KR0147583B1 - 영상압축시스템의 부호길이 조절장치 및 방법 - Google Patents

영상압축시스템의 부호길이 조절장치 및 방법

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KR0147583B1
KR0147583B1 KR1019940003981A KR19940003981A KR0147583B1 KR 0147583 B1 KR0147583 B1 KR 0147583B1 KR 1019940003981 A KR1019940003981 A KR 1019940003981A KR 19940003981 A KR19940003981 A KR 19940003981A KR 0147583 B1 KR0147583 B1 KR 0147583B1
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Abstract

본 발명은 클러스터별로 할당된 소정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시스템의 부호길이 조절장치에 관한 것으로, 이산여현 변환기의 출력을 입력하여 기지의 스케일팩터로 양자화하는 복수의 양자화기와, 복수의 양자화기의 출력을 입력하여 가변장 부호화시의 부호길이를 예측하는 복수의 부호길이 예측기와. 복수의 양자화기의 출력을 입력하여 기지의 스케일팩터에 해당하는 화질(PSNR)을 산출하는 PSNR산출기와, 부호길이 예측기의 출력과 PSNR산출기의 출력을 입력하여 목표부호길이를 발생시키는 스케일팩터를 주양자화기로 출력하는 정규화 조절부를 구비하여 주관적 화질을 개선하면서 부호길이를 맞춘다.

Description

영상압축시스템의 부호길이 조절장치 및 방법
제1도는 본 발명에 의한 영상압축시스템의 부호길이 조절장치를 도시한 블럭도이고,
제2도는 제1도의 PSNR산출기를 도시한 블럭도이고,
제3도는 본 발명에 의한 스케일팩터와 부호길이의 관계를 도시한 그래프이고,
제4도는 본 발명에 의한 부호길이와 PSNR의 관계를 도시한 그래프이고,
제5도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 블럭도이고,
제6도는 제5도의 오차산출기를 도시한 블럭도이고,
제7도는 본 발명의 다른 실시예 의한 스케일팩터와 오차의 관계를 도시한 그래프이고,
제8도는 본 발명에 의한 영상압축시스템의 부호길이 조절방법을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 이산여현변환기(DCT) 20 : 주양자화기
30 : 가변장부호화기(VLC) 40 : 부호길이조절장치
41,44,47 : 양자화기 42,45,48 : 부호길이예측기
43,46,49 : PSNR산출기 50 : 정규화조절부
53,55,57 : 오차산출기
본 발명은 가변장부호화기를 사용하는 영상데이타 압축에 관한 것으로, 특히 고정단위(클러스터)로 부호길이를 할당된 량에 맞추면서 부호길이 고정에 따른 잡음성분을 고르게 분산하여 화상의 열화가 특정 블럭에 집중되는 것을 막아 시각특성에 따른 화질을 향상시킨 부호길이 조절장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디지탈 브이시알(D-VCR)은 방대한 량의 데이타를 고속으로 기록 및 재생하기 위하여 이산여현부호(DCT)화와 가변장부호(VLC)화를 기반으로 한 데이타 압축기법을 사용한다. 이러한 영상압축기법은 VCR의 독특한 특성에 따라 수정 및 보완해야하는데, 가장 중요한 점은 부호의 길이를 기록매체의 기록 및 재생특성에 맞추어야 하는 것이다. 즉, VCR은 다른 영상매체와는 달리 여러가지 트릭 플레이(trick play)기능이 포함되며, 이를 위해 트랙상의 각 영역별로 할당된 서브이미지가 기록되도록 한다. 그런데 압축시 가변장부호화를 사용하기 때문에 압축된 데이타량이 일정하지 않다. 따라서 발생할 데이타의 량을 미리 예측하고 조절하여 적절한 길이의 부호열이 발생하도록 해야한다. 이는 부호의 길이를 기록 및 재생특성에 맞는 적절한 단위마다 일정하게 고정하기 위함인데, 고정하는 단위와 부호길이는 오류정정 부호화 및 기록매체의 특성에 따라 주어진다. 이와 같이 부호길이를 고정하기 위하여 종래에는 공간영역 또는 주파수영역에서 활성도를 구하여 대략적인 스케일팩터(SF)를 정하고, 할당된 부호길이에 스케일팩터를 일률적으로 곱해주는 정규화과정을 거쳤다. 이에 따라 종래에는 정밀한 부호의 길이를 예측하기가 어렵고, 정규화 과정에서 어떤 특정한 블럭의 첨두신호대 잡음비(PSNR : Peak-to-peak Signal to Noise Ratio)가 심하게 열화되어 화질의 열화를 시각적으로 느끼게 되는 문제점이 있었다. 즉, 부호의 길이를 할당된 부호길이에 맞게 고정하는 과정은 정규화를 통해 이루어지는데, 이 경우 부호길이 고정에 따른 화질의 열화를 감수해야한다. 이때 종래에는 할당된 부호길이에 활성도들을 이용하여 구한 스케일팩터를 곱하여 부호길이를 조절하므로, 특정 블럭에 강한 열화가 발생하기 쉽기 때문에 화질의 열화 부위가 눈에 띄게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고정단위내에서 정밀하게 부호길이를 예측하여 스케일팩터를 구하고, 정규화과정에서 부호길이에 따라 발생하는 화질의 열화를 모든 블럭에 고르게 분포시켜 특정 블럭의 열화가 눈에 띄는 현상을 막아 화질의 향상을 가져오는 영상압축시스템의 부호길이 조절장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 고정단위내에서 정밀하게 부호길이를 예측하여 스케일팩터를 구하고, 부호길이에 따라 발생하는 화질의 열화를 모든 블럭에 고르게 분포시켜 화질의 향상을 가져오는 영상압축시스템의 부호길이 조절방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 영상 데이타를 입력하여 이산여현변환하는 이산여현변환기와 이산여현변환기의 출력을 스케일팩터에 따라 양자화하는 주양자화기와 주양자화기의 출력을 가변장부호화하는 가변장부화기를 구비하여 클러스터별로 할당된 일정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시스템에서 상기 이산여현변환기의 출력을 입력하여 목표부호길이에 따라 적합한 상기 스케일팩터를 출력하는 부호길이 조절장치에 있어서,
상기 이산여현변환기의 출력을 입력하여 서로 다른 스케일팩터로 각각 양자화하는 복수의 양자화기 :
상기 복수의 양자화기의 출력을 입력하여 가변장부호화시의 부호길이를 각각 예측하는 복수의 부호길이예측기 :
상기 복수의 양자화기의 출력을 입력하여 상기 서로 다른 스케일팩터에 해당하는 PSNR을 각각 산출하는 PSNR산출기 ; 및
상기 부호길이예측기의 출력과 상기 PSNR산출기의 출력을 입력하여, 고정단위의 모든 DCT블록에서 일정한 비율로 동일한 열화가 발생하도록, 목표부호길이를 발생시키는 상기 스케일팩터를 상기 주양자화기로 출력하는 정규화 조절부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 영상 데이타를 입력하여 이산여현변환하는 이산여현변환기와 이산여현변환기의 출력을 스케일팩터에 따라 양자화하는 주양자화기와 주양자화기의 출력을 가변장부호화하는 가변장부화기를 구비하여 클러스터별로 할당된 일정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시스템에서 상기 이산여현변환기의 출력을 입력하여 목표부호길이에 따라 적합한 상기 스케일팩터를 출력하는 부호길이 조절장치에 있어서,
상기 이산여현변환기의 출력을 입력하여 서로 다른 스케일팩터로 각각 양자화하는 복수의 양자화기 :
상기 복수의 양자화기의 출력을 입력하여 가변장부호화시의 부호길이를 각각 예측하는 복수의 부호길이예측기 :
상기 복수의 양자화기의 양자화된 출력과 상기 이산여현변환기의 양자화되기전 입력을 비교하여 각각의 오차를 각각 산출하는 복수의 오차산출기 : 및
상기 부호길이예측기의 출력과 상기 PSNR산출기의 출력을 입력하여, 고정단위의 모든 DCT블록에서 일정한 비율로 동일한 열화가 발생하도록, 목표부호길이를 발생시키는 상기 스케일팩터를 상기 주양자화기로 출력하는 정규화 조절부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 영상 데이타를 입력하여 이산여현변환하는 이산여현변환기와 이산여현변환기의 출력을 스케일팩터에 따라 양자화하는 주양자화기와 주양자화기의 출력을 가변장부호화하는 가변장부화기를 구비하여 각각 기준PSNR을 가지는 n개의 매크로블럭으로 구성된 클러스터를 일정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시스템의 부호길이 조절방법에 있어서,
서로 다른 복수의 스케일팩터로 DCT계수를 양자화하여 각각 부호길이, PSNR을 산출하여 스케일팩터와 부호길이간의 함수, 부호길이와 PSNR간의 함수를 산출하는 제1단계 ;
상기 클러스터에 할당된 부호길이에 맞도록 각 매크로블럭의 상기 기준PSNR을 일정비율 R로 조절하는 제2단계 ;
상기 조절된 PSNR에 따라 각 매크로블럭의 목표부호길이를 산출하는 제3단계,
상기 산출된 목표부호길이를 발생시키는 스케일팩터를 상기 함수에 따라 구하는 제4단계 : 및
상기 구해진 스케일팩터에 따라 상기 DCT계수를 양자화하는 제5단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 정밀한 부호길이의 예측을 위하여 다수의 양자화기를 사용하여 그 결과로부터 최적의 스케일팩터를 계산하는 방법을 사용한다. 설명의 편의를 위하여 본 발명의 실시예에서는 부호길이 예측을 위한 양자화기를 3개 사용하는 경우를 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명에 의한 영상압축시스템의 부호길이 조절장치를 도시한 블럭도이다. DCT블럭(통상, 8×8블럭)을 입력하여 이산여현 변환하는 이산여현변환기(10)에서 DCT계수를 입력하고 시스템으로부터 목표부호길이를 입력하여 주양자화기(20)로 스케일팩터(SF)를 출력하는 부호길이조절장치(40)는 제1양자화기(41), 제1부호길이예측기(42), 제1PSNR 산출기(43), 제2양자화기(44), 제2부호길이예측기(45), 제2PSNR 산출기(46), 제3양자화기(47), 제3부호길이예측기(48), 제3PSNR 산출기(49) 및 정규화 조절부(50)를 구비한다. 가변장 부호화기(30)는 주양자화기(20)의 출력을 입력하여 기변장부호화하여 압축된 데이타를 출력한다.
제1도에 있어서, 양자화기(20, 41, 44, 47)는 8×8 블럭이 이산여현 변환된 64개의 DCT계수들을 64개의 값을 갖는 양자화 테이블에 의해서 각각 양자화시킨다. 양자화 테이블의 값들은 정수로서 범위는 1에서 255까지인데 각각의 DCT계수들에 대한 양자화 스텝사이즈를 나타낸다. DCT계수의 양자화는 양자화 스텝 사이즈로 나눈 후에 결과를 가장 가까운 정수로 치환하므로써 이루어진다. 때문에 양자화과정은 그 특성상 정보를 유실하게 된다. DCT계수 F(u,v)로부터 양자화된 계수 FQ(u,v)는 다음 식1에 의해 구해진다.
여기서, Q(u,v)는 양자화 스텝사이즈로서 양자화 테이블로부터 읽어들인다. 역양자화는 지금까지 설명한 계산의 역과정이므로 다음 식2와 같이 나타낼 수 있다.
상기 식1 및 식2로부터 Q(u,v)의 값이 크면 클수록 양자화된 DCT계수들의 크기가 작아지므로 압축율은 증가함을 알 수 있다. 그러나 압축율을 크게하면 영상품질의 저하를 수반하므로, 양자화 스텝사이즈는 시각특성과 직접적으로 관련되어 있어 복합적인 특성을 고려하여 결정해야 한다. 또한 부호길이의 조절은 양자화 스텝사이즈 즉, Q(u,v)에 의해 결정된다. 따라서 VCR에서는 Q(u,v)를 적절하게 조절하여 부호길이를 일정하게 고정하면서 화질을 유지해야 한다. 이와 같은 양자화를 적응양자화라하며, 양자화 스텝 사이즈를 가변하여 양자화된 DCT계수는 다음 식3과 같이 구할 수 있다.
여기서, SF(Scale Factor)는 양자화 스텝 사이즈를 결정하기 위한 것으로서, 부호길이의 크기는 이 스케일팩터(SF)의 크기에 따라 결정된다. 본 발명은 고정단위내에서 발생하는 부호의 량을 일정하게 하면서 화질을 개선하기 위하여, 소정 개수(예를 들면 10개)의 매크로 블럭을 하나의 고정단위(이를 클러스터라 한다)로 하고, 이 클러스터에 할당된 가변장부호화된 전체의 부호 길이(L)를 'k'비트라 한다. 가변장부호화된 부호길이 (L)를 k비트로 고정하기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이 적절한 스케일팩터(SF)를 선택하는 것이 요구된다. 이를 위해 본 발명에서는 스케일팩터의 변화에 따른 부호의 길이의 변화 관계를 실험적으로 산출하여 제3도와 같이 2차함수적으로 근사화 시킬 수 있다는 사실을 알게 되었다. 따라서 매크로블럭단위로 SF와 부호길이를 규정하는 2차함수를 구하면, 임의의 SF가 주어질 때 발생하는 부호길이(L)를 쉽게 예측할 수 있다. 이를 위해 3개의 서로 다른 스케일팩터(sfl,sf2,sf3)를 사용하여 부호길이(L[1], L[2], L[3])를 계산하고, 이로부터 함수를 구하는 방법을 사용한다. 즉, 각각 서로 다른 3개의 스케일팩터를 사용하여 3개의 양자화기에서 양자화하고, 양자화된 결과로부터 부호길이(L)를 계산한다. 이때 부호의 길이(L)는 호프만 표를 읽어서 구하지 않고, 제로런(zero ruran)의 갯수와 클래스만으로 간단하게 계산할 수 있다. 한편, PSNR로 표시되는 화질과 부호길이(L) 사이에도 모든 화상에 적용할 수 있는 관계식이 존재하지 않기 때문에, 각 매크로블럭 단위로 이들의 관계를 규정하는 함수를 구해야한다. 본 발명에서는 화질과 부호길이의 관계가 제4도와 같이 일차함수로 근사화 시킬 수 있다는 것을 실험적으로 알 수 있었다. 여기서 화질은 첨두신호대 잡음비(PSNR : Peak-to-peak Signal to Noise Ratio)로 표시되며, 이는 압축, 복원한 영상의 화질을 나타내는 객관적인 평가 수치로서 [dB]단위로 표시된다. 제1도에 있어서, 부호길이 조절장치(40)의 제1양자화기(41)는 제1스케일팩터(sf1)에 따라 이산여현변환기(10)의 출력을 양자화하고, 제1부호길이 예측기(42)는 제1양자화기(41)의 출력을 입력하여 양자화된 DCT계수를 가변장부호화하였을 때의 부호길이(L)를 예측하여 이를 L[1]이라 한다. 또한 제1PSNR 산출기(43)는 제1양자화기(41)의 출력을 입력하여 역양자화 및 역이산여현변환하여 PSNR을 계산하여 출력하는데 이를 P[1]이라 한다. 제2양자화기(44)는 제2스케일팩터(sf2)에 따라 이산여현변환기(10)의 출력을 양자화하고, 제2부호길이 예측기 (45)는 제2양자화기(44)의 출력을 입력하여 양자화된 DCT계수를 가변장부호화하였을 때의 부호길이(L)를 예측하여 이를 L[2]이라 한다. 또한, 제2PSNR 산출기(46)는 제2양자화기(44)의 출력을 입력하여 역양자화 및 역이산여현변환하여 PSNR을 계산하여 출력하는데 이를 P[2]이라 한다. 제3양자화기(47)는 제3스케일팩터(sf3)에 따라 이산여현변환기(10)의 출력을 양자화하고, 제3부호길이 예측기(48)는 제3양자화기(47)의 출력을 입력하여 양자화된 DCT계수를 가변장부호화 하였을 때의 부호길이(L)를 예측하여 이를 L[3]이라 한다. 또한 제3PSNR 산출기(49)는 제3양자화기(47)의 출력을 입력하여 역양자화 및 역이산여현 변환하여 PSNR을 계산하여 출력하는데 이를 P[3]이라 한다. 한편, PSNR을 계산하기 위해서는 역변환과 역양자화를 구현하는 복잡한 장치가 필요하므로 제5도에서와 같이 양자화 입력과 출력의 차이를 구하여 이를 PSNR대신 사용할 수 있다. 이 경우 하드웨어적인 복잡도가 크게 감소한다.
이상에서 구한 L[1], L[2], L[3] 와 P[1], P[2], P[3] 및 sf1, sf2, sf3을 이용하여 부호길이(L)와 스케일팩터(SF)의 관계를 규정하는 함수와, 부호길이(L)와 화질(PSNR)의 관계를 규정하는 함수를 구한다.
먼저, 부호길이(L)를 스케일팩터(SF)의 이차함수로 정의할 경우 부호의 길이(L)는 다음 식4와 같이 표시된다.
함수의 계수 a,b,c를 구하기 위하여 서로 다른 스케일팩터로부터 산출한 부호길이 L[1], L[2], L[3]는 각각 다음 식5∼7과 같다.
상기 식5-7로부터 미지의 계수 a, b, c 를 구할 수 있다. 같은 방법으로, 부호길이(L)와 PSNR(P)을 규정하는 함수를 1차원으로 정의할 경우 이 함수는 다음 식8과 같이 구할 수 있다.
상기 식8을 제1∼제3 부호길이 예측기(42,45,48)의 출력과 제1∼제3 PSNR산출기(43,46,49)의 출력에 적용하여 다음 식9∼11을 얻는다.
상기 식9∼11을 만족시키는 최적의 d와 e를 구할 수 있다.
이상에서 구한 a, b, c, d, e와 클러스터에 할당된 부호길이(k)를 이용하여 주양자화기 (20)를 위한 최적의 스케일팩터(SF)를 계산한다.
즉, 클러스터를 가변장부호화할 경우 클러스터에 포함된 정보량이 많아 할당된 부호길이를 초과하는 경우, 그 클러스터에 포함된 매크로블럭별로 각각 목표부호길이를 감소시켜 전체적으로 할당된 부호길이(k)에 맞추어야 한다. 이때 종래에는 각 매크로블럭의 목표부호길이를 일률적으로 감축하여 특정 매크로블럭의 화질 열화가 심하여 주관적 화질의 열화를 가져왔으나, 본 발명에서는 각 매크로블럭에 설정된 기준PSNR을 일정한 비율 R로 나누어 잡음의 영향을 각 매크로블럭별로 고르게 분산하여 눈에 띄는 화질의 저하를 방지한다 이를 위해, 먼저 각 매크로블럭당 기준 PSNR이 주어져야하는데, 그 값은 활성도 등에 따라 주어질 수 있으나, 간단하고 효과적인 방법은 이미 계산된 P[2]를 각 매크로블럭의 기준PSNR로 이용하는 것이다. 다음 클러스터단위로 할당된 부호길이(k)를 맞추기 위하여 해당 클러스터에 포함된 모든 매크로 블럭에서 PSNR을 변화시키면서 일정한 비율 R로서 변화시켜 스케일팩터(SF)를 조절한다. 즉, 모든 매크로블럭에서 PSNR은 (기준PSNR)/R로 조절된다. 결국 특정 블럭의 PSNR이 특히 열화되지않고 모든 매크로블럭의 PSNR이 R의 비로써 균등하게 열화된다. 여키서 열화비율 R은 다음과 같이 유도된다.
n개의 매크로블럭으로 이루어진 클러스터(c1)를 구성하는 DCT된 매크로블럭을 MB1, MB2, ‥·, MBn 이라한다. 클러스터(c1)가 가변장부호화되었을 때 이를 구성하는 부호화된 매크로블럭을 각각 MB'1, MB'2, ‥·, MB'n 이라 하면, 부호화전의 매크로블럭의 크기는 일정하지만 부호화된 후의 매크로블럭은 정보량에 따라 각각 그 크기가 다르다. 또한 전술한 바와 같이 각 매크로블럭에 설정된 기준 PSNR을 PMB1, PMB2, PMB3, ‥·, PMBn이라 하고, 부호화된 클러스터를 할당된 부호길이 k로 유지하기 위해 각 매크로블럭에 할당된 목표부호길이를 Tc1, Tc2, ‥·, Tcn 이라 한다. 할당된 부호길이(k)를 맞추기 위하여 상기 기준PSNR을 R의 비로 조절하여 각 매크로블럭의 조절된 PSNR을 P'MB1, P'MB2, , ‥·, P'MBn이라 하면, 임의의 블럭의 조절된 PSNR은 P'MBi= PMBi/R 로 구할 수 있다(여기서, i =1,2, …, n).
또한, 할당된 부호길이(k)는
이다. 이에 따라 비율 R은 다음 식12와 같이 구해진다.
여기서, Σ는 고정단위내에서 구한 매 블럭에서의 값을 합한 것을 의미하며, L[Rf]는 기준PSNR일 때의 부호길이로서 기준PSNR이 P[2]일 경우 L[2]를 사용하게 된다. 따라서, 클러스터에 포함되는 임의의 매크로블럭의 목표부호길이 Tci 는 다음 식13으로 구할 수 있다.
여기서, r은 부호길이가 결정되기전 기준PSNR을 얻기 위한 부호의 길이로서 L[Rf]와 같고, a는 상수이고, e는 계수이다. 또한, a는
이므로, 식13은 다음 식14와 같이 다시 쓸 수 있다.
마지막으로, 이 목표 부호길이(Tci)와 a, b, c를 이용하여 목표부호길이(Tci)를 발생시키기 위한 각 블럭별 스케일팩터(SFi )를 예측할 수 있다. i 매크로블럭의 목표부호길이(Tci)를 발생하는 스케일팩터(SFi)는 다음 식15로 구할 수 있다.
여기서, i는 클러스터에 포함된 매크로블럭을 나타내며 1,2, …,n 까지이다. 따라서 SFi은 매크로블럭i를 가변장부호화할 때, 할당된 목표부호길이를 발생시켜 잡음을 각 매크로블럭에 고르게 분산시키는 최적의 스케일팩터로서, 부호길이 조절장치(40)로부터 주양자화기(20)로 입력된다. 이상과 같이 본 발명의 부호길이 조절장치(40)는 최적의 스케일팩터(SF)를 구할 수 있다.
제2도는 제1도의 PSNR산출기를 도시한 블럭도로서, 양자화기(41,44,47)로부터 양자화된 DCT계수를 입력하여 역양자화하는 역양자화기(62)와, 역양자화기(62)의 출력을 입력하여 역이산 여현변환하는 역이산 여현변환기(IDCT : 64)와, 역이산여현 변환기(64)의 출력을 입력하여 PSNR을 계산하는 PSNR계산기(66)를 구비하여 서로 다른 스케일팩터(sf1,sf2,sf3)로 양자화된 신호의 PSNR(P[i])을 산출한다.
제3도는 본 발명에 의한 스케일팩터(sf)와 부호길이(L)의 관계를 도시한 그래프로서, 횡축은 스케일팩터를 나타내고 종축은 부호길이를 나타낸다. 제3도에 있어서, 'G1'은 실제의 부호길이를 도시한 그래프이고, 'G2'는 2차식으로 근사화하여 예측된 부호의 길이를 도시한 그래프이다. sf1, sf2, sf3은 함수의 계수를 구하기 위하여 양자화기로 입력한 서로 다른 스케일팩터이고, L[1], L[2], L[3]은 sf1, sf2, sf3으로 양자화시켰을 경우 각각 그에 따른 부호의 길이를 나타낸다.
제4도는 본 발명에 의한 부호길이(L)와 화질(PSNR)과의 관계를 도시한 그래프로서, 횡축은 부호길이(L)를 나타내고 종축은 PSNR을 나타낸다. 제4도에 있어서, 'G3'은 부호길이에 따른 실제의 화질을 도시한 그래프이고, 'G4'는 일차함수로 근사화시킨 부호길이와 화질의 관계를 도시한 그래프이다. 또한, P[1], P[2], P[3] 는 부호길이 L[1], L[2], L[3]에서의 화질(PSNR)을 나타낸다.
제5도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 블럭도로서, 이산여현 변환기(10)와 주양자화기(20)와 가변장부호화기(30)와 부호길이 조절장치(40)를 도시하였고, 부호길이 조절장치(40)는 제1양자화기(41), 제1부호길이 예측기(42), 제1오차산출기(53), 제2양자화기(44), 제2부호 길이 예측기(45), 제2오차산출기(55), 제3양자화기(47), 제3부호길이 예측기(48), 제3오차산출기(57) 및 정규화 조절부(50)를 구비한다. 제5도에 있어서, 각 블럭은 제1도와 유사하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 그 자세한 설명은 생략하고, 제1도와 다른 부분만 설명하기로 한다. 제1도에 있어서, PSNR산출기(43,46,49)는 구현하는 하드웨어가 복합하므로, 본 발명의 다른 실시예에서는 PSNR산출기 대신에 오차산출기(53, 55, 57)를 사용한다. 오차산출기(53, 55, 57)는 각 양자화기 (41, 44, 47)의 양자화된 출력을 입력하여 역양자화하고, 이를 양자화 이전의 데이타와 비교하여 그 차이(즉, 오차)를 구한다. 따라서 제1오차산출기(53)는 제1양자화기(41)의 양자화 전,후의 신호를 비교하여 오차 D[1]을 출력하고, 제2오차산출기(55)는 제2양자화기(44)의 양자화 전,후의 신호를 비교하여 오차 D[2]를 출력하고, 제3오차산출기(57)는 제3양자화기(47)의 양자화 전,후의 신호를 비교하여 오차 D[3]을 출력한다. 이와 같은 오차 D[1], D[2], D[3]을 제1도에서 설명한 P[1], P[2], P[3] 에 대입하면, 제1도의 모든 설명은 제5도에서도 그대로 적용된다.
제6도는 제5도의 오차산출기를 도시한 블럭도로서, 양자화된 DC계수를 입력하여 역양자화하는 역양자화기(62)와, 양자화 이전의 DCT계수와 역양자화기(62)의 출력을 비교하여 오차(D)를 산출하는 오차계산기(68)를 구비한다.
제7도는 제5도의 장치에 의한 부호길이(L)와 오차(D)와 관계를 도시한 그래프로서, 횡축은 부호길이(L)를 나타내고 종축은 오차(D)를 나타낸다. 제7도에 있어서, 'G5'는 부호길이로부터 정해지는 실제의 오차를 도시한 그래프이고, 'G6'은 일차함수로 근사화시킨 그래프이다. 또한, D[1], D[2], D[3]는 부호길이 L[1], L[2], L[3]에 해당하는 오차를 나타낸다.
제8도는 본 발명에 의해 부호길이를 조절하는 방법을 도시한 흐름도이다. 기준PSNR을 가지는 n개의 매크로블럭으로 구성된 클러스터를 소정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시스템의 부호길이 조절방법은 서로 다른 복수의 스케일팩터(sf1,sf2,sf3)로 DCT계수를 양자화하여 각각 부호길이(L[1], L[2], L[3]), PSNR(P[1], P[2], P[3])을 산출하여 스케일팩터(SF)와 부호길이(L)간의 함수, 부호길이(L)와 PSNR(혹은 오차)간의 함수를 산출하는 제1단계(110)와, 클러스터에 할당된 부호길이(k비트)에 맞도록 각 매크로블럭의 기준PSNR을 일정비율 R(식12로 구해진다)로 조절하는 제2단계(120)와, 조절된 PSNR에 따라 각 매크로블럭의 목표부호길이(Tci)를 산출하는 제3단계(130)와, 산출된 목표부호길이(Tci)를 발생시키는 스케일팩터(SFi)를 스케일팩터와 부호길이간 함수에 따라 구하는 제4단계(140)와, 구해진 스케일팩터에 따라 DCT계수를 양자화하는 제5단계(150)를 구비한다. 제8도에 있어서, 단계100에서는 n개의 매크로블럭으로 형성된 클러스터의 부호길이를 k비트로 할당하고, 각 매크로블럭의 기준PSNR을 설정한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 고정단위(즉, 클러스터 )내에서 부호길이를 할당된 부호길이에 맞추면서 PSNR의 분포를 기준 PSNR의 상대적인 비(R)의 값으로 변화시켜 화질의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 영상 데이타를 입력하여 이산여현 변환하는 이산여현 변환기와, 상기 이산여현 변환기의 출력을 스케일팩터에 따라 양자화하는 주양자화기와, 상기 주양자화기의 출력을 가변장 부호화하는 가변장부화기를 구비하여 클러스터별로 할당된 일정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시스템에서 상기 이산여현 변환기의 출력을 입력하여 목표부호길이에 따라 적합한 상기 스케일팩터를 출력하는 부호길이 조절 장치에 있어서, 상기 이산여현 변환기의 출력을 입력하여 서로 다른 스케일팩터로 각각 양자화하는 복수의 양자화기 : 상기 복수의 양자화기의 출력을 입력하여 가변장 부호화시의 부호길이를 각각 예측하는 복수의 부호길이 예측기 ; 상기 복수의 양자화기의 출력을 입력하여 상기 서로 다른 스케일팩터에 해당하는 화질(PSNR)을 각각 산출하는 복수의 PSNR산출기 ; 및 상기 부호길이 예측기의 출력과 상기 PSNR산출기의 출력을 입력하여 고정단위의 모든 DCT 블록에서 일정한 비율로 동일한 열화가 발생하도록, 목표부호길이를 발생시키는 상기 스케일팩터를 상기 주양자화기로 출력하는 정규화 조절부를 구비한 것을 특징으로 하는 부호길이 조절장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PSNR산출기는 상기 양자화기의 출력을 입력하여 역양자화하는 역양자화기와, 상기 역양자화기의 출력을 입력하여 역이산여현 변환하는 역이산여현 변환기와, 상기 역이산여현 변환기의 출력을 입력하여 PSNR을 계산하는 PSNR계산기를 구비한 것을 특징으로 하는 부호길이 조절장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정규화 조절부는 부호길이를 스케일팩터의 이차함수로 근사화시키고, 화질(PSNR)을 부호길이의 일차함수로 근사화시켜 상기 할당된 부호길이를 발생하기 위한 최적의 스케일팩터를 산출하는 것을 특징으로 하는 부호길이 조절장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정규화 조절부는 상기 클러스터에 할당된 부호길이를 맞추기 위하여 상기 클러스터를 구성하는 매크로블럭과 목표부호길이를 조절함에 있어서, 각 매크로블럭에 할당된 기준PSNR을 일정한 비율 R로 조절함을 특징으로 하는 부호길이 조절장치.
  5. 영상 데이타를 입력하여 이산여현 변환하는 이산여현 변환기와 상기 이산여현 변환기의 출력을 스케일팩터에 따라 양자화하는 주양자화기와 상기 주양자화기의 출력을 가변장 부호화하는 가변장부화기를 구비하여 클러스터별로 할당된 일정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시스템에서 상기 이산여현 변환기의 출력을 입력하여 목표부호길이에 따라 적합한 상기 스케일팩터를 출력하는 부호길이 조절 장치에 있어서, 상기 이산여현 변환기의 출력을 입력하여 서로 다른 스케일팩터로 각각 양자화하는 복수의 양자화기 ; 상기 복수의 양자화기의 출력을 각각 입력하여 가변장 부호화시의 부호길이를 각각 예측하는 복수의 부호길이 예측기 ; 상기 복수의 양자화기의 양자화된 출력과 상기 양자화기의 입력을 각각 비교하여 그 오차를 각각 산출하는 복수의 오차산출기 ; 및 상기 부호길이 예측기의 출력과 상기 오차산출기의 출력을 입력하여, 고정단위의 모든 DCT 블록에서 일정한 비율로 동일한 열화가 발생하도록, 목표부호길이를 발생시키는 상기 스케일팩터를 상기 주양자화기로 출력하는 정규화 조절부를 구비한 것을 특징으로 하는 부호길이 조절장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 오차산출기는 상기 양자화기의 출력을 입력하여 역양자화하는 역양자화기와, 상기 역양자화기의 출력을 입력하여 양자화되기 전의 DCT계수와 비교하여 오차를 계산하는 오차계산기를 구비한 것을 특징으로 하는 부호길이 조절장치.
  7. 영상 데이타를 입력하여 이산여현 변환하는 이산여현 변환기와 상기 이산여현변환기의 출력을 스케일팩터에 따라 양자화하는 주양자화기와 상기 주양자화기의 출력을 가변장 부호화하는 가변장부화기를 구비하여 각각 기준PSNR을 가지는 n개의 매크로블럭으로 구성된 클러스터를 소정 비트의 부호길이로 압축하는 영상압축시츠템의 부호길이 조절방법에 있어서, 서로 다른 복수의 스케일팩터로 DCT계수를 양자화하여 각각 부호길이, PSNR을 산출하여 스케일팩터와 부호길이간의 함수, 부호길이와 PSNR간의 함수를 산출하는 제1단계 ; 상기 클러스터에 할당된 부호길이에 맞도록 각 매크로블럭의 상기 기준PSNR을 일정비율 R로 조절하는 제2단계 ; 상기 조절된 PSNR에 따라 각 매크로블럭의 목표부호길이를 산출하는 제3단계 ; 상기 산출된 목표부호길이를 발생시키는 스케일팩터를 상기 함수에 따라 구하는 제4단계, 및 상기 구해진 스케일팩터에 따라 상기 DCT계수를 양자화하는 제5단계를 구비한 것을 특징으로 하는 부호길이 조절방법.
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