KR0174452B1 - 디지털 영상 복호화장치 - Google Patents

디지털 영상 복호화장치 Download PDF

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KR0174452B1 KR1019950003963A KR19950003963A KR0174452B1 KR 0174452 B1 KR0174452 B1 KR 0174452B1 KR 1019950003963 A KR1019950003963 A KR 1019950003963A KR 19950003963 A KR19950003963 A KR 19950003963A KR 0174452 B1 KR0174452 B1 KR 0174452B1
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Abstract

본 발명은 디지털 영상 복호화장치에 관한 것으로, 이웃 블록에 인접한 현재 블록의 블록간 경계에 위치한 경계 화소들의 평균값(B)과, 상기 현재 블록의 경계화소에 대응하는 상기 이웃 블록의 경계 화소들의 평균값(E)의 차를 연산하여, 상기 평균값의 차만큼을 상기 현재 블록의 각 화소에 보상하되, 현재 블록의 경계화소 평균값(B)과 경계부 평균값 추정부로부터 출력되는 이전 블록의 경계화소 평균값(E)의 차이가

Description

디지털 영상 복호화장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 영상 복호화장치의 개략적인 블록구성도.
제2도는 제1도의 DC 값 재조정부의 상세도.
제3도는 본 발명의 일실시예로서 데이터블록을 도시한 도면.
제4도는 종래의 전형적인 디지털 영상 부호화장치의 개략적인 블록구성도.
제5도는 종래의 전형적인 디지털 영상 복호화장치의 개략적인 블록구성도.
제6도는 종래의 전형적인 디지털 영상 복호화장치에 따른 양자화 및 역양자화로 인해 야기되는 DC 계수값의 차이로 인해 발생되는 블록킹 현상을 설명하기 위하여 제4도 및 제5도에 도시된 디지털 영상 부호화 및 복호화장치의 일부를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 35, 350, 430, 440, 470 : 가산기
15 : DCT 부 20 : 양자화부
25, 200 : 역양자화부 30, 300 : IDCT 부
40, 500 : 프레임 메모리 45 : 움직임 추정부
50, 600 : 움직임 보상부 55 : VLC 부
100 : VLD 부 400 : DC 값 재조정부
410 : 블록경계부 평균값 계산부 420 : 승산기
450 : MIN 460 : MAX
480 : 경계부 평균값 추정부 490 : DC 값 조정부
600 : 움직임 보상부
본 발명은 압축 부호화된 영상신호 데이터를 원래의 영상신호 데이터로 복원하는 디지털 영상 복호화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 영상신호 데이터의 복호화시에 발생되는 블록킹 현상(BLOCKING EFFECT)을 제거할 수 있도록 한 디지털 영상 복호화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 방대한 양의 영상신호 데이터를 제한된 채널을 통해 전송하기 위해서는 영상신호 데이터를 압축 부호화하여 전송하는 것이 필수적이다.
영상신호 데이터를 압축 부호화하는 기법에는, 이미 공지된 변환방식을 이용하여 공간 영역에서의 영상신호 데이터의 중복을 줄이기 위한 이산 코사인 변환(DISCRETE COSINE TRANSFORM; 이하 DCT라 약칭함)과, 입력되는 현재 프레임과 이전 프레임을 이용하여 움직임 벡터를 구하고 이 움직임 벡터를 통해 영상신호 데이터의 움직임을 보상하여 시간 영역에서의 영상신호 데이터의 중복을 줄이기 위한 움직임보상 차분부호화(MOTION COMPENSATED DIFFERENTIAL CODING)와, 영상신호 데이터에 포함된 각 부호의 발생빈도에 의해 빈도가 많은 것은 짧은 길이의 부호로, 빈도가 적은 것은 긴 길이의 부호로 표시하여 영상신호 데이터 자체의 중복을 줄이기 위한 가변길이 부호화(VARIABLE LENGTH CODING; 이하 VLC라 약칭함)등이 있다.
제4도는 DCT와 움직임보상 차분부호화를 이용하여 영상신호 데이터의 공간적, 시간적인 중복성을 제거함으로써, 전송하고자 하는 영상신호 데이터를 압축부호화 하는 종래의 전형적인 디지털 영상 부호화장치의 개략적인 블록구성도로서, 가산기(10, 35), DCT부(15), 양자화부(20), 역양자화부(25), IDCT부(30), 프레임 메모리(40), 움직임 추정부(45), 움직임 보상부(50) 및 VLC부(55)로 구성된다.
제4도에 있어서, 가산기(10)는 입력되는 영상신호 데이터와 움직임 보상부(50)에서 보상된 영상신호 데이터를 감산하여 DCT부(15)로 출력하고, DCT부(15)는 입력되는 시간영역의 영상신호 데이터를 주파수영역의 변환계수로 변환하며, 양자화부(20)는 DCT부(100)로부터 입력되는 변환계수로서의 영상신호 데이터에 대해 유한한 갯수의 값으로 근사화시켜 양자화한다.
그리고, 역양자화부(25) 및 역이산 코사인 변환부(INVERSE DISCRETE COSINE TRANSFORM ; 이하 IDCT부라 약칭함, 30)는 DCT부(15)와 양자화부(20)에서 변환 및 양자화된 영상신호 데이터를 움직임 보상을 위해 원래의 영상신호 데이터로 복원하고, 프레임 메모리(40)는 IDCT부(300)로부터의 복원된 영상신호 데이터와 가산기(35)를 통해 가산되는 움직임 보상된 영상신호 데이터를 이전 프레임으로 저장한다. 또한, 움직임 추정부(45)는 움직임 보상을 위해 가산기(10) 이전의 영상신호 데이터 중에 현재 프레임과 프레임 메모리(40)에 저장되어 있는 이전 프레임을 이용하여 영상의 움직임을 추정하고, 움직임 보상부(50)는 움직임 추정부(45)로부터의 움직임 추정에 따라 이전 프레임의 영상신호 데이터를 움직임 벡터 만큼 이동시켜 영상신호 데이터의 움직임을 보상하여, VLC부(55)는 움직임 보상된 영상신호 데이터에 대해 그 발생빈도에 따라 짧거나 긴 길이의 부호로 부호화한다.
상기한 바와 같은 구성부재로 이루어진 종래의 전형적인 디지털 영상 부호화 장치의 동작과정에 대하여 제4도를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 소정 블록단위로 영상신호 데이터가 입력되면, DCT부(15)에서 입력된 영상신호 데이터의 블록에 대한 평균치 및 저주파영역과 고주파영역으로 구분되므로써, 이산 코사인 변환되어 출력되고, 이산 코사인 변환된 영상신호 데이터가 양자화부(20)에서 양자화된다.
그 다음, DCT부(15)와 양자화부(20)를 통해 변환 및 양자화된 영상신호 데이터가 움직임 보상을 위해 역양자화부(200) 및 IDCT부(300)에서 원래의 영상신호 데이터로 복원되고, 이 복원된 영상신호 데이터와 움직임 보상부(50)에서 보상된 영상신호 데이터가 가산기(35)에서 가산된 다음 이전 프레임으로 프레임 메모리(40)에 저장된다.
다음에, 움직임 추정부(45)에서 가산기(10) 이전의 영상신호 데이터 중에 현재 프레임과 프레임 메모리(40)에 저장된 이전 프레임을 비교되므로써 영상의 움직임이 추정되고, 움직임 보상부(50)에서 이 움직임 추정에 따라 프레임 메모리(40)에 저장되어 있는 이전 프레임의 영상신호 데이터가 보상되며, VLC부(55)를 통해 움직임 보상된 영상신호 데이터가 그 발생빈도에 따라 짧거나 긴 길이의 부호로 부호화되어 도시 생략된 버퍼 등을 통해 수신기로 송신된다.
한편, 상술한 바와같은 디지털 영상 부호화장치를 통해 압축 부호화된 영상신호 데이터는 디지털 영상 복호화장치를 통해 디스플레이 가능한 원래의 영상신호로 복원되는데, 이와같이 압축 부호화된 영상신호 데이터를 복원하는 종래의 전형적인 디지털 영상 복호화장치의 일예로서는 제5도에 도시된 바와같은 형태의 것이있다.
제5도에 있어서, 가변길이 복호화부(100)(VARIABLE LENGTH DECODING ; 이하 VLD부라 약칭함)는 도시 생략된 버퍼 등을 통해 입력되는 압축 부호화된 영상신호 데이터에 대해 데이터 비트 자체의 중복성을 제거할 목적으로 송신측에서 그 발생빈도에 따라 짧거나 긴 길이의 부호로 부호화된 영상신호 데이터를 가변길이 부호화 이전의 영상신호 데이터로 복호화하고, VLD부(100)의 출력에 차례로 연결되는 역양자화부(200)와 IDCT부(300)는 송신측에서 IDC 및 양자화된 영상신호 데이터를 원래의 영상신호 데이터로 복원한다.
그리고, 가산기(350)는 IDCT부(300)로부터 출력되는 영상신호 데이터와 움직임 보상부(600)로부터 출력되는 움직임 보상된 영상신호 데이터를 가산하고, 프레임 메모리(500)는 최종적으로 복원된 영상신호 데이터에 대해 소망하는 영상의 디스플레이를 위해 움직임 보상에 필요한 프레임의 영상신호 데이터를 저장하며, 움직임 보상부(600)는 IDCT부(300)로부터 출력되는 영상신호 데이터의 움직임에 대하여 움직임 벡터를 추정하여 프레임 메모리(500)로부터의 이전 프레임의 신호를 움직임 벡터 만큼 영상의 움직임을 보상한다.
따라서, 상기한 바와같은 구성을 갖는 전형적인 디지털 영상 복호화장치에서 송신을 위해 압축 부호화된 영상신호 데이터를 디지털 영상 부호화 장치에서 원래의 영상신호 데이터로 복원함으로써, 모니터를 통해 소망하는 영상이 디스플레이된다.
그러나, 상기한 바와같은 종래의 전형적인 디지털 영상 복호화장치는 송신측에서 전송을 위해 영상신호 데이터를 양자화하고 수신기의 디지털 영상 복호화장치에서 이를 역양자화하는 과정에 있어서, 영상신호 데이터의 유실로 인해 발생되는 블록킹 현상이 야기되는 문제점이 있다.
여기에서, 블록킨 현상이란, 이미 잘 알려진 바와같이, 복호화된 영상신호 데이터의 블록간의 경계가 눈에 띄는 현상, 즉 블록 단위 부호화에서 화면을 잘게 나눈 것이 시청자의 눈에 띄는 현상을 말한다.
보다 상세하게, 제6도를 참조하여 상술하 바와 같은 양자화 및 역양자화로 인해 발생되는 블록킹 현상에 대해 살펴보면, 디지털 영상 부호화장치의 일부를 도시한 (a)도의 양자화부(20)에서 DCT된 영상신호 데이터를 양자화하는 경우, (b)도로부터 알 수 있는 바와같이,구간은 QF=1로 양자화 되고(여기에서 QF는 양자화부(20)의 출력임), 이와같이 양자화된 영상신호 데이터는 (c)도의 일부로서 도시된 복호화 장치내의 역양자화부(200)에서 역양자화된다.
다시 말하면, (d)도에 도시된 바와같이,QF=1은 F'=STEP으로 역양자화된다. 여기에서, F'는 역양자화부(200)의 출력이다.
상술한 바와같이, 원래의 DC 계수값, 즉 디지털 영상 부호화장치 내의 DCT부(15)로부터 출력되는 DC 계수값 F와 디지털 영상 복호화장치 내의 역양자화부(200)로부터 출력되는 DC 계수값 F'와의 차가 최대까지 날 수가 있다. 즉,이 된다. 이와같은 F와 F'의 차이가 전술한 바와 같은 디지털 영상 부호화 및 복호화장치에서 블록킹 현상을 유발시키는 요인이 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점에 착안하여 안출한 것으로, 압축 부호화된 영상신호 데이터의 복호화시에 양자화 및 역양자화로 인해 발생되는 블록킹 현상을 제거할 수 있는 디지털 영상 복호화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 움직임 보상 차분 부호화되어 입력되는 현재 프레임의 영상신호 데이터를 가변길이 복호화하고 역양자화한 다음 역이산 코사인 변환을 수행하여 원래의 영상신호 데이터로 복원하며, 이 복원된 현재 프레임의 영상신호 데이터와 프레임 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임의 영상신호 데이터를 이용하여 움직임 보상을 실행하므로써, 차분 부호화된 영상신호를 원신호로 복원하는 디지털 영상 복호화장치에 있어서, 이웃 블록에 인접한 현재 블록의 블록간 경계에 위치한 경계 화소들의 평균값과, 상기 현재 블록의 경계 화소에 대응하는 상기 이웃 블록의 경계 화소들의 평균값의 차를 연산하여, 상기 평균값의 차만큼을 상기 현재 블록의 각 화소에 보상해주는 DC 계수값 재 조정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 복호화장치를 제공한다.
본 발명의 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 영상 복호화장치의 개략적인 블록구성도이다. 동도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디지털 영상 복호화 장치는, 제5도에 도시된 종래의 복호화장치의 구성부재에, 가산기(350)와 프레임 메모리(500) 사이에 위치하며, IDCT부(300)로부터 출력되는 DC 계수값을 재조정하기 위한 DC 값 재조정부(400)를 부가하여 구성한 것에 그 주된 특징이 있는 것으로, 이러한 구성에 의해 본 발명이 목적으로 하는 바가 달성된다.
따라서, 하기는 앞에서 이미 언급한 종래의 디지털 복호화장치의 구성부재와 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성부재에 대해서는 그 구체적인 설명을 생략하고 본 발명이 특징으로 하는 DC값 재조정부(400)를 중심으로 설명한다.
제2도를 참조하면 명백히 알 수 있듯이, DC 값 재조정부(400)는 블록경계부 평균값 계산부(410), 승산기(420), 가산기(430, 440, 470, 490), MIN(450), MAX(460), 경계부 평균값 추정부(480) 및 DC 값 조정부(490)로 구성된다.
제2도에 있어서, 블록경계부 평균값 계산부(410)는 가산기(35)로부터 입력되는 영상신호 데이터 중에 이웃 블록에 인접한 현재 블록의 경계 화소들의 평균값(B)을 계산하고, 승산기(420)는 STEP과을 승산한다.
그리고, 가산기(430)는 블록경계부 평균값 계산부(410)에서 현재 블록의 경계화소들의 평균값(B)과 승산기(420)에서 승산된을 가산하고, 가산기(440)는 블록경계부 평균값 계산부(410)에서 계산된 현재 블록의 경계화소 평균값(B)과 승산기(420)에서 승산된을 감산한다.
또한, MIN(450)은 두 개의 입력단자로 입력되는 입력값을 비교하여 작은 입력값을 출력하는 것으로, 일측입력단은 가산기(430)와 접속되고 타측입력단은 경계부 평균값 추정부(480)와 접속되어, 가산기(430)으로부터의과 경계부 평균값 추정부(480)로부터 추정된 평균값(E)을 비교하여 두 개의 평균값 중에 작은 평균값을 출력한다. 여기에서, 경계부 평균값 추정부(480)는 현재 블록에 인접한 이웃 블록의 경계 화소들의 평균값(E)을 추정하여 출력한다.
MAX(460)는 두 개의 입력단자로 입력되는 입력값을 비교하여 큰 입력값을 출력하는 것으로, 일측입력단은 가산기(440)와 접속되고 타측입력단은 MIN(450)의 출력단자와 접속되어, 가산기(440)으로부터의과 MIN(450)의 출력단자로부터 출력되는 값을 비교하여 두 개의 값 중에 큰 것을 선택하여 출력한다. 또한, 가산기(470)는 MAX(460)로부터 출력되는 평균값(D)과 블록경계부 평균값 계산부(410)로부터 출력되는 이웃 블록에 인접한 현재 블록의 경계화소 평균값(B)을 감산하고, DC 값 조정부(490)는 현재 블록의 각 화소에 가산기(470)의 출력값을 각각 보상하여 프레임 메모리(500)로 출력한다.
여기에서, MIN(450)과 MAX(460)는 경계부 평균값 추정부(480)로부터 출력되는 평균값(E)이 블록경계부 평균값 계산부(410)로부터 출력되는 평균값(B)의 차이가범위로 제한하는 역할을 한다.
상기한 바와 같은 구성부재로 이루어진 본 발명의 디지털 영상 복호화장치의 동작과정에 대하여 제1,2,3도를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 송신측의 VLC부(55)에서 그 발생빈도에 따라 짧거나 긴 길이의 부호로 부호화된 영상신호 데이터가 VLD(100)를 통해 이전의 영상신호 데이터로 복원되고, 송신측에서 전송을 위해 변환 및 양자화된 영상신호 데이터가 역양자화부(200)와 IDCT부(300)를 통해 원래의 영상신호 데이터로 복원된 다음, 움직임 보상부(600)로부터 보상된 영상신호 데이터와 가산기(350)에서 가산되어 DC 값 재조정부(400)의 블록경계부 평균값 계산부(410)로 입력된다.
그 다음, 블록경계부 평균값 계산부(410)에서 이웃 블록에 인접한 현재 블록의 경계화소 평균값(B)이 계산되고, 승산기(420)에서 STEP 과이 승산된과 블록경계부 평균값 계산부(410)에서 계산된 경계화소의 평균값(B)이 가산기(430)에서 가산되어 MIN(450)의 일측입력단으로 입력된다.
한편, 프레임 메모리(500)에 저장된 인접 블록의 영상신호 데이터가 경계부 평균값 추정부(480)로 입력되어 현재 블록에 인접한 이웃 블록의 경계화소 평균값(E)이 계산된 다음, MIN(450)의 타측입력단으로 입력되면, 블록경계부 평균값 계산부(410)로부터의 평균값(B)과 경계부 평균값 추정부(480)로부터의 평균값(E)이 MIN(450)에서 비교되어 두 개의 평균값 중에 작은 평균값이 MIN(450)의 출력단으로부터 출력된다.
그 다음, 블록경계부 평균값 계산부(410)에서 계산된 이웃 블록에 인접한 현재 블록의 경계화소 평균값(B)과, 승산기(420)에서 STEP 과이 승산된이 가산기(440)에서 감산되어 MAX(460)의 일측 입력단으로 입력되고, MIN(450)의 출력단으로부터 출력되는 평균값이 MAX(460)의 타측입력단으로 입력되면, 두 개의 평균값 중에 큰 평균값(D)이 MAX(460)의 출력단으로부터 출력된다.
그리고, MAX(460)의 출력단으로부터 출력되는 평균값(D)과 블록경계부 평균값 계산부(410)로부터의 평균값(B)이 가산기(470)에서 감산되어 DC 값 조정부(490)로 입력됨으로서, DC 값 조정부(490)는 현재 블록의 각 화소를 가산기(470)의 출력값만큼 보상하여 출력하는 것이다.
일예로서 제3도에 도시된 바와같이, 도면의 C부분이 현재 복호화중인 블록이고, A, B 부분이 프레임 메모리(500)에 저장되어 있는 이전에 복호화된 이웃 블록이라고 한다면, 현재 블록의 경계화소() 8+8, 즉 16개의 평균값과 이전에 복호화된 이웃 블록의 경계화소() 8+8, 즉 16개의 평균값의 차만큼이 현재 블록의 각 화소에 보상되어 출력된다.
상술한 바와같이, DC 값 재조정부(400)의 블록경계부 평균값 계산부(410)로부터 출력되는 현재 블록의 경계화소 평균값(B)과 경계부 평균값 추정부(480)로부터 출력되는 이웃 블록의 경계화소 평규값(E)의 차이가범위로 제한된다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 영상신호 데이터의 양자화 및 역양자화시에 영상신호 데이터의 유실로 인한 블록킹 현상을 제거할 수 있으므로 보다 깨끗하고 선명한 화질을 갖는 영상을 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 움직임 보상 차분 부호화되어 입력되는 현재 프레임의 영상신호 데이터를 가변길이 복호화하고 역양자화한 다음 역이산 코사인 변환을 수행하여 원래의 영상신호 데이터로 복원하며, 이 복원된 현재 프레임의 영상신호 데이터와 프레임 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임의 영상신호 데이터를 이용하여 움직임 보상을 실행하므로써, 차분 부호화된 영상신호를 원신호로 복원하는 디지털 영상 복호화장치에 있어서; 이웃 블록에 인접한 현재 블록의 블록간 경계에 위치한 경계 화소들의 평균값(B)과, 상기 현재 블록의 경계 화소에 대응하는 상기 이웃 블록의 경계 화소들의 평균값(E)의 차를 연산하여, 상기 평균값의 차만큼을 상기 현재 블록의 각 화소에 보상해주는 DC 계수값 재 조정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 복호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 DC 계수값 재 조정 수단은; 상기 역이산 코사인 변환된 영상신호 데이터 중에 상기 현재 블록의 경계화소 평균값(B)을 계산하기 위한 블록경계부 평균값 계산수단; 상기 이웃 블록의 경계화소 평균값(E)을 계산하기 위한 경계부 평균값 추정수단; 상기 블록경계부 평균값 계산수단으로부터의 평균값(B)과 상기 평균값 추정수단으로부터의 평균값(E)의 차이가 기 설정된 소정치내로 제한되도록 하는 연산수단; 상기 기설정된 소정치내로 제한된, 상기 현재 블록의 경계 화소들의 평균값(B)과 상기 이웃 블록의 경계 화소들의 평균값(E)의 차만큼, 상기 현재 블록의 각 화소값을 보정해주는 DC 값 조정수단으로 구성된 특징으로 하는 디지털 영상 복호화장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연산수단은; STEP과을 승산하기 위한 승산기; 상기 블록경계부 평균값 계산수단으로부터의 평균값과 상기 승산기로부터의을 가산하기 위한 제1가산기; 상기 제1가산기로부터의 평균값을 일측입력단으로 입력하고 경계부 평균값 추정수단으로부터의 평균값을 타측입력단으로 입력하여 상기 두 평균값 중에 작은 평균값을 출력하기 위한 제1비교기; 상기 승산기로부터의과 상기 블록경계부 평균값 계산수단으로부터의 평균값을 가산하기 위한 제2가산기; 상기 제2가산기로부터의 평균값을 일측입력단으로 입력하고 상기 제1비교기로부터 출력되는 평균값을 타측입력단으로 입력하여 상기 두 평균값 중에 큰 평균값을 출력하기 위한 제2비교기; 상기 블록경계부 평균값 계산수단으로부터의 평균값과 상기 제2비교기로부터 출력되는 평균값을 가산하기 위한 제3가산기인 것을 특징으로 하는 디지털 영상 복호화장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 설정된 소정치는;현재 블럭 경계부 평균값-이전 블럭 경계부 평균값 인 것을 특징으로 하는 디지털 영상 복호화장치.
KR1019950003963A 1995-02-28 1995-02-28 디지털 영상 복호화장치 KR0174452B1 (ko)

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