KR0159296B1 - 영상신호의 가변장 부호화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

영상 신호의 양자화된 DCT계수를 가변장 코딩하기 위한 방법에 있어서, 제안된 코딩 방법은 상기 DCT계수로부터 제로 런의 갯수 및 크기를 카운팅하여 유효한 RLC데이터를 모드 인에이블 데이터 및 EOB신호와 함께 배열하는 데이터 배열 단계와, 상기 배열 단계에서 얻어진 데이터를 미리 설정된 제1,2,3 메모리의 어드레스로 입력시키고 상기 모드 인에이블 데이터로써 상기 제1,2,3 메모리 중 어느 하나를 인에이블시켜 해당 모드에 따른 부호어를 출력하기 위한 단계와, 상기 단계에서 출력되는 부호어를 연결하여 미리 설정된 비트 단위로 일정하게 출력하는 부호어 연결 단계를 포함하고 있다.

Description

영상신호의 가변장 부호화 방법 및 장치

제1도는 본 발명이 적용되는 전체 시스템도.

제2도중 (2a)도 및 (2b)도는 인터 및 인트라모드에 대한 영상신호의 심볼 누적도.

제3도는 종래의 VLC엔코더의 블럭도.

제4도중 (4a)도는 종래의 ESC코드 포맷도.

제4도중 (4b)도는 본 발명에 따른 ESC코드 포맷도.

제5도는 본 발명에 따른 VLC엔코더의 블럭도.

제6도는 제5도중 배열부(100)의 세부 블럭도.

본 발명은 고화질 텔레비젼 등과 같은 영상신호 처리 장치의 엔코더측에 관한 것으로 특히, 영상신호의 압축율을 개선하기 위한 영상신호의 가변장 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

전형적으로, 대역 제한된 채널을 통하여 영상신호등과 같은 많은 정보를 전송하기 위해서는 데이터 압축이 필수적이며, 일정한 전송율로 영상데이터를 전송하기 위하여 FIFO(Firat in First out) 등으로 이루어진 버퍼에 대한 제어가 필요하다.

일반적으로, 고화질용 영상신호를 주파수 영역으로 변환하여 부호화하기 위한 많은 선행기술이 개시되어 있는데, 이러한 선행기술 중 최근 미합중국의 GI(General Instrument)사에서 1990년 6월 22일자로 공표된 DIGICIPHER HDTV SYSTEM은 매우 진보된 디지탈 영상신호의 압축 방법의 하나이다.

상기의 기술은 6MHZ의 단일 대역에서 DCT 변환코딩에 근거한 독특한 고계수 압축 알고리즘을 사용하는 전디지탈 HDTV시스템을 위하여 개발되어 졌는데, 이에 대한 엔코더를 제1도에 나타내었다.

상기 제1도를 간략히 설명하면, 제1스위치(26)가 리프레쉬 신호(Rf)에 의해 온 되면 인터 프레임 모드(Inter Frame Mode)에서 제1도 내의 각 블럭들이 동작되며, 제2스위치(28)가 온 되면 인트라 프레임 모드(Intra Frame Mode)에서 동작된다.

제1도에서, 인터 프레임 모드에 의한 부호화시 이전 영상의 이동 보상된 영상과 현재 영상(current frame)과의 차신호(Difference Signal)가 DCT(4), 양자기(Quantizer:6)를 거치면 예를 들어 8×8 화소를 가지는 블럭 내의 대부분의 계수 값은 제로 값을 갖게 된다. 즉 상기 모드의 경우에 8×8 화소에 대한 블럭의 계수를 지그재그 스캔(zigzag scan)하여 RLC(Run Length Coding)를 행하면, 대부분의 계수가 제로이므로, 필연적으로 제로 런의 길이의 값이 긴 경우가 많이 발생된다.

다음으로, 인트라 프레임 코딩(Intra Frame Coding)시, 프레임 내에서의 DCT(4), 양자기(6)를 거치기 때문에, 블럭 내에는 DC값, 즉 저주파 영역의 계수는 제로 이상의 값을 갖게 되므로, RLC를 했을 때 짧은 제로 런 렌쓰가 발생되는 경향이 있다.

여기서, 상기 VLC엔코더(8)에 대한 세부 블럭도는 제3도에 나타나 있는데, 먼저 양자화 계수는 RLC엔코더(31)에 입력되어, RLC된 데이터를 출력해 낸다. 이는 롬(32)의 어드레스로 입력되고 상기 롬(32)으로부터 출력된 계수는 VLC엔코더(33)에 인가된다.

그러나 이러한 구조는 다음과 같은 문제에 직면한다.

8×8의 블럭을 지그재그 스캔에 의해 RLC를 한 후에는 항상, RLC된 데이터와 함께 8×8 스캔이 끝나면, EOB(End of Block)코드를 같이 보내주어야 하는데 블럭내 마지막 스캔 위치에 어떤 계수 값이 발생되는 경우에 EOB를 다음 블럭의 RLC데이터 사이에 끼워 놓을 타임(Time)이 없게된다. 이러한 것은 데이터의 배열 및 멀티플렉서 기능을 구현하지 않음으로써 발생되어 진 결과이다.

상기 VLC엔코더(33)는 런이 0∼15, 크기(Amplitude)가 1∼16사이에만 VLC부호어를 할당하고, 이 범위 이외는 ESC 코드로 처리(Escape Code)하여, 제4도중 (4a)도와 같은 형태로 부호화한다.

예를 들어 런, 크기(17비트, 5비트)일 경우에 상기 (4a)도의 ESC코드는 100011이고, 고정 런 비트는 010001(17의 2진 표현)이며, 고정 크기 비트는 00000101(5의 2진 표현)이고, 부호 비트는 양수(+)이므로 1이 된다. 또한, 인터 및 인트라 모드에 관계없이 동일 부호어 테이블을 이용하는데, 상기의 이러한 방법은 데이터의 압축이 충분히 되지 않는다.

따라서 바람직한 가변장 부호화를 하기 위해서는 사전에 충분한 데이터의 통계 분포를 가지고 부호어를 설계하는 것이 필요한데, 이 경우 충분한 데이터의 통계 분석이 필요하게 됨을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선할 수 있는 가변장 부호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 영상신호의 압축율을 개선할 수 있는 가변장 부호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, DCT계수로부터 제로 런의 갯수 및 크기를 카운팅하여 유효한 RLC데이터를 모드 인에이블 데이터 및 EOB신호와 함께 배열하는 데이터 배열 단계와, 상기 배열 단계에서 얻어진 데이터를 미리 설정된 제1,2,3 메모리의 어드레스로 입력시키고 상기 모드 인에이블 데이터로써 상기 제1,2,3 메모리 중 어느 하나를 인에이블시켜 해당모드에 따른 부호어를 출력하기 위한 단계와, 상기 단계에서 출력되는 부호어를 연결하여 미리 설정된 비트 단위로 일정하게 출력하는 부호어 연결 단계가 방법적으로 마련되고, 계수 및 모드 판별신호를 입력하여 상기 계수의 제로 런의 갯수 및 크기를 카운팅하고 유효한 RLC데이터를 모드 인에이블 데이터 및 EOB신호와 함께 배열하는 데이터 배열 수단과, 인터 및 인트라 모드 ESC모드에 대한 부호어 및 런을 미리 설정된 저장영역에 각기 저장하고 상기 모드 인에이블 데이터에 인에이블되어 상기 RLC데이터 및 EOB신호의 어드레스에 응답하여 해당 모드에 따른 부호어를 출력하는 출력 수단과, 상기 출력 수단에 연결되어 상기 부호어를 미리 설정된 비트 단위로 일정하게 출력하는 연결수단이 회로적으로 마련된다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하에 상세히 설명한다.

제5도는 본 발명에 따른 VLC 엔코더의 블럭도이다.

상기 제5도는 제1도중 VLC엔코더(8)에 해당되는 부분이며, 배열부(100)는 양자화된 DCT계수 및 모드 판별신호(DEC1)를 입력하여 어드레스단(ADD)으로 배열된 RLC데이터를 출력하며 인에이블 단(EN)으로 모드 인에이블 데이터를 출력한다.

상기 배열부(100)의 세부 블럭도는 제6도와 같이 FIFO메모리(101) 및 데이터 배열기9102), 타이밍 제어부(103)로 구성되어 있다.

제5도에서 제1,2,3 메모리(200-202)는 모드 ROM등의 독출전용 메모리로 구성되며 인터, 인트라, ESC모드에 대한 각각의 부호어 및 부호어 런을 가지는 테이블이 마련되어 있다.

제1,2래치(30,301)는 상기 메모리(200,2020로부터 출력되는 부호어 및 런을 각기 래치 출력하는 소자이며, 제어부(350) 및 부호어 연결부(400)는 상기 연결수단에 대응한다.

이하 본 발명을 상술한 구성에 의거 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

먼저 본 발명에서는 종래의 방법 보다 데이터의 압축율을 더욱 높이기 위해 인터모드에 따른 부호어 및 런 테이블을 가지는 롬으로 구성된 제1메모리(200)와, 인트라 모드에 따른 부호어 및 런 테이블을 가지는 롬으로 구성된 제2메모리(201)와, ESC모드에 따른 부호어 및 런 테이블을 가지는 롬으로 구성된 제3메모리(202)를 각기 구비하고 각 모드에 따라 각기 처리한다.

상기 ESC코드 데이터의 경우에는 종래와 같이 하지 않고, 인트라, 인터의 ESC심볼의 발생 분포를 더한 후, 이에 대한 VLC 부호어를 설계하여, 압축에 이용한다.

즉, 런의 길이가 0에서 12이고, 크기가 1에서 23의 범위를 가지는 데이터(양자화된 DCT계수)는 인터 모드로 취급하고, 런의 길이가 0에서 9이고, 크기가 1에서 54의 범위를 가지는 데이터는 인트로 모드로 취급한다.

상기 인터 및 인트라 모드 이외의 런 및 크기를 가지는 데이터는 무조건 ESC모드로 취급하여 VLC를 행하게 된다. 이는 제2도의 (2a)도 및 (2b)도의 분포도에 근거한 것으로 제(2a)도는 인터 모드일 경우에 90% 이내에 속하는 런은 0∼12이고 크기는 1∼23이라는 것을 나타내고 있다.

또한, (2b)도 에서는 인트라 모드일 경우에 심볼의 누적도가 90%이상이 0∼9(런), 1∼54(크기)인 것을 잘 알 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 상기 제2도의 분포에 대한 여러 영상의 통계 결과에 따라 인터 및 인트라 모드, ESC모드의 VLC부호어 테이블을 미리 설계하여 이를 이용한다. 그리고, 상기 인터, 인트라 모드발생 데이터를 모두 ESC 심볼로 처리하는데 이를 설명한다.

먼저 ESC 심볼에 대한 프리픽스 코드(prefix code)를 할당하고, ESC 심볼내의 각 런 및 크기(Run, Amp)에 대해 호프만 부호화(VLC)하여 부호어를 할당한다.

이는 제4도중 (4b)도에 나타나 있는데, 예를 들어 인트라 모드인 경우 런 및 크기가(10,5)이라면 ESC심볼에 해당되므로 프리픽스 코드는 1이 되고, 가변 런 비트는 101이 되며, 부호 비트는 1이 된다.

여기서 상기 101은 상기(10,5)에 대한 호프만 코딩 부호어이다.

제6도를 참조하면, 양자화 계수는 FIFO메모리(101)에 일단 입력시켜 둔다.

상기 입력된 신호는 부호 할당된 9비트이고 데이터 배열기(102)에 인가된다.

상기 데이터 배열기(102)에서는 RLC기능과 데이터 먹스(Mux)기능을 하는데, 양자화 계수와 DECI(Intra/Tnter decision bit)가 타이밍 제어부(103, Timing Controller)에서 상기 배열기(102)로 입력되면, DECI에 대해 최초 배열하고, 양자화 계수의 제로를 카운팅 유효한 RLC 값을 만들어 내고 배열한다.

예를 들면, 0000100...의 심볼이 입력되면 클럭 주파수에 따라 제로 런의 갯수를 카운팅하고 유효한 RLC출력 (1)을 추출하여 RLC 데이터를 배열시킨다.

이와 같이 차례로 64클럭(8×8화소일 경우)을 카운팅 하면서 유효한 RLC데이터만을 배열시키면서, 64클럭이 끝나면 EOB(End of Block)신호를 유효 RLC데이터 끝에 부가시킨다. 데이터 배열을 하면서, 배열된 데이터는 제5도의 En(enable신호)신호의 출력과 ROM(200-202)으로 입력되어 어드레싱 된다. 상기 En신호는 ROM선택 인에이블 신호이다. 따라서 상기 신호에 의해 선택된 ROM만이 인에이블되어 해당 데이터의 부호어를 출력시킨다.

상기 롬, 즉 제1-제3메모리(200-202)에서는 해당 부호어와 해당 부호어의 유효 비트 길이를 출력하여 부호어 연결부와 제어부에 출력한다. VLC 부호어는 가변 길이를 갖기 때문에, 연결된 형태로 출력되어야 한다.

따라서, 유효 비트 정보가 입력되는 제어부(310)의 제어에 의해 부호어들은 부호어 연결부(400)에서 연결된 후, 24bit의 고정 길이로 버퍼에 출력된다.

따라서 상기 입력 영상신호에 대한 압축율이 보다 개선되어짐을 알 수 있고, 버퍼의 입력은 매우 일정하므로 전송되는 영상데이터의 출력은 일정한 전송율을 가지게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 고화질 텔레비젼 등과 같은 영상신호 처리장치의 엔코더에서 데이터에 대한 압축율을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 영상 신호의 양자화된 DCT계수를 가변장 코딩하기 위한 방법에 있어서, 상기 DCT계수로부터 제로 런의 갯수 및 크기를 카운팅하여 유효한 RLC데이터를 모드 인에이블 데이터 및 EOB신호와 함께 배열하는 데이터 배열 단계와, 상기 배열 단계에서 얻어진 데이터를 미리 설정된 제1,2,3 메모리의 어드레스로 입력시키고 상기 모드 인에이블 데이터로써 상기 제1,2,3 메모리 중 어느 하나를 인에이블시켜 해당 모드에 따른 부호어를 출력하이 위한 단계와, 상기 단계에서 출력되는 부호어를 연결하여 미리 설정된 비트 단위로 일정하게 출력하는 부호어 연결 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 가변장 코딩방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 배열 단계가 상기 모드 인에이블 데이터, 유효 RLC데이터, EOB신호 순으로 배열되어짐을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 부호어 출력 단계의 제1,2,3 메모리가 각기 인터모드, 인트라 모드, ESC모드에 대한 부호어 및 런을 가지는 테이블로 이루어진 독출 전용 메모리로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 부호어 연결단계가 매 24비트 단위로 연결 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 영상 신호의 양자화된 DCT계수를 가변장 코딩하기 위한 장치에 있어서, 상기 계수 및 모드 판별신호를 입력하여 상기 계수의 제로 런의 갯수 및 크기를 카운팅하고 유효한 RLC데이터를 모드 인에이블 데이터 및 EOB신호와 함께 배열하는 데이터 배열 수단과, 인터 및 인트라 모드와 ESC모드에 대한 부호어 및 런을 미리 설정된 저장영역에 각기 저장하고 상기 모드 인에이블 데이터에 인에이블되어 상기 RLC데이터 및 EOB신호의 어드레스에 응답하여 해당 모드에 따른 부호어를 출력하는 출력 수단과, 상기 출력 수단에 연결되어 상기 부호어를 미리 설정된 비트 단위로 일정하게 출력하는 연결수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.