KR0152036B1 - 영상데이타의 영상특성에 따른 양자화레벨 결정방법 및 그 장치 - Google Patents

영상데이타의 영상특성에 따른 양자화레벨 결정방법 및 그 장치

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KR0152036B1
KR0152036B1 KR1019940024295A KR19940024295A KR0152036B1 KR 0152036 B1 KR0152036 B1 KR 0152036B1 KR 1019940024295 A KR1019940024295 A KR 1019940024295A KR 19940024295 A KR19940024295 A KR 19940024295A KR 0152036 B1 KR0152036 B1 KR 0152036B1
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Abstract

본 발명은 양자화레벨결정방법 및 그 장치에 관한 것으로 특히, 인접영상데이타의 영상특성도 고려하여 양자화레벨을 결정하는 양자화레벨결정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 양자화레벨결정방법은, 가변되는 제1양자화레벨을 산출하는 제1양자화레벨산출단계, 사전 설정된 제1기준에 맞추어 영상데이타의 영역종류를 판단하는 제1판단단계, 판단된 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류와 인접한 소정 블록단위의 영상데이타가 속하는 영역종류에 따라 사전 설정된 제2기준에 맞추어 영역종류를 더 세분하여 판단하는 제2판단단계, 및 제2판단단계에서 판단되 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류에 따라 제1양자화레벨을 수정하여 산출하는 제2양자화레벨 산출단계를 갖는다.
본 발명에 따른 부호화장치는 본 발명의 양자화레벨결정방법을 구현하기 위하여 제1영역종류판단부, 제2영역종류판단부 및 제2영역종류판단부의 판단결과에 따라 양자화레벨을 결정하는 양자화레벨결정부를 구비한다.
이와같은 본 발명은 인접영상간의 양자화레벨격차를 줄임으로써, 화질이 개선되는 효과를 제공한다.

Description

영상데이타의 영상특성에 따른 양자화레벨 결정방법 및 그 장치
제1도는 영상프레임의 데이타구조를 설명하기 위한 설명도.
제2도는 DCT변환된 블록데이타의 주파수영역구분을 나타낸 개념도.
제3도는 본 발명에 따른 영상데이타의 영상특성에 따른 양자화레벨 결정방법 및 그 장치를 설명하기 위한 설명도.
제4도는 표1의 제2기준에서의 인접 매크로블록을 설명하기 위한 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 입력단 2 : 제1DCT부
3 : 제2DCT부 4 : 제1가산기
5 : 제1양자화부 6 : 제2양자화부
7 : 제1가변장부호화부 8 : 제2가변장부호화부
9 : 제1스위칭부 10 : 버퍼
11 : 제2스위칭부 18 : 분산검출부
19 : 제3스위칭부 20 : 전방향해석부
21 : 제1영역종류판단부 22 : 제2영역종류판단부
23 : 양자화레벨결정부
본 발명은 영상데이타의 양자화레벨(Quantiazation level) 결정방법 및 그 장치에 관한 것으로 특히, 소정 블록단위의 영상데이타의 엣지영역을 주변 영역정보를 이용하여 판별하고, 이를 영상데이타의 양자화레벨의 결정에 이용하므로써 시각적으로 향상된 화질을 느끼게 하는 양자화레벨 결정방법 및 그 장치에 관한 것이다.
근래에 와서, 영상 및 음향을 송ㆍ수신하는 시스템에서 영상신호 및 음성신호를 디지탈신호로 부호화하여 전송하거나 저장부에 저장하고, 이를 다시 복호화하여 재생하는 방식이 주로 사용되고 있다. 이러한 부호화 및 복호화시스템에서 데이타의 전송효율을 극대화하기 위해 전송데이타량을 보다 더 압축하기 위한 기술이 요구되고 있다.
일반적으로, 영상신호의 부호화를 위해 변환부호화방식, DPCM(Differential pulse code modulation) 방식, 벡터양자화방식, 가변장부호화(Variable lenth coding) 방식등이 사용된다. 이 부호화방식들은 디지탈 영상신호에 포함되어 있는 용장성데이타(Redundancy data)를 제거하여 전체 데이타량을 줄이기 위해 사용된다. 이와같은 부호화방식을 수행하기 위해 화면을 소정 크기의 블록들로 구분하고, 각 블록 또는 블록간의 차신호에 대해 소정의 변환을 행하여 영상데이타를 주파수 영역의 변환계수로 변환한다. 각 블록에 대한 데이타변환방식에는 DCT(Discrete cosine transform), WHT(Walsh-hadamard transform), DFT(Discrete Fourier transform), DST(Discrete sine transform) 등이 있다. 이와같은 변환계수들을 데이타특성에 따라 적절히 부호화하여 저장하거나 전송하고 이를 다시 복호화하여 재생하는 것은 HDTV, HD-VTR, 디지탈 VTR, 디지탈캠코더, 멀티미디어, 비디오폰등에 있어서 극히 중요한 기술로 인식되고 또 널리 이용되고 있다.
한편, 가변장부호화 및 복호화장치를 이용하여 영상신호를 압축, 전송하고, 이를 복호하는 경우, 입ㆍ출력데이타량이 일정하게 유지되도록 하기 위하여 버퍼(Buffer)가 사용된다. 버퍼의 오버플로우나 언더플로우를 방지하기 위하여 버퍼의 충만도에 따라 양자화레벨을 조절하므로써 발생되는 데이타량을 조절한다. 영상데이타의 부호화에 있어서 양자화레벨을 어떻게 결정할 것인가는 매우 중요한 문제이다. 종래에는 부호화기의 출력단에 연결된 버퍼의 충만도에 따라 주로 슬라이스(Slice) 단위로 양자화레벨을 조절하는 방식이 사용되었다. 이와같은 종래의 양자화레벨 결정방식은 버퍼에 입ㆍ출력되는 데이타 비트량은 정확하게 조절할 수 있으나, 영상특성을 충분히 고려하지 못하는 문제점이 있었다. 이에 따라 많은 부/복호화 시스템에서 매크로블록단위로 데이타특성을 검출하여 그 특성에 적절한 양자화레벨을 제공하는 방식이 사용된다. 이와같은 종래의 매크로블록의 데이타특성을 고려한 양자화레벨 결정방식은 부호화하고자 하는 매크로블록의 공간영역에서의 에너지특성 또는 주파수변환영역에서의 에너지 특성에 따라 매크로블록의 영상특성을 판단하여, 이 영상특성에 가장 적절한 양자화레벨을 매크로블록단위로 공급한다. 이때, 매크로블록은 영상특성에 따라 4가지 정도로 분류한다. 즉, 매크로블록은 에너지가 적은 영역에서 많은 영역순으로 단순영역에 속하는 것, 엣지영역에 속하는 것, 평범영역에 속하는 것, 복잡영역에 속하는 것의 4가지이다. 여기서, 단순영역과 엣지영역, 엣지영역과 평범영역, 평범영역과 복잡영역사이를 각각 상대적 유사영역이라 한다면 단순영역과 평범영역, 엣지영역과 복잡영역, 단순영역과 복잡영역사이를 각각 판이영역이라 할 수 있다. 통상, 매크로블록이 단순영역에 속하는 것은 양자화레벨을 많이 낮추고, 엣지영역에 속하는 것은 약간 낮추며, 평범영역에 속하는 것은 그대로 두고, 복잡영역에 속하는 것은 많이 높인다.
매크로블록을 4가지로 분류함에 있어서, 엣지의 에너지 레벨이 복잡영역에 속하는 매크로블록의 에너지레벨보다 큰 경우가 발생하여 두 영역으로 판별된 매크로블록들중 상당수가 시각적인 특성상의 판별과 일치하지 않게 된다. 만일 엣지영역에 속하는 매크로블록이 복잡영역의 매크로블록으로 판별되어 양자화레벨을 오히려 증가시킬 경우 양자화 오차가 쉽게 시각적으로 감지되어 화질의 저하를 초래하게 된다.
또한, 인접한 두 매크로블록이 판이영역에 속하는 것이라면 두 인접 매크로블록간의 양자화레벨차이가 커진다. 그러면 인접 매크로블록간의 경계선(Block artifact)이 화면상에 시각적으로 크게 인식되어 매크로블록이 올바르게 분류되었다 하더라도 화질에 악영향을 미친다는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 인접 매크로블록간의 양자화레벨차이를 최소화시키므로써 개선된 화질을 제공할 수 있는 영상데이타의 영상특성에 따른 양자화레벨 결정방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의영상데이타의 영상특성에 따른 양자화레벨 결정방법을 구현하기 위한 양자화레벨 결정장치를 제공하는데 있다.
이와같은 본 발명의 목적은 소정 크기의 블록들로 분할된 영상데이타를 DCT변환하여 주파수영역의 데이타로 변환시키고, 상기 변환된 주파수영역의 데이타를 양자화하고, 부호화하여 복호측으로 전송하기 위한 소정 블록단위의 상기 영상 데이타의 양자화 레벨 결정방법에 있어서, 상기 복호측으로 전송하기 위해 부호화되어 저장된 영상데이타량이 일정 수준으로 유지되도록 가변되는 제1양자화레벨을 검출하는 제1양자화레벨산출단계, 상기소정 블록단위의 영상데이타의 특성에 따라 사전 설정된 제1기준에 맞추어 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 제1판단단계, 상기 판단된 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류와 인접한 소정 블록단위의 영상데이타가 속하는 영역종류에 따라 사전 설정된 제2기준에 맞추어 상기 소정 블록단위의 영상데이타가 속하는 영역종류를 더 세분하여 판단하는 제2판단단계, 및 상기 제2판단단계에서 판단된 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류에 따라 상기 제1양자화레벨을 수정하여 산출하는 제2양자화레벨 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 목적은 영상데이타가 입력되는 입력단, 상기 입력되는 영상데이타를 소정의 과정을 거쳐 양자화하는 양자화기, 상기 양자화기에서 양자화된 영상데이타를 부호화하는 부호기 및 상기 부호기에서 부호화된 영상데이타의 전송비트비를 일정하게 유지하고, 저장되어 있는 데이타량에 따라 일정 양자화레벨을 출력하는 버퍼를 구비하는 부호화장치에 있어서, 상기 입력되는 영상데이타의 소정 블록단위의 영상데이타의 특성에 따라 상기소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 제1영역종류판단부, 상기 판단된 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류와 이전의 인접한 소정블록단위의 영상데이타의 영역정보에 따라 더 세분된 상기 소정블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 제2영역종류판단부, 및 상기 제2영역 종류판단부에서 판단된 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역정보와 상기 버퍼에서 출력되는 양자화레벨정보에 따라 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 양자화레벨을 결정하는 양자화레벨결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화장치에 의해 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
제1도는 영상프레임의 데이타구조를 설명하기 위한 설명도이다. 제1도에 도시된 바와같이 영상프레임은 8×8화소의 블록들이 모여 구성된 매크로블록을 갖는다. 이 매크로블록들이 가로로 배열되어 슬라이스를 구성한다. 이와같은 슬라이스들이 세로로 배열되어 하나의 영상프레임을 구성하게 된다. 통상 1영상프레임은 전체적으로 1408×960화소들로 이루어져있고, 매크로블록은 필요에 따라 4개 또는 8개등의 소정갯수의 블록단위로 구분하여 구성할 수 있다. 이와같은 영상프레임의 데이타들은 부/복호화시 통상 블록데이타 단위로 DCT변환되고, 매크로블록(Macroblock)단위로 동추정 및 동보상등의 과정이 수행된다. 또한, 버퍼의 상태에 의해 결정되는 양자화레벨은 슬라이스단위로 적용된다.
제2도는 DCT변환된 블록데이타의 주파수영역구분을 나타낸 개념도이다. 제2도에 도시된 바와같이 하나의 블록데이타는 8×8화소데이타 즉, 64개의 화소데이타로 구성되어 있다. 이와같은 블록데이타에서 맨 좌측상단부분은 DC에 해당하고, 그 다음 구역은 저주파영역 즉, L영역으로, 그 이외의 나머지 구역은 고주파영역 즉, H영역으로 구분할 수 있다. 일반적으로 DCT영역은 맨좌측상단이 화면의 평균밝기를 나타내는 DC에 해당하고, 우측하단쪽으로 갈수록 점점 높은 주파수성분을 갖는다.
제3도는 본 발명에 따른 영상데이타의 영상특성에 따른 양자화레벨 결정방법 및 그 장치를 설명하기 위한 설명도로서, 부호화장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도시된 바와같이 제3도의 부호화장치는 영상신호(VIN)가 입력되는 입력단(1)을 구비하고 있다. 이 입력단(1)에는 제1DCT부(2)와 제2DCT부(3)가 연결되어 있다. 입력단(1)과 제2DCT부(3)사이에는 제1가산기(4)가 연결되어 있다. 이 제1가산기(4)는 입력단(1)으로 입력되는 블록단위의 영상데이타와 소정의 궤환데이타사이의 오차데이타를 산출하여 제2DCT부(3)로 공급하는 역할을 한다. 제1DCT부(2)와 제2DCT부(3)에는 제1양자화부(5)와 제2양자화부(6)가 각각 연결되어 있고, 제1양자화부(5)와 제2양자화부(6)에는 양자화과정을 거친 영상데이타를 가변장부호화하기 위한 제1가변장부호화부(7)와 제2가변장부호화부(8)가 각각 연결되어 있다. 제1가변장부호화부(7)와 제2가변장부호화부(8)의 출력단은 제1스위칭부(9)의 동작에 의해 버퍼(10)에 연결될 수 있게 설치되어 있다. 물론, 제1스위칭부(9)는 소정의 모드선택신호(SM)에 의해 동작된다. 이 버퍼(10)는 부호화된 영상데이타(VCD)를 일정 비율로 복호측으로 전송하고, 버커(10)의 충만상태에 따라 소정의 양자화레벨(SQUANT)을 출력한다.
한편, 제1양자화부(5)와 제2양자화부(6)는 제2스위칭부(11)에 연결되어 있다. 이 제2스위칭부(11) 역시 소정의 모드선택신호(SM)에 의해 동작된다. 이 제2스위칭부(11)는 동추정, 동보상을 수행하여 제1가산기(4)에 궤환데이타를 공급하고, 복호측으로 동벡터(MV)를 출력하기 위한 역양자화부(12), 역DCT부(13), 제2가산기(14), 프레임메모리(15), 동추정부(16), 동보상부(17)등으로 구성된 DPCM루프에 연결되어 있다. 이 부분은 일반적인것으로 자세한 설명은 생략한다.
또한, 입력단(1)에는 분산검출부(18)가 연결되어 있다. 이 분산검출부(18)는 입력단(1)으로 입력되는 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하기 위한 영상데이타의 분산값을 검출하기 위한 것이다.
소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하기 위해 제1DCT부(2)에 의해 주파수영역으로 변환된 데이타를 사용할 경우 분산검출부(18)는 필요하지 않은 부분이다. 이 분산검출부(18)는 제1DCT부(2)에 연결된 제3스위칭부(19)에 연결되어 있다. 즉, 제3스위칭부(19)는 소정의 모드선택신호(SM)에 따라 분산검출부(18) 또는 제1DCT부(2)에 선택적으로 연결된다. 물론, 분산검출부(18)에서 검출되는 분산값만으로 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단할려면 제 1DCT부(2)는 제3스위칭부(19)로 연결할 필요가 없다.
이와같은 제3스위칭부(19)에는 전방향해석부(20)가 연결되어 있다. 전방향해석부(20)는 제1영역종류판단부(21)와 제2영역종류판단부(22) 및 양자화레벨결정부(23)를 구비하고 있다.
제1영역종류판단부(21)는 분산검출부(18) 또는 제 1DCT부(2)에서 입력되는 정보에 따라 소정 블록단위의 양상데이타의 영역종류를 1차로 판단하는 부분이다. 영역종류의 판단은 통상 매크로블록단위로 이루어진다. 이 제1영역종류판단부(21)에서, 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하기 위한 제1기준은 다음과 같다.
먼저, 분산검출부(18)에 의한 즉, 공간영역의 데이타특성에 의해 영역종류를 판단하기 위한 기준을 제시한다.
예를 들어, 분산검출부(18)에서 검출된 영상데이타의 분산값이 V(Variance)라면,
단, 여기서 i는 임의의 하한 상수값, j는 임의의 상한 상수값을 가지며 시뮬레이션등을 통해 얻을 수 있다.
다음, 제1DCT부(2)에 의한 즉, 주파수영역의 데이타특성에 의해 영역종류를 판단하기 위한 기준을 제시한다.
제2도의 DC, L, H 영역별로 변환계수들의 절대치를 합산한 값을 각각 dc, 1, h라 하면, a dc b의 전제조건하에서
여기서 a,b는 DC영역에 대한 휘도신호의 절대치를 합산할 때의 하ㆍ상한값으로써 35와 180의 값을 갖고, c는 L영역과 H영역에서 변환계수들의 절대치를 합산한 값으로서 0~300의 값을 지닌다. d는 L영역과 H영역에서 변환계수들의 절대치를 합산한 값 중에서 H영역이 차지하는 비율을 나타낸다.
그래서, c의 값을 10씩, d의 값을 0.1씩 계속적으로 변화시키고, c, d의 값을 변화시킬 때마다 MPEG(Moving Picture Experts Group)에서 영상신호의 실험을 위해 표준으로 마련된 테스트신호들 중 비교적 움직임이 많은 cheerleader신호, bus신호, bicycle신호와 비교적 움직임이 적은 suzie신호를 본 발명에서 제안하는 부호화장치에 따라 부호화하였을 때 가장 나은 화질을 출력할 때의 c,d 값을 제1영역종류판단부(21)에서 제1DCT부(2)의 주파수영역의 데이타특성에 의해 영역종류를 판단하기 위한 제1기준에 사용되는 c,d의 값으로 결정한다. 그리고, 시뮬레이션결과 c,d의 값이 140, 0.6일때 가장 나은 화질이 출력된다.
물론, 영역종류를 판단하고자 하는 영상데이타가 4개의 블록으로 구성된 매크로블록단위의 데이타라면 각 영역별 계수의 절대치를 모두 합산하고, 그 값을 각각 4로 나눈 블록이 평균값을 사용하면 된다.
이와같이 하면 소정블록단위의 영상데이타의 영역종류를 단순, 평범, 복잡의 3가지로 구분할 수 있게 된다. 이 경우 종래의 방법에서 엣지영역으로 판별되던 소정 블록단위의 영상데이타들은 대부분 평범영역의 데이타들로 판별되게 된다.
이와같은 제1영역종류판단부(21)에는 제2영역종류판단부(22)가 연결되어 있다. 이 제2영역종류판단부(22)는 제1영역종류판단부(21)에서 인가되는 판단결과와 이전의 인접블록의 영역정보를 비교하여 2차판단을 하는 부분이다.
이 2차판단을 하기 위한 제2영역종류판단부(22)의 제2기준은 다음 표1과 같다.
즉, 제2영역종류판단부(22)에서는 4가지중 하나의 영역종류로 최종판단할 수 있게 된다. 이와같은 제2영역종류판단부(22)에는 양자화레벨결정부(23)가 연결되어 있다. 이 양자화레벨결정부(23)는 제2영역종류판단부(22)의 판단결과에 따라 버퍼(10)에서 인가되는 슬라이스단위의 양자화레벨(SQUANT)을 수정하여 매크로블록단위의 양자화레벨(MQUANT)을 출력하는 역할을 하고, 이때의 수정기준은 다음 표2와 같다.
그래서, 양자화레벨결정부(23)는 만일, 제2영역종류판단부(22)로부터 판단된 영역정보가 단순영역이면 버퍼(10)로부터 인가된 양자화레벨(SQUANT)을 많이 감소시키고 즉, 표2에 도시된 바와 같이 양자화레벨(SQUANT)에서 SQUANT/2의 값을 감하여 새로운 양자화레벨(MQUANT)로 결정하고, 엣지영역이면 단순영역에서 감했던 값보다는 상대적으로 적은 값 즉, SQUANT/4의 값을 양자화레벨(SQUANT)에서 감하여 새로운 양자화레벨(MQUANT=SQUANT-SQUANT/4)로 결정한다. 그리고, 이 때는 화질이 좋고 데이타량이 많아진다. 또한, 양자화레벨결정부(23)는 제2영역종류판단부(22)로부터 판단된 영역정보가 복잡영역이면 엣지영역에서 감했던 값과 동일한 값(SQUANT/4)을 양자화레벨(SQUANT)에 더함으로써 새로운 양자화레벨(MQUANT=SQUANT+SQUANT/4)을 결정하고, 이 때는 화질은 떨어지고 데이터량은 적어진다. 만일, 제2영역종류판단부(22)로부터 판단된 영역정보가 평범영역이면, 양자화레벨결정부(23)는 버퍼(10)로부터 인가된 양자화레벨(SQUANT)을 그대로 새로운 양자화레벨(MQUANT)로 결정한다. 이 때는 화질과 데이터량에 있어 변화가 없다.
물론, 버퍼(10)로부터 인가된 양자화레벨(SQUANT)에 더하거나 빼주는 값은 필요에 따라 즉, 영상신호의 특성에 따라 적절한 비율로 조정할 수 있다. 예를 들어, 스포츠와 같이 빠른 움직임이 있는 영상신호의 경우에는 제2영역종류판단부(22)로부터 판단된 영역정보가 단순영역이면 양자화레벨(MQUANT)을 SQUANT-SQUANT/1.5로, 엣지영역이면 양자화레벨을 SQUANT-SQUANT/3으로, 복잡영역이면 SQUANT+SQUANT/3으로 결정하고, 평범영역이면 양자화레벨을 그대로 적용한다. 만일, 뉴스나 토크쇼 같이 움직임이 적은 영상신호의 경우에는 제2영역종류판단부(22)로부터 판단된 영역정보가 단순영역이면 양자화레벨(MQUANT)을 SQUANT-SQUANT/3으로, 엣지영역이면 양자화레벨을 SQUANT-SQUANT/6으로, 복잡영역이면 SQUANT+SQUANT/6으로 결정하고, 평범영역이면 양자화레벨을 그대로 적용한다.
이러한 양자화레벨결정부(23)는 제1양자화부(5)와 제2양자화부(6)에 연결되어 있다.
이상 설명한 바와같은 구성을 갖는 부호화장치에서 입력단(1)으로 입력되는 영상신호(V)가 제1DCT부(2)로 공급되면 제1DCT부(2)는 영상데이타를 주파수영역의 데이타로 변환하여 제1양자화부(5)로 출력한다. 제1 가산기(4)로 공급되는 영상데이타는 동보상부(17)에서 궤환되는 소정의 데이타와 감산과정을 거쳐 제2DCT부(3)로 공급되어 주파수영역의 데이타로 변환되고, 제2양자화부(6)로 인가된다. 동추정부(16)로 공급되는 영상데이타는 제1가산기(4)로 공급되는 궤환데이타의 검출과 동벡터(MV)의 검출에 사용된다.
한편, 분산검출부(18)로 영상데이타가 인가되면 분산검출부(18)는 소정매크로블록단위의 영상데이타의 분산값을 검출한다. 이에 따라 제3스위칭부(19)는 소정의 모드선택신호(S)에 따라 분산검출부(!8) 또는 제1DCT부(2)와 연결된다. 그러면, 제1영역종류판단부(21)는 위에서 설명한 제1기준값에 따라 소정 매크로블록단위의 영상데이타가 어떤 영역에 속하는 데이타인지를 1차로 판별하여 제2영역종류판단부(22)로 출력한다. 제2영역종류판단부(22)는 제1영역종류판단부(21)에서 인가되는 현재의 매크로블록에 관한 영역정보와 이미 판단했던 이전의 인접 매크로블록의 영역정보를 토대로 위에서 설명한 제2기준에 따라 2차로 현재의 매크로블록이 속하는 영역을 다시 판단하여 양자화레벨결정부(23)로 공급한다. 이에 따라 양자화레벨결정부(23)는 버퍼(10)에서 인가되는 슬라이스단위의 양자화레벨(SQUANT)과 제2영역종류판단부(22)에서 인가되는 영역정보를 이용하여 위의 표2에 따라 매크로블록단위의 양자화레벨(MQUANT)을 결정하여 제1양자화부(5)와 제2양자화부(6)로 각각 공급한다. 그러면, 제1양자화부(5)와 제2양자화부(6)는 결정된 양자화레벨값에 따라 주파수영역의 영상데이타를 양자화하여 제1가변장부호화부(7)와 제2가변장부호화부(8)로 각각 공급하는 한편, 제2스위칭부(11)의 동작에 따라 양자화된 데이타를 역양자화부(12)로 공급하여 동벡터와 궤환데이타가 검출될 수 있게 한다. 제1가변장부호화부(7)와 제2가변장부호화부(8)는 소정의 부호화과정을 거쳐 소정의 모드선택신호(S)에 의한 제1스위칭부(9)의 동작에 따라 선택적으로 부호화된 영상데이타를 버퍼(10)로 공급한다. 버퍼(10)는 저장되어 있는 데이타(V)를 복호측으로 일정 비율로 전송하고, 한편으로는 양자화레벨결정부(23)로 슬라이스단위의 양자화레벨(SQUANT)을 출력한다.
이상의 동작설명에서와 같이 양자화레벨을 결정하게 되면 인접 매크로블록이 판이한 영역에 속하는 것일지라도 양자화레벨의 급격한 변화를 막을 수 있다. 예를 들어 인접하는 매크로블록이 시각적으로 복잡, 엣지, 평범순으로 배치되어 있는 경우, 종래에는 복잡영역에서 양자화레벨을 증가시키고, 엣지영역에서는 낮추기 때문에 양자화레벨의 차이가 매우 컸다. 하지만, 본 발명의 양자화레벨 결정방법에서는 복잡영역에 인접하고, 실제로 엣지영역에 속하는 것일지라도 복잡영역의 유사영역인 평범영역으로 판단하여 양자화레벨을 결정하므로서, 두 인접 매크로블록간의 양자화레벨에 현격한 차이가 발생되는 것을 줄일 수 있다.
제4도는 표1의 제2기준에서의 인접 매크로블록을 설명하기 위한 설명도로서, 매크로블록의 인접차원에 따라 제4a도 내지 제4b도에 각각 도시하였다. 제4a도는 1차원적 예를 나타낸 것이다. 즉, 제4a도에 도시된 바와같은 현재 매크로블록의 영역종류 판단에 동일 슬라이스내의 직전의 인접 매크로블록 즉, 좌측에 인접한 매크로블록의 영역정보를 이용할 수 있다. 이와같은 경우 동일 슬라이스내에서 양자화레벨이 급격히 변화되는 것을 막을 수 있다. 제4b도는 2차원적 예를 나타낸 것이다. 제4b도에 도시된 바와같은 현재 매크로블록의 영역종류 판단에 좌측과 상측에 각각 인접한 매크로블록의 영역정보를 이용할 수도 있다. 여기서, 좌측의 인접한 매크로블록은 동일 슬라이스내의 직전의 매크로블록이고, 상측에 인접한 매크로블록은 1슬라이스 빠른 매크로블록이다. 이 경우 좌측과 상측의 인접매크로블록과의 관계를 모두 이용하므로서 양자화레벨을 보다 타당하게 결정을 할 수 있다. 물론, 영상의 수평 또는 수직방향의 중요성에 따라 어느 하나를 선택하여 그 매크로블록의 영역정보를 이용할 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만 지연기등을 사용하여 인접한 4매크로블록 모두의 영역정보를 이용하여 현재 매크로블록의 양자화레벨 결정에 이용할 수도 있다.
이상 제1도 내지 제4도를 통하여 설명한 바와같은 본 발명에 따른 양자화레벨 결정방법 및 그 장치는 매크로블록 자신의 영상특성만을 이용하여 엣지를 포함한 4영역을 우선적으로 엣지영역을 다른 영역에 포함시켜 3영역으로 분류하여 판단하고, 이 결과와 인접한 매크로블록의 영역정보를 이용하여 엣지영역을 포함하는 4영역으로 분류하여 판단하므로서, 양자화레벨이 급격히 변하는 것을 막을 수 있다. 결과적으로 본 발명에 따른 양자화레벨 결정방법 또는 그 장치를 이용하면 시각적으로 화질을 개선시킬 수 있다는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 소정 크기의 블록들로 분할된 영상데이타를 DCT변환하여 주파수영역의 데이타로 변환시키고, 상기 변환된 주파수영역의 데이타를 양자화하고, 부호화하여 복호측으로 전송하기 위한 소정 블록단위의 상기 영상데이타의 양자화 레벨 결정방법에 있어서, 상기 복호측으로 전송하기 위해 부호화되어 저장된 영상데이타량이 일정 수준으로 유지되도록 가변되는 제1양자화레벨을 검출하는 제1양자화레벨 산출단계; 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 특성에 따라 사전 설정된 제1기준에 맞추어 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 제1판단단계; 상기 판단된 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류와 인접한 소정블록단위의 영상데이타가 속하는 영역종류에 따라 사전 설정된 제2기준에 맞추어 상기 소정 블록단위의 영상데이타가 속하는 영역종류를 더 세분하여 판단하는 제2판단단계; 및 상기 제2판단단계에서 판단되 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류에 따라 상기 제1양자화레벨을 수정하여 산출하는 제2양자화레벨 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1양자화레벨 산출단계는 슬라이스 단위의 양자화레벨을 산출하는 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2양자화레벨 산출단계는 소정 매크로블록 단위의 양자화레벨을 산출하는 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1판단단계에서의 제1기준은 소정 블록단위의 영상데이타의 분산값 V, 하한 상수값 i, 상한 상수값 j에 대하여 V i 이면 단순영역의 소정 블록단위의 영상데이타로, iV j 이면 평범영역의 소정 블록단위의 영상데이타로, Vj 이면 복잡영역의 영상데이타로 각각 판단하는 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1판단단계에서의 제1기준은 주파수 영역으로 변환된 블록데이타의 맨 좌측상단영역(DC), 저주파영역(L), 고주파영역(H) 별로 변환계수들의 절대치를 합산한값 dc, 1, h에 대하여,
    전제조건 a dc b 를 만족하며 l+h d 를 만족하면 단순영역,
    전제조건 a dc b 를 만족하며를 만족하면 복잡영역,
    위 조건이 적용되지 않는 경우 평범영역으로 소정 블록단위의 영상데이타의 영역을 구분하는 기준인 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법. 여기서, a, b는 DC영역에 대한 휘도신호의 절대치를 합산할 때의 하ㆍ상한 값으로서 35와 180의 값을 갖고, c는 L 영역과 H 영역에서 변환계수들의 절대치를 합산한 값으로서 0~300의 값을 지니며, d는 L영역과 H영역에서 변환계수들의 절대치를 합산한 값 중에서 H 영역이 차지하는 비율을 나타낸다.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2판단단계의 제2기준은 상기 제1판단단계의 판단결과 소정 블록단위의 영상데이타가 단순영역에 속하고, 이에 인접한 영상데이타가 단순영역에 속하면 단순영역으로, 그 이외에는 인접한 영상데이타의 영역종류에 상관없이 평범영역으로 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 분류하는 단순영역기준; 상기 제1판단단계의 판단결과 소정 블록단위의 영상데이타가 평범영역에 속하고, 이에 인접한 영상데이타가 단순영역에 속하면 단순영역으로, 평범영역에 속하면 평범영역으로, 엣지영역에 속하면 엣지영역으로, 복잡영역에 속하면 평범영역으로 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 분류하는 평범영역기준; 상기 제1판단단계의 판단결과 소정 블록단위의 영상데이타가 복잡영역에 속하고, 이에 인접한 영상데이타가 복잡영역에 속하면 복잡영역으로, 그 이외에는 인접한 영상데이타의 영역종류에 상관없이 엣지영역으로 상기소정블록단위의 영상데이타의 영역종류를 분류하는 복잡영역기준을 갖는 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2양자화레벨 산출단계는 상기 제1양자화레벨 산출단계에서 산출된 제1양자화레벨을 상기 제2판단단계에서 판단된 상기 소정 블록단위의 영상데이타가 단순영역에 속하면 많이 감소시키고, 엣지영역에 속하면 상기 단순영역에서 감소시킨 량보다 적게 감소시키고, 복잡영역에 속하면 상기 엣지영역에서 감소시킨 량만큼 증가시키고, 평범영역에 속하면 변하시키지 않는 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 인접한 영상데이타는 상기 소정 블록단위의 영상데이타에 좌측으로 인접하고, 직전의 영상데이타인 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 인접한 영상데이타는 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 상측에 인접하고, 1슬라이스만큼 빠른 영상데이타인 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인접한 영상데이타는 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 좌측과 상측에 각각 인접한 영상데이타인 것을 특징으로 하는 양자화레벨 결정방법.
  11. 영상데이타가 입력디는 입력단, 상기 입력되는 영상데이타를 소정의 과정을 거쳐 양자화하는 양자화기, 상기 양자화기에서 양자화된 영상데이타를 부호화하는 부호기 및 상기 부호기에서 부호화된 영상데이타의 전송비트비를 일정하게 유지하고, 저장되어 있는 데이타량에 따라 일정 양자화레벨을 출력하는 버퍼를 구비하는 부호화장치에 있어서, 상기 입력되는 영상데이타의 소정 블록단위의 영상데이타의 특성에 따라 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 제1영역종류 판단부; 상기 판단된 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류와 이전의 인접한 소정 블록단위의 영상데이타의 영역정보에 따라 더 세분된 상기 소정블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 제2영역종류판단부; 및 상기 제2영역종류판단부에서 판단된 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역정보와 상기 버퍼에서 출력되는 양자화레벨정보에 따라 상기 소정블록단위의 영상데이타의 양자화레벨을 결정하는 양자화레벨결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1영역종류판단부는 상기 입력되는 소정 블록단위의 영상데이타의 분산값 V, 하한 상수값 i, 상한 상수값 j에 대하여 V i 이면 단순영역의 소정 블록단위의 영상데이타로, iV j 이면 평범영역의 소정 블록단위의 영상데이타로, Vj 이면 복잡영역의 영상데이타로 각각 판단하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1영역종류판단부는 상기 주파수 영역으로 변환된 블록데이타의 맨 좌측상단영역(DC), 저주파영역(L), 고주파영역(H) 별로 변환계수들의 절대치를 합산한값 dc, 1, h 에 대하여, 전제조건 a dc b를 만족하며 l+h c 를 만족하면 단순영역, 전제조건 a dc b 를 만족하며를 만족하면 복잡영역, 위 조건이 적용되지 않는 경우 평범영역으로 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 것을 특징으로 하는 부호화장치. 여기서, a, b는 DC영역에 대한 휘도신호의 절대치를 합산할 때의 하ㆍ상한 값으로서 35와 180의 값을 갖고, c는 L영역과 H영역에서 변환계수들의 절대치를 합산한 값으로서 0~300의 값을 지니며, d는 L영역과 H영역에서 변환계수들의 절대치를 한산한 값 중에서 H영역이 차지하는 비율을 나타낸다.
  14. 제13항에 있어서, 상기 상구 c,d의 값은 상기 c의 값을 10씩, d의 값을 0.1씩 계속적으로 변화시키고, c, d의 값을 변화시킬 때마다 MPEG(Movie Picture Experts Group)에서 영상신호의 실험을 위해 표준으로 마련된 테스트신호들 중 비교적 움직임이 많은 cheerleader 신호, bus 신호, bicycle신호와 비교적 움직임이 적은 suzie신호를 상기 부호화장치에 따라 부호화하였을 때 가장 나은 화질을 출력할 때의 값으로 결정되고, 이 때의 결정되는 c, d 값은 140과 0.6을 갖는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제2영역종류판단부는 상기 제1영역종류판단부의 판단결과 소정 블록단위의 영상데이타가 단순영역에 속하고, 이에 인접한 영상데이타가 단순영역에 속하면 단순영역으로, 그 이외에는 인접한 영상데이타의 영역종류에 상관없이 평범영역으로 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하고, 상기 제1영역종류판단부의 판단결과 소정 블록단위의 영상데이타가 평범영역에 속하고, 이에 인접한 영상데이타가 단순영역에 속하면 단순영역으로, 평범영역에 속하면 평범영역으로, 엣지영역에 속하면 엣지영역으로, 복잡영역에 속하면 복잡영역으로 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하고, 상기 제1영역종류 판단부의 판단결과 소정 블록단위의 영상데이타가 복잡영역에 속하고, 이에 인접한 영상데이타가 복잡영역에 속하면 복잡영역으로, 그 이외에는 인접한 영상데이타의 영역종류에 상관없이 엣지영역으로 상기 소정블록단위의 영상데이타의 영역종류를 판단하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 양자화레벨결정부는 상기 제2영역종류판단부에서 판단된 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 영역종류가 단순영역이면 상기 버퍼에 의해 결정된 양자화레벨을 많이 감소시키고, 엣지영역이면 상기 버퍼에 의해 결정된 양자화레벨을 상기 단순영역에서 감소시킨 량보다 상대적으로 적게 감소 시키고, 복잡영역이면 상기 버퍼에 의해 결정된 양자화레벨을 상기 엣지영역에서 감소시킨 량만큼 증가시키고, 평범영역이면 상기 버퍼에 의해 결정된 양자화레벨을 변화시키지 않는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 양자화레벨결정부는 소정 매크로블록단위로 양자화레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 인접한 영상데이타는 상기 소정 블록단위의 영상데이타에 좌측으로 인접하고, 직전의 영상데이타인 것을 특징으로 하는 부호장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 인접한 영상데이타는 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 상측에 인접하고, 1슬라이스만큼 빠른 영상데이타인 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  20. 제11항에 있어서, 상기 인접한 영상데이타는 상기 소정 블록단위의 영상데이타의 좌측과 상측에 각각 인접한 영상데이타인 것을 특징으로 하는 부호화장치.
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