렉서(404)의 출력을 18 픽셀만큼 지연시키는 18 픽셀 지연부(501)와, 상기 18 픽셀 지연부(501)에서 18 픽셀만큼 지연된 픽셀들과 지연되지 않은 픽셀들을 가산하는 가산기(502)와, 상기 가산기(502)의 출력을 우로 쉬프트시켜 수직 방향 반픽셀 필터링을 수행하는 우 쉬프트부(503)와, 선택단(s)으로 제공되는 수직 방향 반픽셀 신호(v_half_pel)에 의해 상기 우 쉬프트부(503)의 출력 또는 수직 방향 반픽셀 필터링이 되지 않은 18 픽셀 지연부(501)의 출력을 선택 출력하는 멀티플렉서(504)와, 상기 멀티플렉서(504)의 출력을 2로 나누고 나눈 결과는 반올림하는 제산부(505)로 구성된다.
이때, 상기 18 픽셀 지연부(501)는 1 픽셀(8bit) 단위의 래치를 18단으로 연속 접속해 놓은 것으로, 수직 픽셀간의 간격의 9 픽셀이기 때문에 제1, 제2 버퍼(100, 200)에 저장된 기준 데이터 1과 2를 모두 래치하기 위해 18 픽셀 지연이 필요하게 된다.
그리고, 상기 v_half_pel 신호는 수직 방향 움직임 벡터의 최하위 비트값으로, 이 최하위 비트값이 0이면 수직 필터링을 행하지 않고, 1이면 수직 필터링을 행한다.
또한, 예측 조합부(600)는 상기 수직 필터링부(505)의 제산부(505)에서 출력되는 픽셀들을 1 픽셀만큼 지연시키는 1 픽셀 지연부(601)와, 상기 1 픽셀 지연부(601)에서 1 픽셀만큼 지연된 픽셀들과 지연되지 않은 픽셀들을 가산하는 가산기(602)와, 상기 가산기(602)의 출력을 2로 나누고 나눈 결과는 반올림하는 제산부(603)와, 선택단(s)으로 제공되는 움직임 보상 타입 신호(mc_type)에 의해 상기 제산부(603)의 출력과 1 픽셀 지연부(601)의 출력을 선택 출력하는 멀티플렉서(604)로 구성된다.
이때, 상기 mc_type 신호는 움직임 보상부(도시되지 않았음)로부터 제공되는 움직임 보상 타입 신호로서, 기준 데이터를 1개 사용하는가 2개 모두 사용하는가를 선택하는 신호이다.
제3도는 상기 제2도의 제1, 제2 버퍼(100, 200)에 저장되는 기준 데이터 1, 2 의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이와같이 구성된 본 발명에서 반픽셀 필터링 작업이 시작되면 제1 및 제2 버퍼(100, 200)는 기준 클럭의 1/2 속도로 순차적으로 픽셀 값을 각각 멀티플렉서(300)로 출력한다. 이때, 상기 멀티플렉서(300)의 선택단(s)으로 제공되는 mc_sel 신호는 어느 기준 데이터로부터 픽셀 값을 읽을 것인가를 선택하는 신호로, 비트 스트림에 포함되는 움직임 타입(Motion Type) 디코딩에 의해 움직임 보상이 전 프레임으로부터만 이루어지는 경우는 상기 제1 버퍼(100)를 선택하는 선택 신호를 출력함에 의해 멀티플렉서(300)의 출력을 0으로 고정하고, 후 프레임으로부터만 이루어지는 경우는 상기 제2 버퍼(200)를 선택하는 선택 신호를 출력함에 의해 상기 멀티플렉서(300)의 출력을 1로 고정한다.
그리고, 움직임 보상이 전, 후 프레임 모두로부터 이루어지는 경우는 제1, 제2 버퍼(100, 200)를 선택하는 신호를 교대로 상기 멀티플렉서(300)에 출력하여 매 클럭마다 0과 1을 반복한다.
한편, 상기 멀티플렉서(300)에서 mc_sel 선택 신호에 의해 선택되어진 픽셀들은 수평 필터링부(400)의 2 픽셀 지연부(401)로 입력되어 2 픽셀만큼 지연된다. 상기 수평 필터링부(400)의 가산기(402)에서는 상기 2 픽셀 지연부(401)에 의해 2픽셀 지연된 픽셀들과 상기 멀티플렉서(300)에서 출력되는 지연되지 않은 픽셀들을 가산하여 수평 방향 반 픽셀 필터링을 수행한다.
또한, 상기 2 픽셀 지연부(401)의 출력은 좌 쉬프트부(403)에서 좌루 쉬프트되어 상기 2 픽셀 지연부(401)의 출력이 2배가 된다. 이는 후단에서 필터링 실시 여부에 관계없이 일괄적으로 2로 나누기 위함이다.
그리고, 상기 가산기(402) 및 좌 쉬프트부(403)의 출력은 멀티플렉서(404)로 입력되고, 수평 방향 반픽셀 신호(h_half_pel)에 의해 상기 가산기(402) 또는 좌 쉬프트부(403)의 출력이 선택된다. 이때, h_half_pel 신호는 수평 방향 움직임 벡터의 최하위 비트값으로 0이면 수평 필터링을 행하지 않고, 1이면 수평 필터링을 행한다.
즉, h_half_pel 신호가 1이면 수평 필터링을 행하므로 멀티플렉서(404)는 상기 가산기(402)의 출력을 선택하고, 0이면 수평 필터링을 행하지 않으므로 상기 좌 쉬프트부(403)의 출력을 선택하여 수직 필터링부(500)의 18 픽셀 지연부(501)로 출력한다.
일실시예로, 제3도와 같은 기준 데이터 1, 2가 제1, 제2 버퍼(100, 200)에 일시 저장되고, mc_sel 선택 신호에 의해 멀티플렉서(300)를 통해 제1, 제2 버퍼(100, 200)의 기준 데이터 1, 2의 픽셀이 순차적인 순서로 출력될 때 (1) 이 상기 2 픽셀 지연부(401)에 먼저 입력되어 2 픽셀만큼 지연되어 가산기(402)로 출력된다. 따라서, 뒤이어 입력되는 (2)산기(402)에서 ①과 가산되어 멀티플렉서(404)로 입력된다. 다음에 들어오는 (2)'는 (1)'과 상기 가산기(402)에서 가산된다. 이 상태에서 상기 2 픽셀 지연부(401)에는 (2)와 (2)'이 들어가 있고 뒤이어 입력되는 (3),(3)'과의 가산이 상기 가산기(402)에서 순차적으로 이루어진다. 따라서, 수평 방향 반 픽셀 필터링이 이루어진다. 그리고, 멀티플렉서(404)로 입력되는 h_half-pel 신호에 의해 수평 방향 반픽셀 필터링이 이루어진 상기 가산기(402)의 출력이 선택된다.
한편, 상기 수평 필터링부(400)의 멀티플렉서(404)에서 출력되는 픽셀들은 수직 필터링부(500)의 18 픽셀 지연부(501)로 입력되어 18 픽셀만큼 지연된다. 이때, 상기 18 픽셀 지연부(501)의 동작은 상기 수평 필터링부(400)의 2 픽셀 지연부(401)와 같고 다만 수직 픽셀간의 간격이 9픽셀이기 때문에 제1, 제2 버퍼(100, 200)에 저장된 기준 데이터 1과 2를 모두 래치하기 위해 18 픽셀 지연이 필요할 뿐이다.
따라서, 가산기(502)에서는 18 픽셀 지연부(501)에서 18 픽셀만큼 지연된 픽셀들과 상기 수평 필터링부(400)에서 출력되는 지연되지 않은 픽셀들을 가산하고 우 쉬프트부(503)에 의해 2로 나누어 수직 방향 반픽셀 필터링 수행한다. 그리고, 상기 18 픽셀 지연부(501) 및 우 쉬프트부(503)의 출력은 멀티플렉서(504)로 입력되고, 선택단(s)으로 입력되는 수직 방향 반픽셀 신호(v_half_pel)에 의해 상기 18 픽셀 지연부(501) 또는 우 쉬프트부(503)의출력이 선택되어 제산부(505)로 입력된다. 이때, 상기 멀티플렉서(504)의 선택단으로 입력되는 v_half_pel 신호는 수직 방향 움직임 벡터의 최하위 비트 값으로 0이면 수직 필터링을 행하지 않고, 1이면 수직 필터링을 행한다.
즉, 상기 멀티플렉서(504)는 v_half_pel 신호가 0이면 18 픽셀 지연부(501)의 출력을 선택하고, 1이면 수직 필터링된 우 쉬프트부(503)의 출력을 선택하여 제산부(505)로 출력한다. 상기 제산부(505)에서는 상기 멀티플렉서(504)에 의해 선택된 픽셀 값을 2로 나누고 나머지는 반올림을 한 후 예측 조합부(600)의 1 픽셀 지연부(601)로 출력하여 제1, 제2 버퍼(100, 200)에 저장된 기준 데이터 1과 2의 조합을 수행한다. 이때, 상기 1 픽셀 지연부(601)로 입력되는 값은 기준 데이터 1과 2가 순차적으로 반복되고 있으므로 상기 1 픽셀 지연부(601)에서 1 픽셀 지연시킨 후 가산기(602)에서 지연되지 않은 기준 테이터와 가산하고 제산부(603)에서 2로 나누고 나머지는 반올림하면 원하는 값을 얻을 수 있다.
또한, 상기 1 픽셀 지연부(601)의 출력과 제산부(603)의 출력은 멀티플렉서(604)로 입력되고 선택단(s)으로 입력되는 mc_type 신호에 의해 상기 1 픽셀 지연부(601)의 출력 또는 제산부(603)의 출력이 선택 출력된다. 이때, 상기 mc_type 신호는 움직임 보상부로부터 제공되는 움직임 보상 타입 신호로서, 기준 데이터를 1개 사용하는가 2개 모두 사용하는가를 선택한다.
즉, 포워드(Forward) 또는 백워드(Backward)인 경우 기준 데이터는 1개 존재하고, 전의 2 기준 프레임 데이타인 듀얼 프라임(Dual Prime)이나 전후 2 기준 프레임 데이타인 바이디렉션(Bidirection)인 경우 2개가 존재한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 동영상 움직임 보상 장치에 의하면, 반픽셀 필터링과 예측 조합에 대한 과정에 파이프라인구조를 도입하여 수행함으로써, 일정시간 파이프라인 대기 시간(Latency)이 지난뒤부터는 매 클럭마다 유효한 픽셀 값을 얻게되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 프레임 메모리로부터 읽어들인 기준 데이터 1과 2를 각각 저장하는 제1 및 제2 버퍼와, 상기 기준 데이터 1 및 2 중 어느 기준 데이터로부터 픽셀 값을 읽을 것인가를 선택하는 움직임 보상 데이타 셀렉션 신호에 따라 상기 제1 버퍼 또는 제2 버퍼의 출력신호를 선택 출력하는 선택 수단과, 상기 선택 수단에서 출력되는 픽셀들에 대해 수평 방향 반 픽셀 필터링을 수행하고 수평 방향 움직임 벡터의 최하위 비트 값에 따라 수평 방향으로 필터링된 픽셀들 또는 필터링되지 않은 픽셀들을 선택 출력하는 수평 필터링 수단과, 상기 수평 필터링 수단에서 출력되는 픽셀들에 대해 수직 방향 반 픽셀 필터링을 수행하고 수직 방향 움직임 벡터의 최하위 비트 값에 따라 수직 방향으로 필터링된 픽셀들 또는 필터링되지 않은 픽셀들을 선택 출력하는 수직 필터링 수단과, 상기 수직 필터링 수단에서 출력되는 수평, 수직 또는 양방향 모두에 대해 반 픽셀 필터링된 픽셀들에 대해 1 픽셀 지연시킨 후 지연되지 않은 픽셀들과 조합하고 움직임 보상 타입 신호에 의해 조합된 픽셀 또는 조합되지 않은 픽셀들을 선택 출력하는 예측 조합 수단으로 구성되는 동영상 움직임 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수평 필터링 수단은, 상기 선택 수단에서 선택되어 출력되는 픽셀들을 2 픽셀만큼 지연시키는 2 픽셀 지연부와, 상기 2 픽셀 지연부에서 2 픽셀 지연된 픽셀들과 지연되지 않은 상기 선택 수단의 픽셀들을 가산하여 수평 방향 반 픽셀 필터링을 수행하는 가산기와, 상기 2 픽셀 지연부에서 지연된 픽셀들을 좌로 쉬프트시켜 2배로 만드는 좌 쉬프트부와, 선택단으로 입력되는 수직 방향 움직임 벡터의 최하위 비트 값에 의해 상기 가산기 또는 좌 쉬프트부의 출력을 선택 출력하는 멀티플렉서로 구성되는 동영상 움직임 보상 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수직 필터링 수단은, 상기 수평 필터링 수단의 출력을 18 픽셀만큼 지연시키는 18 픽셀 지연부와, 상기 18 픽셀 지연부에서 18 픽셀만큼 지연된 픽셀들과 상기 수평 필터링 수단에서 출력되는 픽셀들을 가산하는 가산기와, 상기 가산기의 출력을 우로 쉬프트시켜 수직 방향 반 픽셀 필터링을 수행하는 우 쉬프트부와, 선택단으로 입력 수직 방향 움직임 벡터의 최하위 비트 값에 의해 상기 우 쉬프트부의 출력 또는 수직 방향 반 픽셀 필터링이 되지 않은 18 픽셀 지연부의 출력을 선택 출력하는 멀티플렉서와, 상기 멀티플렉서의 출력을 2로 나누고 나눈 결과는 반올림하는 제산부로 구성되는 동영상 움직임 보상 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 예측 조합 수단은, 상기 수직 필터링 수단에서 출력되는 픽셀들을 1 픽셀만큼 지연시키는 1 픽셀 지연부와, 상기 1 픽셀 지연부에서 1 픽셀만큼 지연된 픽셀들과 상기 수직 필터링 수단에서 출력되는 픽셀들 가산하는 가산기와, 상기 가산기의 출력을 2로 나누고 나눈 결과는 반올림하는 제산부와, 선택단으로 입력되는 매크로 타입 신호에 의해 상기 제산부의 출력 또는 상기 1 픽셀 지연부의 출력을 선택 출력하는 멀티플렉서로 구성되는 동영상 움직임 보상 장치.
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