KR0160624B1

KR0160624B1 - 데이타 압축장치

Info

Publication number: KR0160624B1
Application number: KR1019930005207A
Authority: KR
Inventors: 박찬규
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR940023236A

Abstract

복수의 DCT 블럭에 대한 압축부호화를 일괄적으로 처리함으로써 고속의 압축부호화를 실현할 수 있는 데이타 압축장치가 개시된다.

본 발명의 데이타 압축장치는 DCT 블럭들에 상응하는 DCT변환계수들을 입력하고 지그재그 스캔하는 복수의 지그재그 스캔부; 지그재그 스캔부의 출력을 입력하고 예측부호화 및 런렝스 부호화를 행하여 출력하는 복수의 DPCMRLC부; 복수의 DPCMRLC부의 출력들을 순차적으로 선택하여 출력하는 멀티플렉서; 멀티플렉서의 출력을 입력하고 가변장 부호화하여 출력하는 VLC부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 데이타압축장치는 각각의 DCT변환블럭에 대응하는 DPCMRLC 부호화를 일괄적으로 행한 이후에 그 결과를 순차적으로 독출하도록 함으로써 부호화에 소요되는 시간을 단축하게 되는 이점을 갖는다.

Description

데이타 압축장치

제1도는 디지탈 브이티알의 기록계를 보이는 블럭도이다.

제2도는 디지탈 변환된 영상데이타의 크기를 보이는 도면이다.

제3도는 DCT변환계수를 보이는 도면이다.

제4도는 제1도의 DPCMRLC부에서의 부호화과정을 보이는 블럭도이다.

제5도는 제1도의 DPCMRLC부에서 출력되는 데이타의 형태를 보이는 도면이다.

제6도는 본 발명에 의한 데이타 압축장치를 보이는 블럭도이다.

제7도는 제6도에 있어서 휘도 신호를 처리하는 DPCMRLC부의 구성을 보이는 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : A/D변환기 14 : DCT양자화부

16 : 지그재그스캔부 18 : DPCMRLC부

20 : VLC부

본 발명은 다지탈 영상처리장치의 압축부호화에 있어서 DCT(Discrete Cosine Transform; 이산여현변환) 계수를 직류 및 교류성분으로 분리하여 압축 부호화하는 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 복수의 DCT블럭에 대한 압축부호화를 일괄적으로 처리함으로써 고속의 압축부호화를 실현할 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 디지탈 영상데이타를 압축하여 저장하거나 전송하는 디지탈 브이티알, CDG(Compact Disc Graphic), CD-ROM, CD-I(Compact Disc-Interactive), LD, HDTV, 기타 화상 인식 시스템에서 사용될 수 있으나 기술상의 편의를 위하여 디지탈 브이티알에 적용되는 예를 들어 설명하기로 한다.

디지탈 영상데이타는 아날로그 영상신호보다 저장이 쉽고 주위의 잡음에 강하며 다양한 처리를 가능하게 하는 장점을 가지고 있다. 그렇지만 아날로그 영상신호를 디지탈화함에 있어서 방대한 데이타가 발생한다. 예를 들면 NTSC방식의 텔레비전 신호를 디지탈화할 경우에 114Mbps의 데이타가 발생하며 이를 2400bps로 전송할 경우 약 44분 정도를 소요한다. 따라서, 이를 효율적으로 저장하고 전송하기 위하여 압축기술이 반드시 필요하다.

디지탈 데이타의 압축기술로서는 VLC(Variable Length Coding:가변길이 부호화), RLC(Run Length Coding:런렝스 부호화), DPCM(Differencial Pulse Code Modulation:예측오차 부호화) 등이 있다. VLC는 신호어의 확률분포를 파악하고 발생확률이 큰 신호어에 짧은 부호어를 부여함으로써 데이타량을 줄이는 방법이고, RLC는 전처리과정을 거친 데이타의 특성값 중에서 연속되는 영의 개수를 계수하여 부호화함으로써 데이타의 개수를 줄이는 방법이며 그리고 DPCM은 현재데이타와 이전 데이타와의 오차값 만을 부호화함으로써 데이타의 크기를 줄이는 방법이다.

제1도는 디지탈 브이티알의 기록계를 보이는 블럭도이다. 제1도에 있어서 12는 A/D변환기이고, 14는 DCT양자화부이며, 16은 지그재그스캔부이고, 18은 DPCMRLC부이고 20은 VLC부이다.

제1도의 구성에 의한 동작을 설명한다. 기록계에 유입되는 아날로그 형태의 영상신호는 A/D변환기(12)를 통하여 디지탈 영상데이타로 변환되고 후단에서의 DCT변환을 위하여 8×8의 크기를 갖는 블럭으로 분할된다. 블럭분할된 상태를 제2도에 보인다.

제2도에 보여지는 바와 같이 각각 720H×480V의 크기를 갖는 R/G/B신호는 좌표변환에 의해 Y/R-Y/B-Y신호로 변환된다. 이들 중에서 색차신호(R-Y/B-Y)는 각각 수평 및 수직방향으로 2:1 부표본화되어 360H×240V의 크기를 갖게 된다. Y신호 및 부표본화된 색차신호(R-Y/B-Y)는 DCT변환을 위하여 8×8의 크기를 갖는 블럭으로 분할된다.

분할된 블럭들은 Y/R-Y/B-Y의 순으로 출력되어 DCT양자화부(14)에 제공된다. 세부적으로는 4개의 신호 블럭과 1개의 색차신호 블럭의 순으로 출력된다. 즉 제2도에 있어서 Y₀→Y₁→Y₂→Y₃→C_R0→C_B0→Y₄→Y₅→Y₆→Y₇→Y_R1→Y_B1→Y₈→Y₉→---의 순으로 출력되고 각각의 블럭이 DCT변환된다.

DCT양자화부(14)는 그에 입력되는 블럭들을 2차원 DCT변환한다. DCT변환에 의해 원영상의 모든 화소에 분산된 에너지가 DC를 포함한 낮은 주파수에 집중된다. 제3도에 DCT변환의 결과로 형성되는 변환계수의 상태를 보인다.

제3도에 있어서 좌상측의 첫 번째 계수는 DC성분을 나타내는 계수이며 나머지는 AC성분을 나타내는 계수들로서 좌상측에 가까울수록 저주파성분을 나타낸다. AC계수는 저주파성분일수록 0이 아닐 확률이 높고 고주파성분일수록 0일 확률이 크다.

지그재그 스캔부(16)는 변환계수들을 지그재그 스캔하여 1차원정렬하여 출력한다. 제3도에 보여지는 바와 같이 지그재그 순서로 1차원정렬을 행하면 0이 아닌 계수가 서로 교차되는 횟수를 줄일 수 있고, 결과적으로 연속영의 길이를 길게 할 수 있다. 이렇게 함으로써 효율적인 런렝스부호화를 달성할 수 있다.

DPCMRLC부(18)는 지그재그 스캔된 변환계수들을 부호화한다. DC계수는 이웃 블럭의 DC계수값과 상관성을 가지므로 예측부호화방법에 의해 부호화한다. 즉 바로 전 블럭의 DC계수값을 가지고 다음 블럭의 DC계수값을 예측하고 이 때 발생된 오차값을 부호화한다. AC계수의 경우는 연속되는 영(zero run)의 길이를 계수하여 부호화한다. 제4도에 DPCMRLC 부호화과정을 보인다.

VLC부(20)는 신호어의 확률분포를 파악하고 발생확률이 큰 신호어에 짧은 부호어를 부여한다. DC계수인 경우에는 오차값마다 발생확률이 다르므로 오차의 발생확률을 통해서 얻은 허프만부호표에 따라 부호화한다. AC계수인 경우에는 런렝스와 계수의 크기를 함께 고려한 발생확률을 통해서 얻은 허프만부호표에 의해 부호화한다.

제1도에 있어서 DPCMRLC부(18)에서 출력되는 데이타의 형태를 제5도에 보인다. 디지탈 브이티알에 있어서는 정상재생 이외에도 FF(Fast Foward play), FB(Fast Backward play)등의 기능이 있으므로 제5도에 보여지는 바와 같이 8Y:2C_R:2C_B의 DCT 변환블럭들을 1개의 블럭으로 모아서 처리하되 그 내부에 있어서는 4Y:1C_R:1C_B의 블럭 구조가 반복되는 형태를 갖는다.

VLC부(20)로 입력되는 데이타의 형태인 먼저 DPCM부호화된 DC계수가 전송되고 이어서 RLC부호화된 AC계수가 전송된다. DC계수는 선두에 Y₀블럭의 DC계수가 위치하며 그 다음에 Y₁→Y₂→Y₃→C_R0→C_B0→Y₄→Y₅→Y₆→Y₇→C_R1→C_B1의 순서로 순차적으로 DPCM부호화된 데이타가 위치한다. AC계수는 선두에 Y₀블럭의 런렝스 부호화된 데이타가 위치하고 그 다음에 Y₁→Y₂→Y₃→C_R0→C_B0→Y₄→Y₅→Y₆→Y₇→C_R1→C_B1의 순서로 순차적으로 런렝스 부호화된 데이타가 위치한다.

그런데 제1도에서와 같이 1개의 지그재그 스캔부를 사용하는 데이타압축장치에 있어서는 Y₀~C_B1까지의 12개 블럭을 처리하기 위하여 각 블럭의 모든 DCT변환계수(12×64)를 저장하여야 하며 지연시간이 768(12×64)클럭이나 소요되므로 데이타압축에 소요되는 시간이 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서 복수의 DCT변환블럭에 대응하는 복수의 DPCMRLC부를 설치하여 데이타압축에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 데이타 압축장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명의 데이타 압축장치는 DCT블럭들에 상응하는 DCT변환계수들을 입력하고 지그재그 스캔하는 복수의 지그재그 스캔부; 지그재그 스캔부의 출력을 예측부호화 및 런렝스 부호화를 행하여 출력하는 복수의 DPCMRLC부; 복수의 DPCMRLC부의 출력들을 순차적으로 선택하여 출력하는 멀티플렉서;

멀티플렉서의 출력을 입력하고 가변장 부호화하여 출력하는 VLC부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제6도는 본 발명의 데이타압축장치를 보이는 블럭도이다. 제6도에 있어서 62₀~62₁₁은 각각 제2도의 Y₀~C_B1까지의 12개의 DCT블럭에 대응하는 DPCMRLC부이다. 64는 멀티플렉서이고 66은 VLC부이다.

각각의 DPCMRLC부(62₀~62₁₁)는 지그재그 스캔부(72), DPCMRLC기(74) 그리고 FIFO(76)를 포함한다. FIFO(76)는 선입선출의 버퍼메모리이다.

제6도의 구성에 의한 동작을 상세히 설명한다. 각각의 DPCMRLC부(62₀~62₁₁)는 각각 제2도의 Y₀~C_B1까지의 12개의 DCT블럭에 대응한다. 62₀의 예를 들어 DPCMRLC부의 동작을 설명한다. 제2도의 DCT블럭 Y₀은 제1도의 DCT양자화부(14)를 통하여 DCT변환된다. DCT계수는 지그재그 스캔부(72)에 의해 1차원으로 정렬되어 DPCMRLC기(74₀)에 입력된다. DPCMRLC기(74₀)는 그에 입력되는 DCT계수를 DC계수와 AC계수로 분리하고 DC계수에 대하여는 DPCM 부호화를 행하고, AC계수에 대하여는 RLC 부호화를 행하여 FIFO(76₀)에 공급한다. FIFO(76₀)는 DPCMRLC기(74₀)에서의 부호화된 결과를 DC계수부터 AC계수의 순서로 저장한다.

상기와 같이 하여 모든 DPCMRLC부(62₀~62₁₁)에서 행하여진 부호화의 결과는 FIFO(76₀~76₁₁)에 저장된다.

DPCMRLC기(74₀)에서의 부호화된 결과를 저장함에 있어서 FIFO(76₀)는 DC계수부터 AC계수의 순서로 순차적으로 저장하며, 계수들을 저장할 때마다 1씩 입력 어드레스가 증가한다. 또한, FIFO(76₀)는 계수들이 출력될 때마다 1씩 출력 어드레스가 증가한다.

FIFO(76₀)는 입력 어드레스와 출력 어드레스를 비교하여 그 값들이 서로 같으면 상태 플랙은 저장된 데이타가 모두 출력되었음을 나타내기 위하여 상태플랙을 0으로 세팅하고, 서로 다른 경우에는 저장된 데이타가 모두 출력되지 않았음을 나타내기 위하여 상태플랙을 1로 세팅한다.

예를 들어, DPCMRLC기(74₀)에서의 부호화된 결과가 DC계수 1개와 AC계수 4개로 구성되었다고 할 때, FIFO(76₀)는 DC계수와 AC계수를 저장할 때마다 입력 어드레스를 0부터 1씩 증가시키며 최종 입력 어드레스는 5의 값을 갖는다. 한편, FIFO(76₀)는 저장된 계수들이 출력될 때마다 출력 어드레스를 0부터 1씩 증가시킨다. FIFO(76₀)에서 저장된 계소가 하나도 출력되지 않았을 때면 저장시의 최종 입력 어드레스의 값 5와 출력시의 출력 어드레스의 값 0이 같지 않으므로 상태플랙은 1이 된다. FIFO(76₀)에서 하나씩 계수가 출력되어 출력 어드레스의 값이 5가 되면 저장시의 최종 입력 어드레스와 출력 어드레스가 동일하므로 상태플랙은 0이 된다.

멀티플렉서(64)는 제5도에 보여지는 데이타 형태로 부호화된 데이타를 출력하기 위하여 FIFO(76₀~76₁₁)의 상태플렉(flag)을 참조하여 순차적으로 FIFO(76₀~76₁₁)를 선택한다. 모든 상태플랙이 1인 경우에는 다음의 FIFO를 순차적으로 선택한다. 그러나, 어느 한 블럭의 처리가 종료된 경우에는 해당되는 FIFO의 상태플랙은 0을 나타내며, 이 때는 해당되는 FIFO를 건너뛰어 다음의 FIFO를 선택한다. 그리고, 모든 FIFO의 상태플랙이 0인 경우에는 새로운 블럭처리를 시작한다. FIFO(76₀~76₁₁)의 상태플랙(F0~F11)과 멀티플렉서(64)의 선택신호(S0~S3)의 관계를 표 1에 보인다.

각각의 FIFO(76~76)는 첫 번째 선택된 시점에서 부호화된 DC계수를 출력하며, 2번째로 선택된 시점에서는 부호화된 AC계수들을 차례로 출력한다.

예를 들어 DPCMRLC 부호화된 결과가 DPCMRLC기(74)부터 DPCMRLC기(74)까지는 DC계수 1개와 AC계수 4개로 구성되며, DPCMRLC기(74)는 DC계수 1개와 AC계수 5개로 구성되었다고 하면, 12사이클을 주기로 5회 동안은 선택 신호 선택신호(S0~S3)가 0에서 1111로 순차적으로 증가한다. 이에 의해 FIFO(76~76)에 저장된 DC계수 1개와 AC계수 4개가 멀티플렉서(64)를 통하여 순차적으로 출력된다. 여기서, 출력되는 순서는 FIFO(76)의 DC계수→FIFO(76)의 DC계수→,,,→FIFO(76)의 DC계수→FIFO(76)의 첫 번째 AC계수→FIFO(76)의 첫 번째 AC계수→,,,FIFO(76)의 첫 번째 AC계수→,,,→FIFO(76)의 네 번째 AC계수와 같이 된다.

FIFO(76)의 네 번째 AC계수가 출력되면 FIFO(76)의 상태플랙은 1이 되고, 나머지 FIFO(76~76)의 상태플랙은 0이 된다. 이에 따라 선택신호(S0~S3)는 계속 1011을 유지하며, FIFO(76)는 다섯 번째 AC계수를 출력한 후 상태 플랙을 0으로 세팅한다.

FIFO(76~76)의 상태 신호들이 모두 0이 되면, 한 블럭의 처리가 종료된 것을 나타내므로 상술한 방법에 의해 새로운 블럭처리를 시작한다.

멀티플렉서(64)에서 출력되는 DPCMRLC 부호화된 데이타는 VLC부(66)에 제공된다. VLC부(66)는 그에 입력되는 DPCMRLC 부호화된 데이타를 VLC부호화하여 출력한다.

제7도는 제6도에 있어서 휘도 신호의 DCT블럭(Y~Y)에 대응하는 DPCMRLC기(74~74)의 구성을 보이는 도면이다.

제7도에 있어서 각각의 DPCMRLC기는 RLC기(82), DPCM기(86), D플립플롭(86) 그리고 멀티플렉서(88)로 구성된다. DPCMRLC기(74)의 동작을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

RLC기(82)는 전단의 지그재그 스캔부(72)에서의 지그재그 스캔된 DCT계수를 입력한다. 이들 중에서 DC계수(Y_DC)는 분리되어 DPCM기(84)에 제공되며 나머지의 AC계수는 RLC부호화가 행해져 D플립플롭에 제공된다.

DPCM기(84)는 RLC기(82)에서의 DC계수(Y_DC)와 DPCM기(84)에서의 1클럭 지연된 Y블럭의 DC계수(Y_DC_DLY)를 입력하여 두 계수값의 차(즉 DPCM부호화된 데이타)를 멀티플렉서(88)의 일측 입력 단자(A)에 공급한다. 부호화동작의 초기에 있어서 안정된 동작을 확보하기 위하여 DPCM기(84)에서의 1클럭 지연된 Y블럭의 DC계수(Y_DC_DLY)는 영의 값을 갖도록 조정된다. 그리고 RLC기(82)에서의 DC계수(Y_DC)를 1클럭 지연하여 차단의 DPCM기(84)에 제공한다.

한편, 멀티플렉서(88)의 타측 입력 단자(B)에는 D플립플롭(86)에서의 1클럭 지연된 RLC부호화된 AC계수들이 제공된다.

멀티플렉서(88)는 DPCM기(84)기에서의 DPCM부호화된 DC계수와 D플립플롭(86)에서의 1클럭 지연된 RLC부호화된 AC계수들을 순차적으로 선택하여 출력한다. 멀티플렉서(88)에서 출력되는 DPCMRLC 부호화된 데이타는 FIFO(76)에 저장된다.

차단의 DPCMRLC기(74~74)의 동작은 DPCMRLC(74)의 동작과 동일하다. 각각의 DPCM기(84~84)의 동작은 1클럭의 위상차를 두고 순차적으로 행하여진다.

색도 신호를 위한 DPCMRLC부(74,74,74,74)의 동작은 각각 독립적으로 수행된다는 점을 제외하고는 휘도 신호를 위한 DPCMRLC부(74~74~74~74)의 동작과 동일하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 데이타압축장치는 각각의 DCT변환블럭에 대응하는 DPCMRLC 부호화를 일괄적으로 행한 이후에 그 결과를 순차적으로 독출하도록 함으로써 부호화에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 이점을 갖는다.

Claims

복수의 DCT블럭으로부터 결과되는 DCT계수들을 압축처리하여 출력하는 데이타압축장치에 있어서, 상기 DCT블럭들에 상응하는 DCT변환계수들을 입력하고 지그재그 스캔하는 복수의 지그재그 스캔부(72) 상기 지그재그 스캔부(72)의 출력을 예측부호화 및 런렝스 부호화를 행하여 출력하는 복수의 DPCMRLC부(74); 상기 복수의 DPCMRLC부(74)의 출력들을 순차적으로 선택하여 출력하는 멀티플렉서(64); 및 상기 멀티플렉서(64)의 출력을 입력하고 가변장 부호화하여 출력하는 VLC부(66)를 포함하는 데이타압축장치.
제1항에 있어서, 상기 DPCMRLC부(74)와 멀티플렉서(64)의 사이에 접속되는 복수의 버퍼메모리(76)를 더 구비함을 특징으로 하는 데이타 압축장치.
제2항에 있어서 상기 버퍼메모리(76)는 선입선출(First In First Out:FIFO)의 버퍼메모리인 것을 특징으로 하는 데이타 압축장치.