KR0133008B1 - 영상코덱용 필드/프레임 디.씨.티(dct) 판별장치 - Google Patents
영상코덱용 필드/프레임 디.씨.티(dct) 판별장치Info
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Abstract
본 발명은 영상 압축 기법을 이용하여 부호화기를 구성할 때 DCT 단에서 필드/프레임 판별용으로 사용하는 영상코덱용 필드/프레임 DCT(Discrete Cosing Transform) 판별장치에 관한 것으로, DCT 부에서 부호화 효율을 높이기 위해 필드 단위로 영상을 처리할 것인지 프레임 단위로 처리할 것인지를 판별하는 회로로 디지털 영상 압축 기술을 사용하는 디지털 방송용 영상 코덱, 화상 전화기등의 영상매체를 이용한 통신용 비디오 코덱 및 저장 매체용 비디오 코덱등에 이용되며, DCT 알고리즘을 이용할 때, DCT 처리되는 입력 영상 신호의 라인 간 상관도를 이용하여 적응적으로 필드 또는 프레임 DCT를 수행함으로써 DCT 부호화 효율을 한층 더 높일 수 있다.
Description
제 1 도는 본 발명이 적용되는 장치의 블럭 구성도.
제 2 도는 본 발명에 따른 판별장치의 블럭 구성도.
제 3 도는 번지 발생기의 상세도.
제 4 도는 제 3 도에 대한 타이밍도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 메모리2 : 번지 발생기
3 내지 5 : 지연회로부6 내지 9 : 뺄셈기
10 내지 13 : 절대값 출력부14 내지 17 : 덧셈기
18 : 비교값 출력부
본 발명은 비월주사(interlaced scanning) 방식을 이용한 디지털 방송용 영상코덱에서 영상정보의 압축 효율을 높이기 위해 DCT를 이용한 방법이 보편적으로 이용되고 있는 영상 압축 기법을 이용하여 부호화기를 구성할 때 DCT 단에서 필드/프레임 판별용으로 사용하는 영상코덱용 필드/프레임 DCT(Discrete Cosing Transform) 판별장치에 관한 것이다.
기존의 판별 방법에서는 라인간의 상관성을 비교하기 위해 MSE(Mean Square Error)에 기반을 둔 방법을 널리 사용하고 있었다. 그러나 MSE를 이용한 방법은 하드웨어 구현시 10비트의 입력에 20비트의 출력을 필요로 하는 자승(square) 연산이 필요한 단점이 있다.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 MAE(Mean Absolute Error)를 이용해 필드/프레임 판별에서의 하드웨어 구현시 부담이 되는 자승 연산부의 처리를 대체했을 뿐아니라 자승 오차부 다음단에서 수행되는 연산부에서의 구현도 간단히 할 수 있도록 한 영상코덱용 필드/프레임 DCT 판별장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 영상 신호를 메모리(1)에 저장되도록 입력시키는 번지 발생수단 ; 상기 번지 발생수단에 의해 생성된 영상 신호의 번지순으로 입력받아 저장되는 상기 메모리의 신호를 지연시키기 위해 직렬로 연결된 제 1 내지 제 3 지연수단 ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단을 거쳐 다음 단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 제 3 및 제 2 지연수단의 인접한 출력값을 입력받아 두 출력간의 차를 구하여 프레임간 상관성을 조사하여 출력하는 제 1 뺄셈수단 ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단을 거쳐 다음 단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 제 1 및 제 2 지연수단의 인접한 출력값을 입력받아 두 출력간의 차를 구하여 프레임간 상관성을 조사하여 출력하는 제 2 뺄셈수단 ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단을 거쳐 다음 단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 제 1 및 제 3 지연수단의 동일 필드를 구성하는 출력값을 입력받아 두 출력간의 상관성을 조사하여 출력하는 제 3 뺄셈수단 ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단을 거쳐 다음단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 메모리의 출력과 상기 제 2 지연수단의 동일 필드를 구성하는 출력값을 입력받아 두 출력간의 상관성을 조사하여 출력하는 제 4 뺄셈수단 ; 상기 제 1 내지 제 4 뺄셈수단의 출력인 차 값에서 음수값을 보정해 절대치를 구하는 제 1 내지 제 4 절대값 출력수단 ; 상기 제 1 및 제 2 절대값 출력수단의 출력인 필드별과 프레임별로 구한 값의 합을 구하는 제 1 덧셈수단 ; 상기 제 3 및 제 4 절대값 출력수단의 출력인 필드별과 프레임별로 구한 값의 합을 구하는 제 2 덧셈수단 ; 및 상기 제 1 및 제 2 덧셈수단에서의 각 라인간 상관 값을 전체 화소에 대해 총 합을 구하여 비교값 출력부를 통해 필드/프레임 판별값을 출력하도록 하는 제 3 및 제 4 덧셈수단을 구비하도록 하였다.
다음 표 1은 MSE로 계산했을 때 필드로 판별된 (16×16)의 블럭과 MAE로 계산했을 때 필드로 판별된 블럭 수를 비교한 표이다. 표 1의 결과를 얻기 위해서 사용한 방법은 ISO/IEC 13818-2 CD(Committee Draft)에서 제안한 방법에 따랐다. 표 1에서의 두 방법이 필드로 판별된 블럭 수에 거의 차이가 없으므로 성능면에서 손색이 없다는 것을 알 수 있다.
표 1 MAE를 이용한 방법의 성능 비교표
본 발명의 입력 신호는 칼라 영상중 색채 성분을 제외한 휘도 성분만 해당되면 (16×16)의 크기로 입력된다. 최종 출력은 필드 또는 프레임으로 처리할 것인지를 식별하기 위해 0 또는 1을 내보낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
제 1 도는 본 발명이 적용되는 장치의 블럭 구성도로서, 영상 저장버퍼에 저장되어 있는 영상 신호 중 (16×16)크기의 휘도 신호를 본 발명 회로에 적용한다.
0 또는 1을 출력하는 회로를 다중화기의 선택 단자로 사용해 다중화기의 선택 단자가 0이면 필드 번지 발생기에서 발생한 번지를, 1이면 프레임 번지 발생기에서 발생한 번지를 선택한다. 이렇게 선택된 번지를 이용해 영상 저장 버퍼에서 필드 순이나 프레임 군으로 영상의 화소를 읽어서 DCT부에 필요한 입력데이타로 사용한다.
영상 저장용 버퍼로는 32K×9의 용량을 가지는 SRAM을 사용하여 영상 압축 코덱의 앞단 처리결과가 저장되게 하였고, 판별회로의 처리 결과에 따라 DCT블럭부는 순방향 변환(forward transform)를 거쳐 12비트의 DCT 변환 계수 데이타를 출력한다.
제 2 도는 본 발명에 따른 필드/프레임 판별 장치의 블럭 구성도로서, 도면에서 1은 메모리, 2는 번지 발생기, 3 내지 5는 지연 회로부, 6 내지 9는 뺄셈기, 10 내지 13은 절대값 출력부, 14 내지 17은 덧셈기, 18은 비교값 출력부를 각각 나타낸다.
도면에 도시한 바와 같은 본 발명에서는 들어오는 입력을 네라인으로 분리하여 처리하는데, 분리하여 처리하는 이유는 각 라인간의 상관관계를 조사하여 필드간의 상관관계가 더 큰지 프레임간의 상관관계가 더 큰지를 조사하기 위함이다.
먼저, 메모리(1)에 저장되어 있는 영상 데이타는 번지 발생기(2)에서 생성된 번지순으로 입력되고, 입력된 신호는 지연회로부(3 내지 5)의 지연 회로(delay)를 거쳐 네 라인으로 나누어진다(이때, 상기 지연회로부(3 내지 5)의 지연회로를 거친 신호는 다음 단의 입력을 위해 동기시킬 필요가 있다).
뺄셈기(6 내지 9)는 해당되는 두 라인간의 차를 구하는 회로로서, 상기 뺄셈기(6)과 (8)은 첫째 라인과 둘째 라인, 둘째라인과 세째라인과 같이 연속한 라인들 간의 차 값을 구하므로 프레임간 상관성을 조사하는 회로이며, 상기 뺄셈기(7)과 (9)는 각각 첫째라인과 세째라인, 둘째라인과 네째라인과 같이 동일 필드를 구성하는 라인간의 상관성을 조사하는 회로부이다.
절대값 출력부(10 내지 13)에서는 상기 뺄셈기(6 내지 9)에서의 차 값에서 음수값을 보정해 절대치를 구하는 부분으로 상관성을 조사하는 방법에서 필요한 크기 값을 구하는 부분이다.
덧셈기(14,15)은 필드별과 프레임별로 앞단에서 구한 값의 합을 구하는 과정으로 각 라인간의 필드별과 프레임 별 상관값을 알 수 있다.
그리고, 덧셈기(16,17)에서는 상기 덧셈기(14,15)에서의 각 라인간 상관 값을 전체 (16×16)위 화소에 대해 총 합을 구하는 부분으로 한 열에 대해 7번의 덧셈이 열 여섯열에 대해 행해지므로 112번째 덧셈 결과가 비교를 위한 최종 출력이 된다.
제 3 도는 제 2 도의 번지 발생기(2)의 상세도로서, 영상신호를 SRAM 메모리에서 입력하기 위한 것이다.
도면에서, (19)와 (20)은 수직 방향의 라인 번지를 카운트하기 위한 카운터로서 19는 초기치 설정용 번지 발생기, 20은 수직방향 라인 번지 발생기이며, (21)은 수평 방향의 화소 번지 발생을 나타내는 수평 방향 화소 번지 발생기를 각각 나타낸다.
상기 초기치 설정용 번지 발생기(19)의 회로에 사용된 클럭 주파수는 상기 수직 방향 라인번지 발생기(20)의 회로에 사용된 주파수에 비해 두배 느리므로 상기 수직 방향 라인번지 발생기(20)의 회로가 네번의 카운트를 할 때마다 상기 초기치 설정용 번지 발생기(19)에서 짝수번째 값을 상기 수직 방향 라인번지 발생기(20)의 초기치로 선정해 카운트한다.
한 열(column)에 대해 처리하는 행은 0,1,2,3라인, 2,3,4,5라인, 4,5,6,7라인, 6,7,8,9라인, 8,9,10,11라인, 10,11,12,13라인, 12,13,14,15라인과 같이 네 라인씩을 처리한다. 이러한 과정을 열여섯 열에 대해 반복 수행하는 회로이다.
제 4 도는 제 3 도에서의 회로를 이용한 결과를 나타내는 타이밍도로서, 클럭의 천이 후 0,1,2,3,2,3,4,5…와 같은 순서로 카운트되는 결과를 나타내고 있다.
상기와 같은 본 발명의 효과는, DCT 부에서 부호화 효율을 높이기 위해 필드 단위로 영상을 처리할 것인지 프레임 단위로 처리할 것인지를 판별하는 회로로 디지털 영상 압축 기술을 사용하는 디지털 방송용 영상 코덱, 화상 전화기등의 영상매체를 이용한 영상 통신용 비디오 코덱 및 저장 매체용 비디오 코덱등에 이용되며, DCT 알고리즘을 이용할 때, DCT 처리되는 입력 영상신호의 라인 간 상관도를 이용하여 적응적으로 필드 또는 프레임 DCT를 수행함으로써 DCT 부호화 효율을 한층 더 높일 수 있다.
Claims (2)
- 영상 신호를 메모리(1)에 저장되도록 입력시키는 번지 발생수단(2) ; 상기 번지 발생수단(2)에 의해 생성된 영상 신호의 번지순으로 입력받아 저장되는 상기 메모리(1)의 신호를 지연시키기 위해 직렬로 연결된 제 1 내지 제 3 지연수단(3 내지 5) ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단(3 내지 5)을 거쳐 다음 단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 제 3 및 제 2 지연수단(5,4)의 인접한 출력값을 입력받아 두 출력간의 차를 구하여 프레임간 상관성을 조사하여 출력하는 제 1 뺄셈수단(6) ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단(3 내지 5)을 거쳐 다음 단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 제 1 및 제 2 지연수단(3,4)의 인접한 출력값을 입력받아 두 출력간의 차를 구하여 프레임간 상관성을 조사하여 출력하는 제 2 뺄셈수단(8) ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단(3 내지 5)을 거쳐 다음 단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 제 1 및 제 3 지연수단(3,5)의 동일 필드를 구성하는 출력값을 입력받아 두 출력간의 상관성을 조사하여 출력하는 제 3 뺄셈수단(7) ; 상기 제 1 내지 제 3 지연수단(3 내지 5)을 거쳐 다음 단의 입력을 위해 동기된 각각의 지연수단의 출력을 입력받되, 상기 메모리(1)의 출력과 상기 제 2 지연수단(4)의 동일 필드를 구성하는 출력값을 입력받아 두 출력간의 상관성을 조사하여 출력하는 제 4 뺄셈수단(9) ; 상기 제 1 내지 제 4 뺄셈수단(6 내지 9)의 출력인 차 값에서 음수값을 보정해 절대치를 구하는 제 1 내지 제 4 절대값 출력수단(10 내지 13) ; 상기 제 1 및 제 2 절대값 출력수단(10,11)의 출력인 필드별과 프레임별로 구한 값의 합을 구하는 제 1 덧셈수단(14) ; 상기 제 3 및 제 4 절대값 출력수단(12,13)의 출력인 필드별과 프레임별로 구한 값의 합을 구하는 제 2 덧셈수단(15) ; 및 상기 제 1 및 제 2 덧셈수단(14,15)에서의 각 라인간 상관 값을 전체 화소에 대해 총 합을 구하여 비교값 출력부(18)를 통해 필드/프레임 판별값을 출력하도록 하는 제 3 및 제 4 덧셈수단(16,17)을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상코덱용 필드/프레임 DCT 판별장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 번지 발생수단(2)은, 외부에서 2분주 클럭을 입력받아 발생 번지를 출력하는 초기치설정용 번지 발생기(19) ; 상기 초기치 설정용 번지 발생기(19)로 부터 초기치를 입력받아 수직 방향의 라인 번지를 카운트하기 위한 수직 방향 라인번지 발생기(20) ; 및 상기 수직 방향 라인번지 발생기(20)에 연결되어 수평 방향의 화소 번지를 발생하여 상기 메모리(1)로 제공하는 수평 방향 화소 번지 발생기(21)를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상코덱용 필드/프레임 DCT 판별장치.
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