KR0129576B1 - 영상 복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로 - Google Patents

영상 복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로

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KR0129576B1 KR1019940009488A KR19940009488A KR0129576B1 KR 0129576 B1 KR0129576 B1 KR 0129576B1 KR 1019940009488 A KR1019940009488 A KR 1019940009488A KR 19940009488 A KR19940009488 A KR 19940009488A KR 0129576 B1 KR0129576 B1 KR 0129576B1
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Abstract

본 발명에 따른 영상복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로는 보다 작은 용량의 버퍼를 사용하여 용이하고 효율적으로 반픽셀 움직임 보상을 수행할 수 있는데, 복원된 프레임 데이타를 출력하는 역차분펄스 부호변조부(310)와 ; 어드레스 신호를 발생하는 어드레스 발생부와 ; 이전 프레임 데이타를 출력하는 메모리부(330)와 ; 예측 프레임 데이타를 출력하는 반픽셀 움직임 보상부(350)를 갖는 영상복호기의 반픽셀 움직임 보상회로에 있어서, 상기 메모리부(330)로 부터 제공되는 이전 프레임 데이타를 블록단위로 일시적으로 저장하고, 상기 저장된 이전 프레임 데이타로부터 현재 처리할 라인별 픽셀 데이타(A)를 출력하는 제 1 버퍼(344)와, 상기 제 1 버퍼 (344)와 동일한 블록 데이타를 저장하고, 상기 제 1 버퍼(344)로 부터 출력된 픽셀 데이타(A)의 수직 방향 움직임 보상에 필요한 다음 라인의 픽셀 데이타(B)를 출력하는 제 2 버퍼(348)로 이루어진 버퍼부(340)를 더 포함하며 ; 상기 반 픽셀 움직임 보상부(350)는, 상기 로직제어신호(CO)에 따라 상기 제 1 및 제 2 버퍼(344,348)로부터 제공되는 픽셀 데이타(A,B)를 선택적으로 출력하는 디멀티플렉서(Demultiplexer;410)와 ; 상기 디멀티플렉서(410)로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타(A)를 수평방향의 두 픽셀씩 평균을 취하여 출력하는 수평 보상부(420)와 ; 상기 디멀티플렉서(410)로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타(A,B)를 수직방향의 두 픽셀씩 평균을 취하여 출력하는 수평 보상부(430)와 ; 상기 디멀티플렉서(410)로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타(A,B)를 수평 및 수직 방향으로 각각 두 픽셀씩 4개의 픽셀에 대한 평균을 취하여 출력하는 수평수직 보상부(440)와 ;상기 디멀티플렉서(410)로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타(A)를 그대로 출력하는 논 보상부(450)와; 상기 로직제어신호(CO)에 따라 상기 수평 보상부(420), 수직 보상부(430), 수평수직 보상부(440) 및 논 보상부(450)의 출력신호(O,P,Q,R)들중 하나의 신호를 선택하여 상기 역차분펄스 부호변조부(310)로 제공하는 멀티플렉서(Multiplexer;460)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로
제 1도는 종래의 영상 복사기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로를 도시한 블록도.
제 2도는 프레임 구성을 도시한 일예도.
제 3도는 본 발명에 따른 영상복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로를 도시한 블록도.
제 4도는 본 발명에 따른 영상복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상부의 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100,310 : 역차분 펄스 부호 변조부 12,330 : 메모리부
140,350 : 반픽셀 움직임 보상부 320 : 어드레스 발생부
340 : 버퍼부 410 : 디멀티플렉서
420 : 수평 보상부 450 : 논(Non)보상부
460 :멀티플랙서
본 발명은 영상복호기에 있어서의 반픽셀(Half Pixel) 움직임 보상회로에 관한 것으로, 특히, 보다 작은 용량의 버퍼를 사용하여 반픽셀 움직임 보상을 보다 저렴하고도 간단하게 수행할수 있는 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 할 때 상당히 많은 데이타가 발생하게 된다. 그러나, 이를 전송하는데 사용가능한 대역폭은 한정되어 있으므로 이를 전송하기 위해서는 데이타를 압축시켜야 한다.
디지틀 영상신호를 효과적으로 전송하기 위해서 데이타를 효과적으로 압축하는 다양한 기법이 제시되어 있다. 통상적으로 사용되고 있는 압축기법으로서 이산코사인 변환과 같은 프레임내 상관성을 줄이는 변환 부호화 방식, 움직임 보상을 이용하여 프레임간의 사간적 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(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)차분 펄스 부호 변조(IDCT)에 의해 이전 프레임 신호와 움직임 벡터로 움직임 보상을 하고 이것을 차분신호에 더하여 현재 프레임 신호를 복호화 하게 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 않은 부분이다.
제 1 도는 종래의 영상 복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상 회로를 도시한 블럭도로서, IDPCM부(100), 메모리부(120), 그리고 반픽셀 움직임 보상부(140)로 구성된다. 부호기로 부터 전송된 압축 부호화된 신호는 복호기내의 가변길이 복호부(VLD), 역양자화(IQ), 역이산 코사인 변환부(IDCT) 등을 거치게 되는데, IDPCM부(100)는 복호기 내에서의 앞단 즉, IDCT(도시 안됨)로 부터 제공되는 데이타와 움직임 보상부(140)로 부터 제공되는 데이타를 더해서 복원된 데이타를 디스플레이부(도시 안됨)와 메모리부(120)로 전송된다. 메모리(120)는 상기 IDPCM(100)로부터 제공되는 데이타를 저장하며, 어드레스 발생부(도시 안됨)로 부터 제공되는 어드레스 신호에 응답하여 저장된 데이타를 반픽셀 음직임 보상부(140)로 제공된다. 반픽셀 움직임 보상부(140)는 부호기(도시 안됨)로 부터 전송된 움직임 벡터에 응답하여 움직임 보상을 수행하여 얻어진 데이타를 IDPCM부(100)로 출력한다.
제 2 도는 프레임 구성의 일예를 도시한다. 픽셀(pixel)은 영상 신호를 디지틀적으로 신호 처리하기 위하여 표본화 할 때의 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 집합으로서, 영상부호화, 움직임 추정 등의 처리를 위한 기본 단위로 많이 사용된다.
본 발명에서는 예시적으로 하나의 블럭은 8×8개의 픽셀로 구성된다.
라인(line)은 한 프레임의 좌단에서 우단에 이르는 일련의 블럭집합이다. 본 발명에서 하나의 라인은 90개의 블럭으로 구성된다.
이때, 반픽셀 움직임 보상부(140)는 픽셀단위 움직임 보상의 경우 보다 더 많은 픽셀을 읽어야 한다. 즉, 한 블럭의 데이타를 처리하기 위해서는 수평 및 수직 방향으로 9개 픽셀을 읽고, 이웃하는 두 픽셀의 평균을 구하여 8개 픽셀을 출력하므로 메모리부(120)의 동작 속도가 IDCT부(도시 안됨)로 부터의 데이타 출력속도 보다 늦어지게 된다는 문제가 있다.
상기와 같은 IDCT부(도시 안됨)로 부터의 데이타 출력 속도와 메모리부(120)에서의 데이타 처리 속도의 불일치로 인한 문제를 해결하기 위해 IDCT부(도시 안됨)로 출력되는 데이타를 일시적으로 저장할수 있는 버퍼를 두어 메모리부(120)에서의 데이타 처리 속도에 맞추어 데이타를 제공하도록 하는 방법이 제시 되었다. 이때, 한 블럭을 처리하기 위해서 IDCT부는 64클럭의 속도로 계속 처리하여 데이타를 출력하고, 메모리부(120)는 72클럭의 속도로 처리를 하게 되면 이 속도차이에 의해 버퍼가 저장하고 있어야 할 데이타양은 한 프레임 내에서 계속 누적된다. 따라서, 한 프레임을 모두 처리하기 위해서는 버퍼의 용량이 매우 커야하고, 이는 HDTV와 같은 영상 시스템의 가격을 상승시킨다는 커다란 문제점이 있어 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 영상복호기에 있어서 작은 용량의 버퍼를 사용하여 반픽셀 움직임 보상을 저렴하고도 간단하게 수행할수 있는 반픽셀 움직임 보상 회로를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 변환 복호화된 차분 데이타와 예측 프레임 데이타를 합하여 복원된 프레임 데이타를 출력하는 역차분펄스 부호변조부와, 부호기로 부터 제공되는 움직임 벡터에 응답하여 어드레스 신호를 발생하는 어드레스 발생부와, 상기 역차분펄스 부호변조부로 부터 제공되는 프레임 데이타를 저장하고, 상기 어드레스신호에 응답하여 저장하고 있던 프레임 데이타를 이전 프레임 데이타로 출력하는 메모리부와, 상기 메모리부로 부터 이전 프레임 데이타로 입력받고, 부호기로 부터 전송되는 움직임 벡터에 대응하여 발생되는 로직제어신호에 응답하여 예측 프레임 데이타를 출력하는 반픽셀 움직임 보상부를 갖는 영상복호기에 있어서, 상기 메모리부로 부터 제공되는 이전 프레임 데이타를 블럭단위로 일시적으로 저장하고, 상기 저장된 이전 프레임 데이타로 부터 현재 처리할 라인별 픽셀 데이타를 출력하는 제 1 버퍼와 , 상기 제 1 버퍼와 동일한 블럭 데이타를 저장하고, 상기 제 1 버퍼로 부터 출력된 픽셀 데이타의 수직 방향 움직임 보사에 필요한 다음 라인의 픽셀 데이타를 출력하는 제 2 버퍼로 이루어진 버퍼부를 더 포함하며 ; 상기 반 픽셀 움직임 보상부는, 상기 로직제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 버퍼로부터 제공되는 픽셀 데이타를 선택적으로 출력하는 디멀티플렉서(Demultiplexer)와 ; 상기 디멀티플렉서로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타를 수평 방향의 두 픽셀씩 평균을 취하여 출력하는 수평 보상부와 ; 상기 디멀티플렉서로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타를 수직방향의 두 픽셀씩 평균을 취하여 출력하는 수평수직 보상부와 ; 상기 디멀티플렉서로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타를 수평 및 수직 방향으로 각각 두 픽셀씩 4개의 픽셀에 대한 평균을 취하여 출력하는 수평 수직 보상부와 ; 상기 디멀티플렉서로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타를 그대로 출력하는 논 보상부와 ; 상기 로직제어신호에 따라 상기 수평 보상부, 수직 보상부, 수평 수직 보상부 및 논 보상부의 출력신호들중 하나의 신호를 선택하여 상기 역차분펄스 부호변조부로 제공하는 멀티플렉서(Multiplexer)로 이어지는 것을 특징으로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
제 3 도는 본 발명에 따른 영상복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로를 도시한 블럭도로써, IDPCM부(310), 어드레스 발생부(320), 메모리부(330), 버퍼부(340), 그리고 반픽셀 움직임 보상부(350)로 구성된다.
이렇게 구성된 본 발명에 따른 영상복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상회로의 동작을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 송신단의 부호기로부터 전송되어진 부호화된 차분신호와 움직임 벡터가 수신단의 복호기로 입력된다. 이때, 차분 신호는 가변길이 복호화, 역양자화 및 역이산 코사인 변환 등의 변환 복호과정을 거친후 IDPCM부(310)로 입력된다.
IDPCM부(310)는 상기와 같이 입력된 변환 복호화된 차분 데이타와 반픽셀 움직임 보상부(350)로 부터 제공되는 움직임 예측 프레임 데이타를 합하여 복원된 프레임 데이타를 출력한다. IDPCM부(310)로 부터 출력되는 복원된 프레임 데이타는 디스플레이부(도시 안됨)와 메모리부(330)로 제공된다. 메모리부(330)는 IDPCM부(310)
로 부터 제공받은 프레임 데이타를 저장한다. 이때, 어드레스 발생부(320)는 부호기로 부터 제공받은 움직임 벡터에 응답하여 어드레스신호를 출력하게 되는데, 이 어드레스신호에 응답하여 메모리부(330)는 저장하고 있던 프레임 데이타를 출력한다.
상기한 바와 같이 메모리부(330)로 부터 출력되는 프레임 데이타는 버퍼부(340)에 블럭단위로 일시적으로 저장된 후, 한 픽셀단위의 움직임 보상 데이타로써 반픽셀 움직임 보상부(350)로 제공된다. 이때, 버퍼부(340)는 제 1 및 2 버퍼(344 및 348)로 구성된다. 제 1 및 2 버퍼(344 및 348)는 메모리부(330)로 부터 동일한 프레임 데이타를 동시에 제공 받아 라인 별 픽셀 데이타를 출력한다. 이때, 제 1 버퍼(344)는 현재 처리할 픽셀데이타(A)를 출력하고, 제 2 버퍼(348)는 제 1 버퍼(344)로부터 출력된 픽셀 데이타의 수직 방향 움직임 보상에 필요한 다음 라인의 픽셀 데이타(B)를 출력한다. 예를들어, 제 1 버퍼(344)에 저장되어 있는 블럭 데이타중 1번째 라인의 픽셀 데이타(A)가 순차적으로 그리고 연속적으로 출력되고, 이와 동시에 제 2 버퍼(348)에 저장되어 있는 2번째 라인의 픽셀 데이타(B)가 순차적으로 그리고 연속적으로 출력된다. 이때, 제 1 및 2 버퍼(344 및 348)의 용량은 블럭 한 개의 크기면 충분하다.
버퍼부(340)로 부터 프레임 데이타를 입력받은 반픽셀 움직임 보상부(350)는 부호기로 부터 전송된 움직임 벡터에 응답하여 예측 프레임 데이타를 출력한다.
제 4 도는 반픽셀 움직임 보상부(350)의 불럭도로서, 디멀티플렉서(Demultiplexer:이하 DMUX라 표기함)(410), 수평(H:Horizontal)보상부(420), 수직(Vertical)보상부, 수평 수직(HV)보상부(440), 논(Non) 보상부(450), 그리고 멀티플렉서(Multiplexer: 이하MUX라 표기함)(460)로 구성된다.
상기제 1 및 2 버퍼(344 및 348)로 부터 각각 픽셀 데이타 A 및 B를 동시에 입력 받은 DMUX(410)는 로직제어부(도시 안됨)로 부터 제공되는 제어신호(CO)에 응답하여 선택적으로 출력한다. 이때, 로직제어부(도시 안됨)는 부호기로 부터 전송되는 움직임 벡터에 응답하여 로직제어신호(CO)를 출력하는데, 수평/수직방향 움직임 성분에 따른 로직제어신호(CO)에 따른 DMUX(410)에 의한 픽셀데이타 A,B의 보상부로의 입력관계는 하기 표 1에 잘 나타나 있다.
상기한 바와 같이 픽셀 데이타 A.B를 입력 받은 각 보상부에서의 반픽셀 음직임 보상 과정에 대해서 좀 더 상세히 설명하기로 하자.
우선, 수평보상부(420)는 한 라인의 픽셀 데이타 즉, 수평 방향의 두 픽셀씩 평균을 취하여 출력하고, 수직보상부(430)는 수직 방향의 두 픽셀씩 평균을 취하여 출력하고, 수평 수직 보상부(440)는 수평 및 수직 방향의 두 픽셀 즉,4개 픽셀의 평균을 취하여 출력하고, 논 보상부(450)는 반픽셀 움직임 보상 성분이 존재하지 않으므로 입력된 픽셀 그대로 출력한다.
수평보상부(420)로부터의 출력 데이타(O), 수직보상부(430)로 부터의 출력데이타(P), 수평 수직 보상부(440)로 부터의 출력 데이타(Q),그리고 논 보상부(450)로 부터의 출력데이타(R)들중 하나의 데이타를 선택적으로 출력한다. 로직제어신호(CO)와 출력 신호의 관계는 하기 표 2에 잘 나타나 있다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이 로직제어신호(CO)에 응답하여 MUX(460)로 부터 출력된 데이타는 IDPCM부(310)로 제공되어, 변환복원신호와 합해져서 복원된 프레임 데이타를 형성하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 영상복호기에 있어서의 반픽셀 움직임 보상기는 종래의 반픽셀 움직임 보상회로에 사용되었던 버퍼에 비해 매우 작아진 용량의 버퍼를 사용하여 반픽셀 움직임 보상을 효율적으로 수해할 수 있다는 커다란 잇점이 있다.

Claims (1)

  1. 변환 복호화된 차분 데이타와 예측 프레임 데이타를 합하여 복원된 프레임 데이타를 출력하는 역차분펄스 부호변조부(310)와; 부호기로 부터 제공되는 움직임 벡터에 응답하여 어드레스 신호를 발생하는 어드레스 발생부와;상기 역차분펄스 부호변조부(310)로 부터 제공되는 프레임 데이타를 저장하고, 상기 어드레스신호에 응답하여 저장하고 있던 프레임 데이타를 이전 프레임 데이타로 출력하는 메모리부(330)와; 상기 메모리부(330)로 부터 이전 프레임 데이타를 입력받고, 부호기로 부터 전송되는 움직임 벡터에 대응하여 발생되는 로직제어신호(CO)에 응답하여 예측 프레임 데이타를 출력하는 반픽셀 움직임 보상부(350)를 갖는 영상복호기의 반픽셀 움직임 보상회로에 있어서, 상기 메모리부(330)로 부터 제공되는 이전 프레임 데이타를 블럭단위로 일시적으로 저장하고, 상기 저장된 이전 프레임 데이타로부터 현재 처리할 라인별 픽셀데이타(A)를 출력하는 제 1 버퍼(344)와, 상기 제 1 버퍼(344)와 동일한 블럭 데이타를 저장하고, 상기 제 1 버퍼(340)로 부터 출력된 픽셀 데이타(A)의 수직 방향 움직임 보상에 필요한 다음 라인의 픽셀 데이타(B)를 출력하는 제 2 버퍼(348)로 이루어진 버퍼부(340)를 더 포함하며:상기 반 픽셀 움직임 보상부(350)는, 상기 로직제어신호(CO)에 따라 상기 제 1 및 제 2 버퍼(344,348)로 부터 제공되는 픽셀 데이타(A,B)를 선택적으로 출력하는 디멀티플렉서(Demultiplexer: 410)와 ; 상기 디멀티플렉서(410)로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타(A)를 수평 방향의 두 픽셀씩 평균을 취하여 출력하는 수평 보상부(420)와 : 상기 디멀티플렉서(410)로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타(A,B)를 수평 및 수직 방향으로 각각 두 픽셀씩 4개의 픽셀에 대한 평균을 취하여 출력하는 수평수직 보상부(440)와 ; 상기 디멀티플렉서(410)로부터 선택적으로 제공되는 픽셀 데이타(A)를 그대로 출력하는 논 보상부(450)와 ; 상기 로직제어신호(CO)에 따라 상기 수평 보상부(420),수직 보상부(430), 수평수직 보상부(440) 및 논 보상부(450)의 출력신호(O,P,Q,R)들중 하나의 신호를 선택하여 상기 역차분펄스 부호변조부(310)로 제공하는 멀티플렉서(Multiplexer:460)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상복호기의 반 픽셀 움직임 보상회로.
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