KR0135788B1 - 고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서 양자화폭 결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서 양자화폭 결정방법에 관한 것으로서, 입력화상의 공간영역에 대한 복잡도로 부터 초기 양자화폭과, 이산여현변환 계수 중 NZ 계수의 정규화값을 구한 후, 이산여현변환 계수를 초기 양자화폭을 이용하여 양자화하여 생성된 각 매크로블럭당 발생한 비트량과 압축되어져야 하는 각 매크로블럭당 할당비트량과의 차이와 NZ 계수의 정규화값으로 부터 최종 양자화폭을 결정함으로써, 고정된 목표비트량에 가장 근접하면서도 재생화질에 영향을 미치지 않는 양자화기를 구현할 수 있는 장점이 있다.

Description

고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서 양자화폭 결정방법

제1도는 고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서 본 발명에 의한 양자화폭 결정방법을 설명하기 위한 흐름도.

본 발명은 고화질 디지탈 자기기록재생장치(이하 HD-DVCR이라 칭함)에 관한 것으로, 특히 HD 기저(baseband) 양자화기에 있어서 입력화상의 복잡도로 부터 결정된 초기 양자화폭으로 양자화하여 발생된 비트량과 할당비트량으로 부터 최종 양자화폭을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.

HD-DVCR 용 비디오 테이프에 디지탈 영상신호를 기록하기 위해서는 일정한 영역 단위로 부호량을 고정하여 압축하는 것이 필수적이다. 현재 HD 기저신호의 기록방식에 대한 국제표준안이 결정되고 대부분의 사양이 협의하에 고정되어 있고, 일부분에 있어서는 제작자의 사양에 따라 독립적으로 구현할 수 있도록 되어 있다. 따라서 이러한 제작자의 사양이 전체 시스템의 성능을 좌우하게 된다.

디지탈 영상신호를 비디오 테이프에 기록시, 매 프레임마다 일정한 트랙수를 점유하므로 출력이 일정하지 않은 가변장 부호화방법을 사용하였을 경우 문제가 발생된다. 즉, 출력이 일정하지 않으므로 주어진 영상에 따라 점유되는 발생비트량이 가변되며, 압축되어 출력되는 영상신호는 고정된 목표 비트길이보다 적거나 많아질 수 있다. 이러한 재생되는 화질에 크게 영향을 줄 수 있으므로 목표 비트길이에 가장 근접한 부호길이 출력방법이 필수적이다.

이러한 고정길이 부호화를 실현하기 위하여 일정수의 매크로블럭으로 구성된 하나의 세그먼트 단위로 강제로 부호량을 고정하게 된다. 하나의 세그먼트 단위로 독립적인 부호화를 수행함에 있어서 그 부호화성능을 가장 크게 좌우하는 부분이 양자화과정이다. 양자화과정에서는 매크로블럭 단위의 복잡도에 따라서 발생하는 비트량이 목표비트량에 가장 근접하고 재생화질에 영향을 주지 않는 양자화폭을 결정해야 한다.

따라서 본 발명의 목적은 고화질 디지탈 자기기록 재생장치에 있어서, 입력화상의 복잡도로 부터 결정된 초기 양자화폭으로 양자화하여 발생된 비트량과 할당비트량으로 부터 최종 양자화폭을 결정하기 위한 양자화폭 결정방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서 본 발명에 의한 양자화폭 결정방법은

입력화상의 공간영역에 대한 복잡도로 부터 초기 양자화폭을 결정하는 초기 양자화폭 결정과정 ;

상기 입력화상의 이산여현변환 계수 중 NZ 계수의 정규화값을 구하는 정규화과정 ; 및

상기 이산여현변환 계수를 상기 초기 양자화폭을 이용하여 양자화하여 생성된 각 매크로블럭당 발생한 비트량과 압축되어져야 하는 각 매크로블럭당 할당비트량과의 차이와 상기 NZ 계수의 정규화값으로부터 최종 양자화폭을 결정하는 최종 양자화폭 결정과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이어서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서 본 발명에 의한 양자화폭 걸정방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 제100단계는 입력화상의 공간영역에 대한 복잡도로 부터 초기 양자화폭을 걸정하는 단계이고, 제110, 120단계는 입력화상의 이산여현변환 계수 중 NZ 계수의 정규화값을 구하는 단계이고, 제130, 140단계는 이산여현변환 계수를 초기 양자화폭을 이용하여 양자화하여 생성된 각 매크로블럭당 발생한 비트량과 압축되어져야 하는 각 매크로블럭당 할당비트량과의 차이와 상기 NZ 계수의 정규화값으로 부터 최종 양자화폭을 결정하는 단계이다.

그러면, 제1도에 도시된 흐름도를 참조하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

제1도를 참조하면, 제100단계에서는 입력화상의 공간영역에 대한 복잡도를 구한다. 이때, 입력화상은 1008 X 1024 (1125/60 시스템) 혹은 1080 X 1152 (1250/50 시스템)이고, 샘플링 포맷은 12 : 4 : 0 이고, 이미 매크로블럭 단위의 셔플링(shuffling)을 통해 1 프레임 화면의 여러 위치에 있는 5개의 매크로블럭으로 하나의 세그먼트가 형성되어 있다. 이때 셔플링은 세그먼트를 구성하는 각 매크로블럭의 정보량이 일정하도록 하기 위한 것이다.

이때, 복잡도 계산은 휘도신호(Y)에 대하여 행해지며 인접 화소의 차를 이용하여 각 매크로블럭에 대하여 다음과 같은 세부적인 단계에 의해 구해진다.

제1단계 ; 8X8 블럭당 평균값을 계산하여 각 화소의 평균값을 다음 제1식에 의해 구한다. 여기서, A[N]은 각 블럭당 화소의 평균갑, Pix(h, v)는 각 화소값, N은 1개 세그먼트내의 휘도신호(N=매크로블럭수 X 휘도신호블럭수 = 5 X 6 : 1, 2,...30)를 각각 나타낸다.

제2단계 ; 제1단계에서 구한 각 화소의 평균값과 실제 화소의 차이를 구하여 다음 제2식과 같이 자승평균값(B[N]) 즉, 복잡도를 구한다.

제3단계 ; 제2단계에서 구한 자승평균값(B[N])을 이용하여 하나의 세그먼트내의 5개 매크로블럭에 대하여 초기 양자화폭을 결정하기 위하여 총 30개의 휘도블럭에 대하여 최대값과 최소값을 가지는 블럭을 다음 제3식에 의해 구한다. 여기서, T는 하나의 세그먼트내의 블럭에 대한 총 자승평균값의 합, B_MAX는 하나의 세그먼트내의 블럭에 대한 최대자승평균갑, B_MIN는 하나의 세그먼트내의 블럭에 대한 최소 자승평균값을 각각 나타낸다.

제4단계 ; 제3단계에서 구한 T, B_MAX, B_MIN을 다음 제 4식에 의해 정규화하여 초기 양자화폭(Q₁)을 구한다.

제110단계에서는 상기 입력화상의 움직임정도에 따라 결정된 이산여현변환모드에 따라 입력화상을 이산여현변환한다.

제120단계에서는 제110단계에서 생성되는 이상여현변환 계수로 부터 각 매크로블럭에 대하여 '0'이 아닌 계수 즉, 넌-제로(Non-Zero ; 이하 NZ라 칭함) 계수의 갯수를 정규화한다. 이 정규화과정은 다음과 같은 세부 단계에 의해 행해진다.

제1단계 ; 매크로블럭에 대하여 NZ 계수의 갯수를 휘도신호에 대하여 다음 제5식과 같이 카운트한다. 여기서, N은 매크로블럭의 수, Z[1]은 각 매크로블럭내의 NZ 계수의 갯수, Z_T는 1 세그먼트의 NZ 계수 갯수의 합을 각각 나타낸다.

제2단계 ; Z(1) 및 Z_T를 이용하여 다음 제6식과 같이 각 매크로블럭당 평균 NZ 계수(ANZ_MB)의 갯수를 구하고, ANZ_MB와 Z[1]와의 차이를 자승평균한 값(A²[i])를 구한다.

제3단계 ;; 각 매크로블럭의 NZ 계수를 다음 제7식에 의해 정규화하여 정규화값(NOR_NZ[i])을 생성한다.

제130단계에서는 제110단계에서 생성되는 이산여현변현 계수를 제100단계서 결정된 초기 양자화폭(Q₁)을 이용하여 양자화시킨 후 가변장부호화시켜 다음 제8식에 의해 각 매크로블럭 단위로 발생한 비트량(B_MB)을 구한 후 하나의 세그먼트에서 발생하는 전체 비트량(B_TOTAL)을 구하고, 목표비트(B_TARGET)로 부터 압축되어져야 하는 각 매크로블럭에 대한 할당비트량(B_SET)을 산출한다.

제140단계에선느 상기 제130단계에서 구한 각 매크로블럭 단위로 발생한 비트량(B_MB)과 압축되어져야 하는 각 매크로블럭에 대한 할당비트량(B_SET)의 차이를 구하고, 상기 제120단계에서 구한 이산여현변환계수중 NZ계수 정규화값(NOR_NZ[i])을 이용하여 다음 제9식과 같이 각 매크로블럭의 최종 양자화폭(Q_F)를 구한다.

상기 제140단계에서 구한 최종 양자화폭을 이용하여 상기 제110단계에서 생성된 이산여현변환 계수를 양자화할 경우 원하는 비트율의 압축 비트스트림을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서 본 발명에 의한 양자화폭 결정방법에서는 입력화상의 공간영역에 대한 복잡도로 부터 초기 양자화폭과, 이산여현변환 계수 중 NZ 계수의 정규화값을 구한 후, 이산여현변환 계수를 초기 양자화폭을 이용하여 양자화하여 생성된 각 매크로블럭당 발생한 비트량과 압축되어져야 하는 각 매크로블럭당 할당비트량과의 차이와 NZ 계수의 정규화값으로 부터 최종 양자화폭을 결정함으로써, 고정된 목표비트량에 가장 근접하면서도 재생화질에 영향을 미치지 않는 양자화기를 구현할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 고화질 디지탈 자기기록재생장치에 있어서,

   입력화상의 공간영역에 대한 복잡도로 부터 초기 양자화폭을 결정하는 초기 양자화폭 결정과정 ;

   상기 입력화상의 이산여현변환 계수 중 NZ 계수의 정규화값을 구하는 정규화과정 ; 및

   상기 이산여현변환 계수를 상기 초기 양자화폭을 이용하여 양자화하여 생성된 각 매크로블럭당 발생한 비트량과 압축되어져야 하는 각 매크로블럭당 할당비트량과의 차이와 상기 NZ 계수 갯수의 정규화값으로 부터 최종 양자화폭을 결정하는 최종 양자화폭 결정과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화폭 결정방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 초기 양자화폭 결정과정은

   8 X 8 블럭당 평균값을 계산하여 각 화소의 평균값을 구하는 제1단계 ;

   상기 제1단계에서 구한 각 화소의 평균값과 실제 화소의 차이를 구하여 자승평균값을 구하는 제2단계 ;

   상기 제2단계에서 구한 자승평균값을 이용하여 하나의 세그먼트내의 블럭에 대한 총 자승평균값의 합, 최대 자승평균값과 최소 자승평균값을 각각 구하는 제3단계 ; 및

   상기 제3단계에서 구한 총 자승평균값의 합, 최대 자승평균값과 최소 자승평균값을 정규화하여 초기 양자화폭을 결정하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양자화폭 결정방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 정규화과정은

   매크로블럭내의 상기 NZ 계수의 갯수와 하나의 세그먼트내의 NZ 계수 갯수의 합을 구하는 제1단계 ;

   상기 제1단계에서 구한 매크로블럭내의 상기 NZ 계수의 갯수와 하나의 세그먼트내의 NZ 계수 갯수의 합을 이용하여 각 매크로블럭당 평균 NZ 계수의 갯수를 구하는 제2단계 ;

   상기 제2단계에서 구한 각 매크로블럭당 평균 NZ 계수의 갯수와 매크로블럭내의 상기 NZ 계수의 갯수와의 차이를 자승평균한 값을 구하는 제3단계 ; 및

   상기 제3단계에서 구한 자승평균값을 이용하여 상기 각 매크로블럭의 NZ 계수의 갯수를 정규화하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양자화폭 결정방법.