KR0148155B1 - 영상부호화의 esc 부호화장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상신호의 매크로블록을 부호화하는 기술에 대한 것으로 각 매크로블록내의 신호를 지그재그순서로 스캐닝하여 런 및 레벨을 부호화하고 가변장부호화과정을 거쳐 최종 부호화할 때, 가변장부호화테이블에 없는 런 및 레벨쌍은 ESC코드로 부호화한다. 본 발명에서는 ESC코드를 부호화할 때, 그 레벨의 부호화는 양자화된 출력대신 DCT변환된 출력의 레벨을 부호화하고, 그 런을 부호화할 때에는 ESC코드가 초기코드이면 0의 '한 비트'로 부호화하고 초기코드가 아니면'1+소정수의 실제 런비트'로 부호화하여 가변장부호과정을 거쳐 최종 부호화하는 것을 개시한다.

Description

영사부호화의 ESC 부호화장치 및 그 방법

제1도의 (a)및 (b)는 일반적인 부호화할 화면의 구성 및 부호화순서를 각각 도시한 도면들.

제2도의 (a)는 전형적인 영상신호의 부호화장치의 개략구성도.

제 2도의 (b)는 전형적인 영상신호의 복호화장치의 개략구성도.

제3도는 한 매크로블록내의 런과 크기가 부호화되는 지그재그스캔순서를 도시한 도면.

제4도는 본 발명에 의한 영상부호화의 ESC 부호화장치의 개략적인 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : ESC검색기 200 : ESC레벨부호화기

300 : 초기 ESC검색기 400 : ESC런부호화기

본 발명은 영상부호화장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상신호 부호화의 가변장부호화과정중에 런과 레벨에 해당하는 코드가 가변장부호화테이블에 없는 경우 수행되는 ESC(escape sequence code)부호화장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근에는 영상신호 및 음성신호를 부호화 및 복호화함에 있어서, 그 영상 및 음성신호를 디지탈로 부호화하여 저장 및 전송하고, 그 저장 및 전송된 부호화신호를 다시 복원하여 재생하는 방법이 크게 주목을 끌고 있다.

제 1도의 (a)는 부호화할 한 화면을 나타내는 도면으로, 통상 한 화면은 소정수의 X화소와 Y화소로 구성된 복수개의 매크로블록들로 구성된다. 이 매크로블록은 다시 N×N 크기의 m×n개의 휘도신호블록과 색신호블록(예를들면 U,V신호)으로 나누어진 다음, 제 2도의 (a)및 (b)에 도시된 과정을 통해 부호화되고 복호화된다.

제 2도의 (a)에서 감산기(10)는 원래의 영상신호와 동보상된 영상신호를 감산하여 출력한다. DCT변환기(12)는 이 감산된 신호를 N×N블록단위로 DCT변환하여 출력한다. 양자화기(14)는 이 DCT변환된 출력을 받아 양자화하여 출력한다. 이 양자화기(14)의 출력은 가변장부호화기(16)에 입력된다. 가변장부호화기(16)는 입력신호를 가변장부호화하여 버퍼(18)를 거쳐 부호화된 영상신호를 출력한다. 한편, 상기 버퍼(18)의 출력은 양자화스텝사이즈신호로서 외부로 출력되거나, 양자화기(14)로 궤환(feed-back)된다. 또한, 버퍼(18)의 출력은 양자화기(14)의 출력과 함께 역양자화기(20)에 공급되어 역양자화된다. DCT역변환기(22)는 역양자화된 신호를 받아 DCT역변환하여 출력한다. 가산기(24)는 DCT역변환기(22)의 출력과 동보상부(28)의 출력을 가산하여 프레임메모리(26)에 공급한다. 프레임메로리(26)는 가산기(24)의 출력을 저장함으로써 화면을 재구성한다. 그러면 동추정부(30)는 입력 영상신호와 가장 유사한 패턴의 데이터를 프레임메모리(26)에 저장된 프레임데이타에서 찾아 2개 블록간의 움직임을 나타내는 동벡터(motionvector)를 산출한다. 이 동벡터는 복호화시스템에서 이용하기 위해 수신측으로 별도 전송되고, 동시에 동보상부(28)로 출력된다. 동보상부(28)는 동추정부(30)에서 공급되는 동벡터에 따라 프레임메모리(26)의 프레임데이타에서 이 운동벡터에 상응하는 블록데이타를 독출하여 감산기(10)로 공급한다. 그러면 감산기(10)는 입력되는 영상신호와 동보상부(28)에서 공급되는 유사패턴의 데이타간의 오차데이타를 산출하고, 이 오차데이타는 다시 부호화 된다.

제 2도의 (b)에서, 가변장복호화기(40)는 제 2도의 (a)에서 부호화된 신호를 받아 가변장복호화한다. 역양자화기(42)는 양자화스텝사이즈신호를 받아 상기 가변장복호화기(40)의 출력을 역양자화한다. DCT역변환기(44)는 역양자화기(42)의 출력을 받아 DCT역변환하여 출력한다. DCT역변환된 신호는 가산기(46)에서 동보상신호와 가산된다. 가산기(46)의 출력은 프레임메모리(48)를 거쳐 동보상부(50)에서 동벡터신호와 함께 처리되어 가산기(46)에 피드백된다. 이로써 가산기(46)의 출력은 영상디스플레이에 나타나게 된다.

다음, 상기 제 1도 (a)의 매크로블록은 제 1도 (b)에 도시한 순서로 부호화된다. 이 경우, 블록내의 신호는 제 3도에 나타낸 바와 같이 지그재그스캔(zig-zag scan)방식으로 런(run)과 레벨(level)이 부호화된 다음 가변장부호화기(16)를 거쳐 최종적인 부호화된 영상신호를 얻게 된다. 상기 가변장부호화기(16)에서는 각 런-레벨 쌍에 따라서 가변장부호화테이블(미도시)에 할당된 코드로 부호화된다. 이 경우, 가변장부호화테이블에 주어지지않은 런-레벨쌍은 ESC코드로 부호화된 다음, 런 및 레벨이 각각 바로 부호화된다.

즉, 종래의 ESC부호화장치에서는 입력이 8비트이고 DCT변환기의 출력이 8×8 DCT이고 출력이 12비트라 하면, 가변장부호화 과정중에서 런-레벨쌍이 가변장부호화테이블에 존재하지 않는 경우 ESC코드로 부호화하고 그 '런'은 6비트로, '레벨'은 12비트로 부호화한다. 여기서 레벨은 레벨의 절대값에 부호비트를 포함한 것을 말한다. 이 경우, ESC코드는 ESC의 위치에 관계없이 런과 레벨이 동일하게 부호화된다.

이상으로 전형적인 영상신호의 부호화 및 복호화하는 과정을 간단히 기술하였으나, 이에 대한 상세한 기술은 당업자에게 명백하므로 그 설명을 생략하기로 한다.

상술한 종래의 ESC코드 부호화장치에서는 ESC코드를 부호화하는데 런과 레벨을 각각 부호화하는 바, 예를들어 8×8출력결과를 보면 8×8블록계수중에 첫번째 계수가 큰 경우가 많으며 또한, 8×8블록의 첫번째 계수가 가변장부호화될 때 ESC코드가 되는 경우가 많다. 따라서, ESC코드가 부호화될 때, 초기ESC코드인 경우는 런이 0이 되는 경우가 많으나, 초기ESC코드인 경우에도 런부분을 종래의 6비트로 부호화하게 되어 많은 비트가 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 ESC코드 부호화장치에서는 레벨을 12비트로 부호화하므로, 이는 DCT블록, 즉 DCT변환기의 출력이 12비트인 것과 동일하다. 따라서, ESC코드의 레벨은 DCT변환기의 출력을 그대로 부호화할 수가 있으나, 통상 DCT변환기(12)와 가변장부호화기(16)의 사이에 양자화기(14)를 거치게 됨으로써 양자화스텝사이즈에 의한 오차가 생기는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 영상신호의 부호화시 ESC코드가 발생하는 경우, 초기ESC코드인 경우 런을 1비트로 부호화하고 초기ESC코드가 아니면 소정수의 실제 런비트로 부호화하며, 레벨은 양자화과정을 거치지 않고 부호화하는 영상신호부호화의 ESC부호화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 영상신호의 부호화시 ESC코드가 발생하는 경우, 초기ESC코드인 경우 런을 1비트로 부호화하고 초기ESC코드가 아니면 소정수의 실제 런비트로 부호화하며, 레벨은 양자화과정을 거치지 않고 부호화하는 영상신호부호화의 ESC부호화방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 영상신호를 받아 그를 DCT변환기에서 DCT변환하고, 그 DCT변환된 신호를 양자화기에서 양자화하고 그 양장화된 신호를 가변장부호화기에서 가변장부호화하여 부호화하는 영상부호화장치에 있어서, 상기 양자화기 및 가변장부호화기 사이에 설치되어 상기 양자화된 신호를 받아 ESC코드가 발생하는가를 검색하는 ESC검색기,상기 ESC검색기의 검색결과, ESC코드가 발생되면 상기 가변장부호화기로 출력하는 ESC레벨부호화기, 및 상기 ESC검색기의 검색 결과, ESC코드가 발생되면 상기 ESC검색기의 출력신호를 받아 그 ESC코드가 초기ESC코드인가 아닌가에 따라서 ESC런을 부호화하여 상기 가변장부호화기로 출력하는 ESC런부호화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상부호화의 ESC 부호화장치를 제공하고 있다.

본 발명의 다른 목적은 영상신호를 받아 그를 DCT변환기에서 DCT변환하고, 그 DCT변환된 신호를 양자화기에서 양자화하고 그 양자화된 신호를 가변장부호화기에서 가변장부호화하여 부호화하는 영상부호화방법에 있어서, 상기 양자화단계 내지 가변장부호화단계 사이에 상기 양자화된 신호를 받아 ESC코드가 발생하는가를 검색하는 ESC검색과정, 상기 ESC검색결과, ESC코드가 발생되면 상기 DCT변환기의 출력신호를 받아 ESC레벨을 부호화하여 상기 가변장부호화기로 출력하는 ESC레벨부호화과정, 및 상기 ESC검색 결과, ESC코드가 발생되면 그 ESC코드가 초기ESC코드인가 아닌가에 따라서 ESC런을 부호화하여 상기 가변장부호화기로 출력하는 ESC런부호화과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상부호화의 ESC 부호화방법을 제공함으로써 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

제 4도는 본 발명에 의한 영상부호화의 ESC부호화장치의 개략구성도이다. 제 4도에서, DCT변환기(12)는 영상신호를 입력받아서 DCT변환을 수행한다. 이렇게 DCT변환된 영상신호는 양자화기(14) 및 ESC레벨부호화기(200)에 공급된다. 양자화기(14)는 상기 DCT변환된 신호를 받아 양자화과정을 거쳐 차례로 제3도의 지그재그스캔방식 등을 통해 런과 레벨을 구한다. 이 때, '런'이란 0이 계속되는 갯수를 말하고 '레벨'이란 0이 아닌 양자화된 수치를 말한다. 이렇게 구해진 런과 레벨은 하나의 조합으로(런,레벨)쌍을 구성하고 각 런-레벨쌍은 가변장부호화기(16)에서 미리 정해진 코드로 부호화된다. 즉, 가변장부호화기(16)에서 각 (런,레벨)쌍에 해당하는 부호를 테이블로 만들어두고 가변장부호화기(16)의 입력단에 공급되는 (런,레벨)을 최종 부호화하여 출력한다. 그런데 본 발명은, 가변장부호화기(16)에 상기 양자화된 (런,레벨)쌍을 공급하기 전에 그 양자화된 (런,레벨)쌍은 ESC검색기(100)로 보낸다. 이 ESC검색기(100)는 상기 양자화된 (런,레벨)신호를 받아, ESC코드, 즉 가변장부호화기(16)의 부호화테이블에 상기 양자화된 (런,레벨)신호가 존재하는지 안하는지를 검색한다.

상기 ESC검색기(100)의 검색결과, ESC코드이면 ESC에 해당하는 부호를 부호화한 다음, 런과 레벨을 직접 부호화하는 것이다. 즉, ESC+런+레벨로 부호화한다.

본 발명에서는 ESC검색기(100)에서 ESC코드임이 검색되면, 레벨의 부호화는 양자화기(14)의 출력이 부호화되는 것이 아니라 DCT변환기(12)의 출력이 양자화기(14)를 거치지 않고 직접 ESC레벨부호화기(200)를 통하여 부호화되어 가변장부호화기(16)에 공급된다. 이때, ESC검색기(100)에 의해 ESC가 검색되지 않으면, ESC검색기(100)의 출력데이타는 가변장부호화기(16)로 직접 공급된다. 반면에 ESC가 검색되면, 이 검색된 결과는 초기 ESC검색기(300)로 공급되어 ESC코드가 초기ESC코드인가 아닌가가 검색된다. 초기ESC코드란 한 블록의 첫 번째(런,레벨)의 심볼이 가변장부호화를 위한 테이블에서 ESC(escape sequency code)인 경우를 말한다. 이 경우초기ESC코드이면, 초기ESC가 '런'이 0이면서 테이블내의 ESC인 경우와'런'이 0이 아니면서 ESC가 되는 경우의 2가지 경우가 존재한다. 따라서, ESC런부호화기(400)는 초기ESC인 경우, '런'이 0인가 아닌가를 지정하는 비트를 한 비트 할당하고, '런'이 0인 경우에는 '런'에 해당하는 6비트를 생략한다. ESC런부호화기(400)는 '런'이 0이 아닌 경우에는 '런'이 0인지아닌지를 지정하는 비트에 '런'에 해당하는 6비트를 할당한다. 즉, 초기ESC코드인 경우 레벨이 커서 ESC모드로 부호화되는 경우가 많고 그런 경우 첫번째 계수가 되므로 런은 0인 경우가 많다. 그러므로 실제 6비트 등의 소정비트로 부호화되던 런이 1비트로 부호화되는 경우가 많게 되어 비트수를 줄일 수 있다. 그러나, 초기ESC가 '런'이 0이 아닌 경우에는 '런'이 0인지 아닌지를 지정하는 1비트가 더 필요하게 된다.

이상으로 상술한 바와 같이, 본 발명의 영상부호화의 ESC부호화장치는 ESC코드가 검출되면 양자화기(14)의 출력이 가변장부호화기(16)로 공급되지 않고 DCT변환기(12)의 출력이 ESC레벨부호화기(200)를 통해 레벨부호화된 후 그 ESC부호화된 레벨이 가변장부호화기(16)로 공급됨으로써, 양자화오차 없이 좀 더 정확하게 영상을 부호화할 수 있다.

또한, ESC코드가 초기ESC코드인 경우, ESC런부호화기(400)는 런값이 0의 1비트 또는 '1+실제 런비트'의 런비트를 발생하게 되는데, 이는 블록의 첫번째 레벨이 커서 이로 인해 첫번째 심볼이 ESC로 부호화되는 경우가 많이 발생하고, 1+실제 런비트로 부호화되는 경우보다는 초기ESC의 런이 0이 되어 6비트의 런부분이 '0' 한 비트로 할당되는 경우가 많이 발생하게 되어 부호화효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 영상신호를 받아 그를 DCT변환기에서 DCT변환하고, 그 DCT변환된 신호를 양자화기에서 양자화하고 그 양자화된 신호를 가변장부호화기에서 가변장부호화하여 부호화하는 영상부호화장치에 있어서, 상기 양자화기 및 가변장부호화기 사이에 설치되어 상기 양자화된 신호를 받아 ESC코드가 발생하는가를 검색하는 ESC검색기; 상기 ESC검색기의 검색 결과, ESC코드가 발생되면 상기 DCT변환기의 출력신호를 받아 ESC레벨을 부호화하여 상기 가변장부호화기로 출력하는 ESC레벨부호화기;및 상기 ESC검색 결과, ESC코드가 발생되면 상기 ESC검색기의 출력신호를 받아 그 ESC코드가 초기ESC코드인가 아닌가에 따라서 ESC런을 부호화하여 상기 가변장부호화기로 출력하는 ESC런부호화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상부호화의 ESC 부호화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 ESC 런부호화수단은 상기 ESC검색기의 검색결과 ESC코드이면, 초기ESC코드인가를 검색하는 초기ESC검색기;및 상기 초기ESC검색기의 검색결과, ESC코드가 초기ESC코드이면 1비트로 부호화하고 초기ESC코드가 아니면 소정수의 실제 런비트수로 부호화하여 가변장부호화기로 공급하는 ESC런부호화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상부호화의 ESC 부호화장치.
3. 영상신호를 받아 그를 DCT변환기에서 DCT변환하고, 그 DCT변환된 신호를 양자화기에서 양자화하고 그 양자화된 신호를 가변장부호화기에서 가변장부호화하여 부호화하는 영상부호화방법에 있어서, 상기 양자화단계 내지 가변장부호화단계 사이에 상기 양자화된 신호를 받아 ESC코드가 발생하는가를 검색하는 ESC검색과정; 상기 ESC검색 결과, ESC코드가 발생되면 상기 DCT변환기의 출력신호를 받아 ESC레벨을 부호화하여 상기 가변장부호화기로 출력하는 ESC레벨부호화과정;및 상기 ESC검색 결과, ESC코드가 발생되면 그 ESC코드가 초기ESC코드인가 아닌가에 따라서 ESC런을 부호화하여 상기 가변장부호화기로 출력 하는 ESC런부호화과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상부호화의 ESC 부호화방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 ESC런부호화과정은 ESC코드가 초기ESC코드이면 1비트로 부호화하고 초기ESC코드가 아니면 소정수의 실제 런비트수로 부호화하여 가변장부호화기로 공급함을 특징으로 하는 영상부호화의 ESC 부호화방법.