KR0166716B1 - 블럭 dpcm을 이용한 부호화/복호화방법 및 장치 - Google Patents

블럭 dpcm을 이용한 부호화/복호화방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정지화상 또는 동화상의 영상프레임을 화면내 부호화 및 복호화하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 부호화된 현재 프레임데이타에서 현재 부호화할 블럭데이타와 가장 유사한 패턴을 갖는 블럭의 변위를 추정하여 변위벡터를 산출하고, 상기 산출된 변위벡터에 따른 변위보상을 하며, 이 변위보상된 블럭데이타와 현재 블럭데이타와의 차분데이타를 구하며, 이 차분데이타의 에너지가 현재 부호화할 블럭데이타의 에너지보다 작은 경우 이 차분데이타를 화면내 부호화하여 전송하며, 동시에 상기 비교결과에 따른 모드 및 변위벡터를 전송하며, 이와 같이 부호화된 데이타를 상기 모드 및 변위벡터에 따라 화면내 복호화한다. 이러한, 본 발명에 따른 화면내 부호화 및 복호화방식은 블럭DPCM데이타를 산출하는 동일 프레임내 블럭간의 공간적 상관관계가 클수록 종래에 비해 전송데이타를 더욱 압축시켜 전송하고, 이를 정확하게 복원하는 효과를 제공한다.

Description

블럭 DPCM을 이용한 부호화/복호화방법 및 장치
제1도는 종래의 영상데이타 부호화장치의 일 실시예를 나타내는 블럭도.
제2도는 종래의 영상데이타 복호화장치의 일 실시예를 나타내는 블럭도.
제3도는 본 발명에 의한 블럭 DPCM을 이용한 부호화장치의 일 실시예를 나타내는 블럭도.
제4도는 제3도의 장치에서 일부의 동작을 설명하기 위한 개략도.
제5도는 본 발명에 의한 블럭 DPCM을 이용한 복호화장치의 일 실시예를 나타내는 블럭도.
제6도는 제4도에 대한 다른 일 예를 나타내는 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 32 : N × N 변화부 12, 33 : 양자화부
13, 34 : 가변장부호화부 14, 22, 35, 52 : 역양자화부
15, 23, 36, 53 : N × N 역변환부 16, 25, 37, 56 : 프레임메모리
17 : 동추정부 18, 24 : 동보상부
38 : 검색영역설정부 39 : 변위추정부
40, 55 : 변위보상부 41 : 모드결정부
42 : 모드/변위결합부 54 : 모드/변위분리부
본 발명은 디지털영상데이타를 화면내 부호화 및 복호화시키는 방식에 관한 것으로, 특히 정지화 또는 화면내 부호화(intra frame coding)되는 동화의 영상데이타를 부호화함에 있어서 동일 프레임내 블럭들간의 공간적 상관관계를 이용하여 전송데이타를 더욱 압축하기 위한 영상데이타의 화면내 부호화/복호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
근래에 와서, 영상 및 음성을 송수신하는 시스템에서 영상신호 및 음성신호를 디지털신호로 부호화하여 전송하거나 저장부에 저장하고, 이를 다시 복호화하여 재생하는 방식이 주로 사용되고 있다. 이러한 영상신호의 부호화를 위해 사용되고 있는 방식에는 변환부호화방식, DPCM(Differential Pulse Code Modulation)방식, 벡터양자화방식 및 가변장부호화(Variable Length Coding)방식 등이 있다. 이 부호화방식들은 디지털영상신호에 포함되어 있는 용장성데이타(Redundancy Data)를 제거하여 전체 데이타량을 압축시키기 위해 사용된다. 이와 같은 부호화방식을 수행하기 위해 화면을 소정 크기의 블럭들로 구분하고, 각 블럭 또는 블럭간의 차신호에 대해 소정의 변환을 행하여 영상데이타를 주파수영역의 변환계수로 변환한다. 각 블럭에 대한 데이타변환방식에는 DCT(Discrete Cosine Transform), WHT(Walsh-Hadamard Transform), DFT(Discrete Fourier Transform) 및 DST(Discrete Sine Transform)등이 있다. 이와 같은 변환방식에 의한 변환계수들을 데이타 특성에 따라 적절히 부호화하므로써 전송데이타를 압축한다.
제1도는 일반적인 디지털신호의 부호화장치를 개략적으로 나타낸다. 제1도의 부호화장치는 입력영상데이타에 대해 DCT 방식의 변환을 수행한 후 주파수영역 변환계수를 양자화시키는 수단과, 양자화된 데이타를 가변장부호화하여 데이타량을 더욱 압축시키는 수단과, 양자화된 데이타를 역양자화 및 역변환하고, 역변환된 공간영역데이타로 재구성된 이전프레임과 현재 프레임의 부호화할 블럭으로부터 동추정 및 동보상을 수행하는 수단으로 구성된다. 입력단을 통해 N × N 블럭의 영상데이타가 입력되고, 제1가산기(A1)는 블럭단위의 입력영상데이타에서 동보상부(18)로부터 궤환되는 블럭단위의 영상데이타를 감산하여 오차데이타(차분데이타)를 산출한다. N × N 변환부(11)는 제1가산기(A1)로부터의 오차데이타를 주파수영역의 데이타로 변환하며, 이때 변환된 변환계수의 에너지는 주로 저주파쪽으로 모이게 된다. 양자화부(12)는 소정의 양자화과정을 통해 변환계수들을 일정 레벨의 대표값들로 바꾸어준다. 그러면, 가변장부호화부(13)는 이 대표값들의 통계적 특성을 살려 가변방부호화하므로써 전송되는 데이타(Vca)를 압축시킨다.
또한, 일반적으로 연속적인 동화상의 화면과 화면간에는 유사한 부분이 많으므로, 약간의 움직임이 있는 화면인 경우 그 움직임을 추정하여 동벡터(MV; Motion Vector)를 산출하고, 이 동벡터를 이용하여 데이타를 보상하여 주면 인접한 화면간의 차신호는 매우 작으므로 전송데이타를 더욱 압축시킬수 있다. 이러한 동보상을 수행하기 위해, 역양자화부(14) 및 N × N 역변환부(15)는 양자화부(12)에서 출력되는 양자화계수를 역양자화시킨 다음 역변환시켜 공간영역의 영상데이타로 변환시킨다. 이 역변환된 영상데이타는 제1가산기(A1)에서 출력되었던 오차데이타에 상응하는 재생오차데이타이다. 제2가산기(A2)는 N × N 역변환부(15)로부터의 재생오차데이타에 동보상부(18)로부터 궤환되는 데이타를 가산하고, 프레임메모리(16)는 제2가산기(A2)로부터의 이전프레임데이타를 저장하므로써 화면을 재구성한다. 그러면, 동추정부(17)는 미도시한 N × N 블럭분할부에서 현재 출력되는 N × N 블럭데이타와 가장 유사한 패턴의 블럭데이타를 프레임메모리(16)에 저장된 이전프레임데이타에서 찾아 2개 블럭간의 움직임을 나타내는 동벡터를 산출한다. 이 동베터는 복호화시스템에서 이용되기 위해 수신측으로 전송되고, 또한 프레임메모리(16) 및 동추정부(17)에 결합된 동보상부(18)로 전송된다. 동보상부(18)는 동추정부(17)에서 공급되는 동벡터에 따라 프레임메모리(16)의 이전프레임데이타에서 이 동벡터에 상응하는 N × N 블럭을 독출하여 동보상한후 제1가산기(A1)로 공급한다. 그러면, 제1가산기(A1)는 전술한 바와 같이 입력단에서 공급되는 N × N 블럭데이타와 동보상부(18)에서 공급되는 유사패턴의 N × N 블럭데이타간의 오차데이타(차분데이타)를 산출하고, 이 오차데이타는 다시 프레임내 부호화되어 수신측으로 전송된다. 제1도에서 2개의 스위치(RSW1, RSW2)는 오차 데이타의 누적을 방지하기 위해 프레임단위 또는 블럭단위로 데이타를 리프레쉬(refresh)시키기 위한 리프레쉬스위치이다.
이와 같이 부호화된 영상데이타(Vca)는 수신측으로 전송되어 제2도와 같은 복호화장치로 입력된다. 부호화된 영상데이타는 가변장복호화부(21)에서 가변장부호화의 역과정을 통해 복호화되고, 가변장복호화부(21)에서 출력되는 데이타는 역양자화부(22)에서 주파수대역의 변환계수로 역양자화된다. N × N 역변환부(23)는 역양자화부(22)에서 공급되는 주파수영역 변환계수를 공간영역의 영상데이타로 변환시킨다. 이때, 역변환된 영상데이타는 부호화 장치의 제1가산기(A1)에서 산출되는 오차데이타에 상응하는 재생오차데이타이다. 또한, 부호화장치의 동추정부(17)에서 산출되어 채널전송되는 동벡터(MV)는 복호화장치의 동보상부(24)로 공급되고, 동보상부(24)는 프레임메모리(25)에 저장된 이전프레임데이타에서 입력되는 동벡터에 상응하는 N × N 블럭데이타를 독출하여 동보산후 가산기(A)로 공급한다. 그러면, N × N 역변환부(23)로부터의 역변환된 오차데이타와 동보상부(18)로부터의 움직임 보상된 N × N 블럭데이타가 가산기(A)에서 가산되어 디스플레이부로 전송되며, 별도로 프레임메모리로 궤환된다.
이와 같은 부호화장치 및 복호화장치는 프레임간 동보상 DPCM 방식을 채택하여 동화상을 부호화 및 복호화하기 위한 장치이다. 따라서, 부호화하고자 하는 화면이 정지화상이거나 또는 동화상중 화면내 부호화(Intra Frame Coding)인 경우에는 전술한 제1도 부호화장치 및 제2도 복호화장치의 일부, 즉 제1도에 나타낸 부호화장치의 N × N 변환부(11), 양자화부(12) 및 가변장부호화부(13)로 구성되는 화면내부호화기(intraframe encoder)와, 제2도에 나타낸 복호화장치의 가변장복호화부(21), 역양자화부(22), 및 N × N 역변환부(23)로 구성되는 화면내복호화기(intraframe decoder)만이 필요하다. 예컨데, 기존의 필름대신 디스크나 반도체메모리를 사용하는 전자카메라, 혹은 컴퓨터에 정지화를 기록하는 장치에서는 전술한 동작부들로 구성되는 화면내 부호화장치 및 복호화장치가 사용되고 있다. 그런데, 정지화의 경우 화면내의 블럭들(intra blocks)간에 상호 유사한 패턴을 갖는 블럭들이 흔히 존재하게 된다. 예컨데, 화면의 배경으로 하늘이나 바다 등이 나타나 있는 경우 화면내 이웃하는 다수의 블럭들이 거의 유사한 데이타패턴을 갖게 된다.
그러나, 종래의 화면내 부호화장치 및 복호화장치는 정지화에 대해 전술한 바와 같은 화면내 블럭들간의 상관관계를 활용하지 못하므로 인해 전송데이타를 압축하는데 한계가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 영상신호의 화면내 부호화에 있어서, 화면내 블럭들간의 상관관계를 이용하여 서로 유사한 데이타패턴을 갖는 화면내 블럭간의 소정 변위벡터를 추정하고 그 차이신호를 화면내 부호화하므로써 전송데이타를 더욱 압축시킬수 있는 화면내 부호화 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 영상신호의 화면내 복호화에 있어서, 전술한 화면내 블럭들간의 상관관계를 이용한 화면내 부호화방식에 의해 부호화된 영상데이타를 복호화하는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
이와 같은 본 발명의 목적은, 입력되는 정지화상 또는 동화상의 영상 프레임을 소정 크기의 블럭들로 분할하여 화면내 부호화(intraframe coding)하는 방식에 있어서, 현재 프레임의 부호화된 블럭들로 재구성된 공간영역 프레임데이타에 대해 소정의 검색영역을 설정하는 단계; 상기 프레임내 현재 부호화할 블럭과 가장 유사한 패턴의 블럭을 상기 검색영역에서 추정하여 이 현재블럭과 상기 유사블럭간의 변위벡터를 산출하는 단계; 상기 재구성된 공간영역 프레임데이타에서 상기 산출된 변위벡터에 대응하는 블럭데이타를 독출하여 변위보상하는 단계; 상기 프레임내 현재 부호화할 블럭데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타간의 차분데이타(블럭 DPCM)를 산출하는 단계; 상기 부호화할 블럭데이타와 상기 차분데이타를 비교하여 전송데이타의 모드를 결정하는단계; 상기 결정된 모드에 따라 상기 부호화할 블럭데이타와 상기 차분데이타중 하나를 프레임내 부호화하는 단계; 상기 부호화된 데이타를 공간영역데이타로 복원하는 단계; 및 상기 결정된 모드에 따라, 상기 복원단계에서 얻어지는 소정의 데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타를 가산하여 얻어지는 소정의 블럭데이타를 순차적으로 저장하여 상기 프레임데이타를 재구성하는 단계를 포함하는 화면내 부호화방식에 의하여 달성된다.
본 발명의 다른 목적은, 정지화상 또는 동화상의 영상프레임이 블럭 DPCM을 이용하여 화면내 부호화된 데이타를 복호화하는 방식에 있어서, 상기 본 발명에 따른 화면내 부호화방식에 의해 부호화된 데이타가 입력되는 단계; 상기 화면내 부호화된 데이타를 공간영역의 데이타로 복원하는 단계; 상기 복원된 공간영역의 데이타로 재구성된 복호중인 현재프레임데이타에서 상기 변위벡터에 대응하는 블럭데이타를 독출하여 변위보상하는 단계; 및 상기 모드데이타에 따라, 상기 복원된 데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타를 가산하여 소정의 블럭데이타를 산출하며, 이를 순차적으로 저장함으로써 상기 프레임데이타를 재구성하는 단계를 포함하는 화면내 복호화방식에 의하여 달성된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 바람직한 화면내 부호화장치의 일 실시예를 나타낸다. 제3도의 장치는 한 화면의 영상데이타를 N × N의 블럭으로 분할하는 N × N 블럭분할부(31)와, 이 블럭분할된 블럭데이타를 직교변환하는 N × N 변환부(32)와, 변환계수를 양자화하는 양자화부(33)와, 양자화계수를 가변장부호화하는 가변장부호화부(34)로 구성된 통상의 화면내부호화장치와, 야자화부(33)에서 출력되는 양자화계수를 역양자화하는 역양자화부(35)와, 역양자화된 변환계수를 공간영역의 데이타로 역변환하는 N × N 역변환부(36)와, 변위보상부(40)로부터 궤환되는 변위보상된 데이타와 이 역변환된 블럭 데이타들을 가산하는 가산기(A2)와, 이 가산기(A2)로부터의 이미 화면내부호화되어 공간영역데이타로 복원된 블럭들의 데이타들로 재구성되는 현재화면을 저장하는 프레임메모리(37)와, 프레임메모리(37)의 현재화면데이타내 이미 화면내부호화되어 복원된 블럭들에 대해 소정의 검색영역을 설정하는 검색영역설정부(38)와, 이 소정의 검색영역내에서 현재 부호화할 블럭이 가장 유사한 패턴의 블럭위치를 찾아 동일화면내 현재 부호화할 블럭에 대한 상기 유사패턴블럭의 상대적인 위치를 변위벡터(displacement vector)로서 산출하는 변위추정부(39)와, 이 추정된 변위벡터에 따라 프레임메모리(37)로부터 해당블럭의 데이타를 독출하여 변위보상하는 변위보상부(40)와, 현재 부호화할 블럭의 PCM(Pulse Code Modulation) 데이타와 변위보상부(40)에서 출력되는 변위보상된 블럭 PCM 데이타 간의 차를 구하여 블럭 DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 데이타를 출력하는 가산기(A3; 보다 정확하게는 '감산기')와, 현재 부호화할 블럭의 PCM 데이타와 가산기(A3)에서 출력되는 블럭 DPCM 데이타를 비교하여 소정의 모드를 결정하는 모드결정부(41)와, 모드결정부(41)로부터의 모드데이타(M)와 변위추정부(39)로부터의 변위벡터(DV)를 결합하는 모드/변위결합부(42)를 구비하는, 본 발명에 의해 새로이 제안된, 화면내 블럭들간의 상관관계에 따른 블럭 DPCM을 구하여 화면내 부호화하기 위한 구성들로 이루어진다.
이러한 구성들로 이루어진 제3도 화면내 부호화장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. 제3도를 참조하면, 먼저 정지화의 부호화 또는 동화중에서 화면내 부호화를 위한 프레임데이타가 입력되면, N × N 블럭분할부(31)는 입력되는 프레임데이타를 N × N 화소들로 구획된 블럭을 갖는 다수의 블럭들로 분할한다. 제1가산기(A1; 엄밀하게는 '감산기')는 N × N 블럭분할부(31)에서 공급되는 블럭데이타와 변위보상부(40)로부터 궤환되는 변위보상된 블럭데이타를 감산하여 그 차이신호를 출력한다. 이때, 궤환되는 변위보상된 블럭데이타는 데이타가 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 제1가산기(A1)의 출력데이타는 N × N 변환부(32)에서 직교변환되어 주파수대역의 변환계수로 변환되고, 이 변환계수는 양자화부(33)에서 소정 대표값들로 양자화된 다음, 가변장부호화부(34)에서 가변장부호화되어 전송된다.
한편, 양자화부(33)에서 궤환되는 양자화데이타는 역양자화부(35)로 입력된다. 역양자화부(35)는 이 양자화데이타를 주파수영역의 변환계수로 역양자화하고, N × N 역변환부(36)는 역양자화부(35)로부터의 주파수영역의 변환계수를 공간영역의 영상데이타로 복원한다. 이 N × N 역변환부(36)의 출력데이타는 전술한 제1가산기(A1)의 출력데이타에 상응하는 재생오차데이타로서, 제2가산기(A2)에서 변위보상부(40)로부터의 궤환데이타와 가산된다. 이때, 이 궤환데이타는 전술한 제1가산기(A1)에서와 마찬가지로 소정의 블럭데이타이거나 데이타가 전혀 없을 수 있다. 제2가산기(A2)에서 출력되는 블럭데이타는 프레임메모리(37)로 전송되고, 프레임메모리(37)는 이와 같이 복원되는 공간영역의 블럭데이타들로 재구성되는 현재프레임을 저장한다. 그러면, 검색영역설정부(38)는 프레임메모리(37)에 저장된 현재프레임데이타의 이미 화면내 부호화되어 복원된 블럭들에 대해 소정의 검색영역(SA; search area)을 설정한다. 제4도를 참조하면, 이 검색영역은 현재 부호화할 블럭(B1)과 동일프레임내의 주위영역으로서 부호화중인 현재프레임내 이미 부호화된 블럭들에 대해 설정된다. 그러면, 변위추정부(39)는 N × N 블럭분할부(31)로부터 공급되는 현재 부호화할 블럭(B1)과 가장 유사한 패턴을 갖는 블럭(B2)를 전술의 검색영역설정부(38)에서 설정된 검색영역에서 추정하여 그 블럭(B2)과 현재 블럭(B1)간의 프레임내 상대적 위치를 추정하여 변위벡터(DV)를 산출한다. 덧붙여 본 발명에 의한 변위벡터(DV; displacement vector)는, 연속하는 프레임간 시간적 상관관계에 따른 움직이는 피사체의 상대적 위치를 산출하는 움직임벡터(MV; motion vector)와는 달리, 동일 프레임내 블럭들간의 공간적 상관관계에 따른 유사패턴의 블럭간의 상대적 위치를 의미한다. 이때, 변위벡터를 산출하는데는 제곱평균오차 또는 절대값평균오차를 사용한다. 변위보상부(40)는 변위추정부(39)로부터 변위벡터를 공급받아 프레임메모리(37)에 저장된 현재프레임데이타에서 변위벡터에 해당하는 블럭, 즉 부호화할 블럭(B1)과 가장 유사한 패턴의 블럭(B2)을 독출하여 변위보상한다. 이와 같이 구해진 유사패턴 블럭(B2)데이타는 제3가산기(A3)에서 동일프레임내 부호화할 블럭(B1)의 PCM 데이타와 감산되어 블럭 DPCM 데이타를 산출한다. 또한, 변위보상부(40)의 출력 데이타는 제1스위치(SW1)를 거쳐 제1가산기(A1)로 인가되고, 제2스위치(SW2)를 거쳐 제2가산기(A2)로 인가된다. 따라서, 변위보상부(40)의 출력 데이타는 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)의 온/오프상태에 따라 제1가산기(A1) 및 제2가산기(A2)로 전송 또는 차단된다. 한편, 모드결정부(41)는 제3가산기(A3)에서 공급되는 블럭 DPCM데이타와 N × N 블럭분할부(31)에서 공급되는 현재블럭(B1)의 PCM데이타를 비교한다. 이때 2개 데이타의 비교대상은 에너지레벨의 크기로서, 비교결과 에너지가 작은 쪽 데이타의 특성에 해당하는 모드로 결정한다. 즉, 모드결정부(41)는 제3가산기(A3)의 DPCM데이타와 현재블럭의 PCM 데이타를 비교하여, PCM 데이타의 에러지레벨이 DPCM 데이타의 에너지레벨보다 작은 경우, PCM 모드로 결정하고 모드데이타(M)로서 1을 출력한다. 이와 같은 모드결정부(41)의 모드 데이타에 따라 전술한 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)의 온/오프상태가 제어된다. 모드데이타가 0일 때, 즉 PCM모드일 때, 제1 및 제2스위치는 오프상태로 되어 제1 및 제2가산기(A1, A2)에 궤환데이타가 공급되지 않도록 한다. 또한, 모드데이타가 1일 때, 즉 DPCM모드일 때, 제1 및 제2스위치는 온상태로 되어 제1 및 제2가산기에 궤환데이타를 각각 공급한다. 한편, 모드/변위결합부(42)는 모드결정부(41)로부터의 모드데이타(M)와 변위추정부(39)로부터의 변위벡터(DV)를 결합하여 모드/변위데이타(M/D)를 출력한다. 모드/변위데이타(M/D)는 각 모드에 따라 데이타구성을 달리한다. PCM모드인 경우, 모드/변위데이타는 모드데이타(M) 0만을 가지며, 변위벡터는 존재하지 않는다. DPCM모드인 경우, 모드/변위데이타는 모드데이타(M)1과 변위추정부(39)에서 산출되는 변위벡터(DV)로 이루어진다. 이와 같이, 제3도의 화면내 부호화장치에서 가변장부호화부(34)는 모드에 따라 가변장부호화된 PCM 데이타 또는 DPCM 데이타를 채널로 전송하고, 모드/변위결합부(42)는 모드상태 및 변위벡터를 나타내는 모드/변위데이타(M/D)를 채널로 전송한다. 이 채널전송된 부호화된 영상데이타는 수신측의 복호화장치로 공급된다.
요약하면, 본 발명에 의해 제안된 화면내 부호화장치는 제3도의 신규 구성들에 의해 동일화면내 블럭들간의 공간적 상관관계에 따라 전술한 바와 같이 블럭 DPCM 데이타를 산출하며, 이 블럭 DPCM 데이타의 에너지가 현재 부호화할 블럭 PCM 데이타의 에너지보다 작으면 이 블럭 DPCM 데이타를 통상의 화면내부호화하여 전송하고, 동시에 모드/변위벡터가 결합된 패킷을 전송하므로써 입력되는 정지화상 및 동화상의 프레임내 부호화시 통상의 화면내 부호화시보다 데이타를 더욱 압축하게 된다. 본 발명에 의해 제안된 화면내부호화장치는 동일프레임내 블럭들간의 공간적 상관관계가 클수록(즉, 동일프레임내 블럭들간에 유사한 데이타패턴이 많으수록) 종래의 화면내 부호화방식보다 현저한 데이타압축효과를 제공한다.
제5도는 제3도의 화면내 부호화장치에 의해 부호화된 데이타를 복호하기 위한 본 발명의 화면내 복호화장치의 바람직한 일실시예를 나타낸다. 제5도의 장치는, 부호화된 영상데이타를 가변장복호화하여 양자화계수를 출력하는가변장복화부(51)와, 양자화계수를 역양자화하는 역양자화부(52)와, 역양자화된 변환계수를 공간영역의 영상데이타로 역변환하는 N × N 역변환부(53)로 이루어진 통상의 화면내복호화장치와, 제3도 부호화장치에서 전송되는 모드/변위데이타(M/D)를 공급받아 모드데이타(M)와 변위벡터(DV)로 분리하여 출력하는 모드/변위분리부(54)와, 입력되는 변위벡터(DV)에 따라 현재프레임데이타를 저장하는 프레임메모리(37)에서 해당되는 블럭데이타를 독출하여 변위보상하는 변위보상부(55)와, 모드/변위분리부(54)로부터의 모드데이타(M)에 따라 변위보상부(55)로부터의 변위보상된 블럭데이타를 가산기(A1)로 선택적으로 공급하는 스위치(SW)와, N × N 역변호나부(53)의 출력데이타에 스위치(SW)로부터의 블럭데이타를 가산하여 복원된 블럭데이타(Vs)를 출력하는 가산기(A1)와, 가산기(A1)의 출력데이타가 궤환되어 재구성되는 공간영역의 현재프레임데이타를 저장하는 프레임메모리(56)를 구비하는, 본 발명에 의해 새로이 제안되어 제3도 화면내부호화장치에 의해 부호화된 블럭 DPCM데이타를 복호하기 위한 구성들로 이루어진다.
이러한 구성들로 이루어진 제5도 화면내복호화장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. 제5도를 참조하면, 부호화장치에서 부호화된 영상데이타는 가변장복호화부(51)에서 가변장부호화의 역과정을 통하여 양자화계수로 복호화되고, 이 양자화계수는 역양자화부(52)에서 주파수영역의 변환계수로 역양자화되고, 이 주파수영역의 변환계수는 N × N 역변환부(53)에서 공간영역의 영상데이타로 복원된다. 이 복원된 공간영역의 영상데이타는 제3도 장치에 구비된 제1가산기(A1)의 출력신호에 상응하는 블럭 DPCM 데이타이거나 블럭 PCM 데이타이다.
한편, 모드/변위분리부(54)는 제3도 화면내부호화장치에서 전송되는 모드/변위데이타(M/D)로부터 모드데이타(M)와 변위벡터(DV)를 각각 분리하여 출력한다. PCM 모드인 경우, 모드/변위분리부(54)는 모드데이타로서 0을 출력하고, 변위데이타는 존재하지 않는다. 그러면, 모드데이타에 따라 스위칭동작이 제어되는 스위치(SW)는 오프상태로 되고, 이에 따라 N × N 역변화부(53)로부터의 복원된 공간영역 블럭 PCM 데이타는 가산기(A1)를 디스플레이부로 출력되며, 별도로 프레임메모리(56)에 궤환되어 저장된다.
반면에 DPCM 모드인 경우, 모드/변위분리부(54)는 모드데이타로서 1을 출력하고, 변위데이타로는 제3도 화면내부호화장치의 변위추정부(39)에서 산출된 변위벡터(DV)를 출력한다. 그러면, 변위보상부(55)는 프레임메모리에 저장된 프레임데이타에서 변위 벡터(DV)에 대응하는 블럭데이타를 독출하여 변위보상하고, 이 변위보상된 블럭데이타를 스위치(SW)를 거쳐 가산기(A1)로 공급한다. 이때, 스위치(SW)는 모드데이타가 1이므로 온상태로 되어 변위보상부(55)의 출력데이타를 가산기(A1)로 전송한다. 그러면, 가산기(A1)는 N × N 역변환부(53)로부터의 복원된 공간영역의 블럭 DPCM 데이타와 변위보상부(55)로부터 공급되는 변위보상된 블럭데이타를 가산하여 출력하며, 이 출력데이타는 현재프레임데이타를 재구성하는 프레임메모리(56)에 저장됨과 동시에 디스플레이부로 전송된다. 이로써, 제5도의 장치는 제3도 화면내부호화장치에 의해 부호화된 영상데이타를 화면내부호화하기 이전의 영상데이타로 정확하게 복원한다.
제6도에는 화면내 블럭들간에 변위벡터를 구하는 보다 단순한 방법이 도시되어 있다. 제6도의 (a)를 참조하면, 제3도의 검색영역설정부(38)는 이미 부호화되어 프레임메모리(37)에 공간영역데이타로 재구성되어 저장된 현재프레임의 블럭들중에서, 현재 부호화하고자 하는 블럭(E)과 인접한 블럭들(A,B,C,D)로 검색영역을 설정한다. 이어서, 변위추정부(39)는 현재프레임의 부호화할 블럭(E)과 인접한 블럭들(A,B,C,D)간에 에너지레벨의 차를 구한다. 즉, 제6도의 (b)에 도시된 바와 같이 블럭E와 블록A, 블록E와 블록B, 블록E와 블록C, 블록E와 블럭D간의 각 에너지차인 EE-A,EE-b,EE-c, E를 산출한다. 이때, 부호화할 블럭(E)에 대해 인접한 블럭이 4개이므로 각각의 변위데이타는 2비트로 표현이 가능하다. 제6도의 (b)에는 DPCM모드에서 부호화할 블럭(E)과 인접블럭들간의 변위를 2비트로 나타낸 변위데이타가 표시되어 있다. 전술한 변위 추정부(39)는 4개의 블럭간 에너지차(EE-A,EE-B,EE-C,E)중에서 가장 작은 에너지차를 선택하여 이에 해당하는 2비트 변위데이타를 출력한다. 그러면, 변위보상부(40)는 이 변위데이타에 따라 프레임메모리(37)에서 부호화할 블럭과 에너지차가 가장 작은 블럭을 독출하여 변위보상한다. 그런 다음, 모드결정부(41)는 전술한 바와 같이 부호화할 블럭의 PCM데이타의 에너지레벨과, 부호화할 블럭과 유사한 패턴의 블럭간의 차인 DPCM 데이타의 에너지레벨을 비교하여 PCM모드 또는 DPCM 모드를 결정한다. 모드가 결정되면 모드/변위결합부(42)는 모드데이타와 변위벡터데이타를 결합하여 출력한다. 이와 같이 부호화장치에서 전송되는 모드/변위데이타는 제6도의(b)에 표시되어 있는 바와 같은 데이타 형태를 갖는다. PCM 모드에서는 모드데이타 0만 전송되고, DPCM 모드데이타 1과 변위벡터가 결합되어 전송된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의해 제안된 영상데이타의 프레임내 부호화 및 복호화방식은, 정지화상 또는 동화상의 영상프레임을 프레임내 부호화/복호화하는데 있어서, 동일프레임내의 현재 부호화할 블럭과 인접하며 가장 유사한 데이타패턴을 갖는 부호화된 블럭간의 상관관계를 이용하여 블럭 DPCM 데이타를 화면내부호화/복호화하므로써 데이타를 보다 더 압축하며, 이를 정확하게 복원하는 효과를 제공한다. 특히, 상기 블럭 DPCM을 산출하는 블럭간의 공간적 상관관계가 클수록 본원발명에 의한 화면내부호화장치의 종래에 비해 현저한 데이타압축효과를 제공한다.

Claims (21)

  1. 입력되는 정지화상 또는 동화상의 영상프레임을 소정크기의 블럭들로 분할하여 화면내 부호화(intraframe coding)하는 방법에 있어서, 현재프레임의 부호화된 블럭들로 재구성된 공간영역 프레임데이타에 대해 소정의 검색영역을 설정하는 단계; 상기 프레임내 현재 부호화할 블럭과 가장 유사한 패턴의 블럭을 상기 검색영역에서 추정하여 이 현재블럭과 상기 유사블럭간의 변위벡터를 산출하는 단계; 상기 재구성된 공간영역 프레임데이타에서 상기 산출된 변위벡터에 대응하는 블럭데이타를 독출하여 변위보상하는 단계; 상기 프레임내 현재 부호화할 블럭데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타간의 차분데이타(블럭 DPCM)를 산출하는 단계; 상기 부호화할 블럭데이타와 상기 차분데이타를 비교하여 전송데이타의 모드를 결정하는 단계; 상기 결정된 모드에 따라 상기 부호화할 블럭데이타와 상기 차분데이타중 하나를 프레임내 부호화하는 단계; 상기 부호화된 데이타를 공간영역데이타로 복원하는 단계; 및 상기 결정된 모드에 따라, 상기 복원단계에서 얻어지는 소정의 데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타를 가산하여 얻어지는 소정의 블럭데이타를 순차적으로 저장하여 상기 프레임데이타를 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모드결정단계에서 결정된 모드를 나타내는 데이타와 상기 변위벡터산출단계에서 산출된 변위벡터를 하나의 데이타패킷으로 결합하여 출력하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 부호화방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 검색영역설정단계는 상기 프레임내의 프레임데이타에서 이미 부호화된 블럭들중 현재 부호화할 블럭과 인접한 블럭들을 검색영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모드결정단계는 상기 현재 부호화할 블럭데이타의 에너지크기와 상기 차분데이타의 에너지크기를 비교하는 단계; 및 상기 비교결과, 부호화할 블럭데이타의 에너지가 상기 차분데이타의 에너지보다 작으면 제1모드로 결정하고, 상기 차분데이타의 에너지가 상기 부호화할 블럭데이타의 에너지보다 작으면 제2모드로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화방법.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 프레임내 부호화단계는 상기 모드결정단계에서 제1모드가 결정되면 현재 부호화할 블럭데이타를 부호화하고, 상기 모드결정단계에서 제2모드가 결정되면 상기 차분데이타를 부호화하는 것을 특징으로하는 부호화방법.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 프레임데이타를 재구성하는 단계는 상기 모드결정단계에서 제1모드가 결정되면 부호화된 현재블럭데이타가 복원되어 저장되므로써 재구성되고, 상기 모드결정단계에서 제2모드가 결정되면 상기 복원된 차분데이타와 변위보상된 블럭데이타가 가산되어 저장되므로써 재구성되는 것을 특징으로 하는 부호화방법.
  7. 정지화상 또는 동화상의 영상프레임이 블럭 DPCM을 이용하여 화면내 부호화된 데이타를 복호화하는 방법에 있어서, 상기 제1항의 방법에 의해 부호화된 데이타가 입력되는 단계; 상기 화면내 부호화된 데이타를 공간영역의 데이타로 복원하는 단계; 상기 부호화된 입력데이타에서 모드데이타와 변위벡터를 분리하여 출력하는 단계; 상기 복원된 공간영역의 데이타로 재구성된 복호중인 현재프레임데이타에서 상기 변위벡터에 대응하는 블럭데이타를 독출하여 변위보상하는 단계; 및 상기 모드데이타에 따라, 상기 복원된 데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타를 가산하여 소정의 블럭데이타를 산출하며, 이를 순차적으로 저장함으로써 상기 프레임데이타를 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 모드데이타를 분리하는 단계는 상기 복원되는 데이타가 소정의 한 블럭에 대해 부호화된 데이타일 때 소정의 제1모드데이타를 출력하고, 상기 복원되는 데이타가 소정의 한 블럭과 이와 유사한 패턴을 갖는 블럭간의 차분데이타일 때 소정의 제2모드 데이타를 출력하는 것을 특징으로 하는 복호화방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 모드데이타에 따라 소정의 블럭데이타를 산출하는 단계는 상기 제1모드일 때 상기 복원되는 블럭데이타를 출력하고, 상기 제2모드일 때 상기 복원되는 블럭데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타를 더하여 출력하는 것을 특징으로 하는 복호화방법.
  10. 입력되는 정지화상 또는 동화상의 영상프레임을 소정 크기의 블럭들로 분할하여 화면내 부호화(intraframe coding)하는 장치에 있어서, 상기 블럭단위로 현재프레임의 부호화된 블럭데이타들을 공급받아 재구성되는 공간영역 프레임데이타를 저장하는 메모리 수단; 상기 메모리수단에 재구성된 프레임데이타에 대해 소정의 검색영역을 설정하는 수단; 현재 부호화할 블럭데이타를 공급받아 이와 가장 유사한 패턴의 블럭을 상기 검색영역에서 추정하여 현재 부호화할 블럭에 대한 상기 유사패턴 블럭의 상대적 위치를 변위벡터로서 산출하는 수단; 상기 변위벡터를 산출하는 수단으로부터 공급되는 변위벡터에 따라 상기 메모리수단에서 상기 유사패턴의 블럭데이타를 독출하여 변위보상하는 변위보상수단; 현재 부호화할 블럭데이타와 상기 변위보상된 블럭데이타간의 차분데이타(블럭 DPCM)를 산출하는 수단; 상기 부호화할 블럭데이타와 상기 차분데이타를 비교하고, 비교결과에 따른 소정의 모드를 결정하는 수단; 상기 모드결정수단으로부터의 모드에 따라 상기 부호화할 블럭데이타와 상기 차분데이타중 하나를 프레임내 부호화하는 수단; 상기 프레임내 부호화된 데이타를 공간영역데이타로 복원하는 수단; 및 상기 모드결정수단으로부터의 모드에 따라, 상기 복원수단의 출력데이타 또는 복원수단의 출력데이타와 상기 변위보상수단의 출력데이타를 가산한 데이타를 상기 메모리수단으로 출력하는 가산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 검색영역설정수단은 상기 메모리수단에 저장된 현재프레임내의 프레임데이타에서 이미 부호화된 블럭들 중 현재 부호화할 블럭과 인접한 블럭들을 검색영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 모드결정수단은 상기 부호화할 블럭데이타의 에너지크기와 상기 차분데이타의 에너지 크기를 비교하는 수단; 및 상기 비교수단에서 부호화할 블럭데이타의 에너지크기가 차분데이타의 에너지크기보다 작은 경우 소정의 제1모드데이타를 출력하고, 차분데이타의 에너지크기가 부호화할 블럭데이타의 에너지크기보다 작은 경우 소정의 제2모드데이타를 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 부호화할 블럭데이타가 한 입력단으로 인가되고 출력단이 상기 프레임내 부호화수단의 입력단에 연결된 가산기(A1); 상기 변위보상수단의 출력단과 일측단자가 연결되고, 상기 가산기(A1)의 다른 입력단과 타측단자가 연결되며 상기 모드결정수단의 출력신호에 따라 온/오프되는 제1스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1스위치는 상기 모드결정수단의 출력신호가 제1모드데이타이면 오프상태로 되고, 제2모드데이타이면 온상태로 되는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  15. 제10항에 있어서, 일측단자는 상기 변위보상수단의 출력단에 연결되고 타측단자는 상기 가산수단의 입력단에 연결되어 상기 모드결정수단의 출력신호에 따라 온/오프되는 제2스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2스위치는 상기 모드결정수단의 출력신호가 제1모드데이타이면 오프상태로 되고, 제2모드데이타이면 온상태로 되는 것을 특징으로 한는 부호화장치.
  17. 제10항에 있어서, 상기 모드결정수단으로부터의 소정의 모드데이타와 상기 변위벡터를 산출하는 수단으로부터의 소정의 변위벡터를 결합하여 전송채널로 전송하는 모드/변위벡터결합수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화장치.
  18. 정지화상 또는 동화상의 영상프레임이 블럭 DPCM을 이용하여 화면내 부호화된 데이타를 복호화하는 장치에 있어서, 제10항의 장치에 의해 화면내 부호화된 데이타가 입력되는 입력단; 상기 입력단을 통해 인가되는 데이타를 공간영역의 데이타로 복원하는 수단; 상기 제10항의 부호화장치에서 전송된 데이타로부터 모드데이타와 변위벡터를 분리하여 출력하는 수단; 상기 복원수단으로부터의 복호화된 블럭데이타들을 순차적으로 저장하여 현재프레임의 프레임데이타를 재구성하는 메모리수단; 상기 메모리수단의 현재프레임데이타에서 상기 분리수단으로부터의 변위벡터에 해당하는 블럭데이타를 독출하여 변위보상하는 변위보상수단; 및 상기 복원수단의 출력데이타에 대해 상기 변위보상수단의 출력데이타를 상기 분리수단으로부터의 모드데이타에 따라 선택적으로 가산하여 상기 메모리수단으로 출력하는 가산수단을 포함하는 것을 특징으로 하느 보호화장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 분리수단은 상기 복원되는 데이타가 소정의 한 블럭에 대해 화면내 부호화된 데이타일 때 소정의 제1모드데이타를 출력하고, 상기 데이타가 소정의 한 블럭과 변위보상된 블럭간의 차분데이타일 때 소정의 제2모드데이타를 출력하는 것을 특징으로 하는 복호화장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 가산수단은 상기 변위보상수단으로부터의 변위보상된 블럭데이타를 상기 분리수단으로부터의 모드데이타에 따라 선택적으로 출력하는 스위치; 및 상기 복원수단으로부터의 복원된 공간영역데이타에 상기 스위치로부터의 데이타를 가산하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 스위치는 상기 분리수단으로부터 제1모드데이타이면 인가되면 오프상태로 되고, 제2모드데이타가 인가되면 온상태로 되는 것을 특징으로 하는 복호화 장치.
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