KR0178205B1 - 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이브 렛 변환된 소정 크기의 각 블록을 복수의 부블럭으로 분할하고, 그 분할된 소정 크기의 각 부블럭들을 그 주파수 대역을 고려하여 복수의 벡터 블록으로 재분할한 다음 그 변환계수의 위치에 따라 서로 다른 복수의 코드 테이블을 통해 벡터 양자화함으로서, 효율적인 벡터 양자화를 실현할 수 있도록 한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 현재의 입력 프레임과, 이 현재 프레임 및 이전 프레임간의 움직임 추정 보상을 통해 예측 프레임을 생성하는 예측 프레임 발생수단으로 부터의 예측 프레임간의 차분신호에 대해 소정의 블록단위로 코드워드를 이용하는 패턴 벡터 양자화를 수행하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 차분신호에 대해 웨이브 렛 변환을 통해 공간 영역에서 주파수 영역의 변환계수들로 변환한 다음 각 변환계수 블록들을 복수의 부블럭으로 분할하는 블록 웨이브 렛 변환 수단; 각 부블럭들을 그 주파수 대역을 고려하여 각각 재분할한 복수의 벡터 블록들의 입력 패턴에 대응하는 기준 패턴들을 구비된 코드 테이블군으로 부터 조사하여 대역을 고려한 순차적인 패턴 매칭을 수행함으로서, 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 발생하는 벡터 양자화 수단; 코드 테이블군과 동일한 코드워드들을 갖는 코드 테이블군을 이용하여 벡터 양자화 수단으로 부터 제공되는 인덱스 값들을 부호화되기 이전의 원신호로 복원한 다음, 예측 프레임신호의 생성을 위해 예측 프레임 발생수단에 제공하는 블록 복원 수단; 입력 패턴들에 상응하는 인덱스 값들을 그 대역별로 순차적으로 다중화하여 전송을 위해 출력측의 전송기에 제공하는 다중화 수단을 포함한다.

또한, 본 발명에 포함되는 벡터 양자화 수단은, 복수의 벡터 블록에 상응하는 복수의 코드 테이블을 포함하는 상기 코드 테이블군; 재분할된 복수의 각 벡터 블록에 대한 각 입력 패턴에 대응하는 각각의 기준 패턴의 코드워드들을 코드 테이블군내의 대응하는 코드 테이블에서 검색하여 각 입력 패턴에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴들을 각각 결정한 다음, 그 결정된 각 기준 패턴에 대한 인덱스 값들을 각각 발생하는 복수의 패턴 매칭 블록; 복수의 패턴 매칭 블록으로부터 각각 제공되는 각 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 블록 복원 블록 및 전송기에 각각 제공하는 복수의 벡터 양자화 블록으로 구성한 것이다.

Description

웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템의 블록구성도.

제2도는 제1도의 벡터 양자화기에 대한 세부적인 블록구성도.

제3도는 (a)는 본 발명에 따라 하나의 웨이브 렛 변환 블록이 주파수 대역별로 분할되는 예를 보여주는 도면, (b)는 본 발명에 따른 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템 또는 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템에서 일예로서 하나의 웨이브 렛 변환 블록을 16개의 부블럭으로 분할하거나 4개의 부블럭으로 분할한 예를 보여주는 도면.

제4도는 종래의 전형적인 패턴 벡터 부호화 시스템의 블록구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100, 170 : 프레임 메모리 110 : 감산기

120 : 블록 웨이브 렛 변환기 130 : 벡터 양자화기

140 : 역 벡터 양자화기

150 : 역 블록 웨이브 렛 변환기 160 : 가산기

180 : 예측 프레임 발생기 190 : 멀티플렉서

1312, 1322, 1332, 1342 : 벡터 양자화 블록

1314, 1324, 1334, 1344 : 패턴 매칭 블록

1316, 1326, 1336, 1346 : 코드 테이블

본 발명은 패턴 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현재 프레임과 이전 프레임간의 차분신호를 웨이브 렛 변환하고, 그 웨이브 렛 변환된 각 블록들에 대해 코드워드를 이용하여 패턴 벡터 양자화를 수행할 수 적합하도록 한 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템에 관한 것이다.

이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 이산화된 영상신호의 전송은 아날로그 신호보다 좋은 화질을 유지할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 영상신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 특히 고품질 텔레비젼(HDTV)의 경우 상당한 양의 데이터가 전송되어야 한다. 그러나, 종래의 전송 채널의 사용가능한 주파수 영역이 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이터를 전송하기 위해서는 전송하고자 하는 데이터를 압축하여 그 전송량을 줄일 필요가 있다. 또한, 압축되는 영상신호와 오디오신호는 그들 신호의 특성상 서로 다른 부호화 기법을 통해 각각 부호화되는데, 이와같은 부호화에 있어서 오디오신호에 비해 보다 많은 양의 디지탈 데이터가 발생하는 영상신호의 압축 기법은 특히 중요한 부분을 차지한다고 볼 수 있다.

한편, 영상신호를 부호화하는데 주로 이용되는 다양한 압축기법으로서는, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.

상기한 효율적인 부호화 기법중의 하나인 대부분의 하이브리드 부호화 기법은 움직임 보상 DPCM(차분 펄스 부호 변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화, VLC(가변장 부호화) 등을 이용한다. 여기에서, 움직임보상 DPCM은 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 결정하고, 물체의 움직임에 따라 현재 프레임을 예측하여 현재 프레임과 예측치간의 차이를 나타내는 차분신호를 만들어내는 방법이다. 이러한 방법은, 예를 들어 Staffan Ericsson의 Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, COM-33, NO. 12 (1985년, 12월), 또는 Ninomiy와 Ohtsuka의 A motion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communication, COM-30, NO.1 (1982년, 1월)에 기재되어 있다.

보다 상세하게, 움직임보상 DPCM에서는 현재 프레임과 이전 프레임간에 추정된 물체의 움직임에 따라, 현재 프레임을 이전 프레임으로 부터 예측하는 것이다. 여기에서, 추정된 움직임은 이전 프레임과 현재 프레임간의 변위를 나타내는 2차원 움직임벡터로 나타낼 수 있다.

통상적으로, 물체의 화소 변위를 추정하는 데에는 여러 가지 접근방법이 있으며, 이들은 일반적으로 두개의 타입으로 분류되는데 그중 하나는 블록단위의 움직임 추정방법이고 다른 하나는 화소단위의 움직임 추정방법이며, 블록단위 움직임 추정에서는 현재 프레임의 블록을 이전 프레임의 블록들과 비교하여 최적 정합블럭을 결정한 다음, 이로 부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블록 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블록이 이동한 정도)가 추정된다.

따라서, 송신측에서는 영상신호를 전송할 때 상술한 바와같은 부호화 기법을 통해 블록단위 또는 화소단위로 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 고려해 압축 부호화하여 출력측의 버퍼에 차례로 저장하게 되며, 이와같이 저장된 부호화된 영상데이타는 채널의 요구에 부응하여 소망하는 비트 레이트로 전송채널을 통해 수신측의 복호화 시스템에 전송될 것이다.

보다 상세하게, 송신측의 부호화 시스템에서는 이산 코사인 변환(DCT) 등의 변환부호화를 이용하여 영상신호의 공간적인 중복성을 제거하고, 또한 움직임 추정, 예측 등을 통한 차분부호화를 이용하여 영상신호의 시간적인 중복성을 제거함으로서, 영상신호를 효율적으로 압축하게 된다.

그러나, 상술한 바와같은 DPCM/DCT 하이브리드 부호화 기법은 목표 비트레이트가 Mbps 급이고, 그 응용분야가 CD-ROM, 컴퓨터, 가전제품(디지탈 VCR 등), 방송(HDTV)등이며, 세계 표준화기구에 의해 표준안이 이미 완성된, 영상내의 블록단위 움직임의 통계적 특성만을 주로 고려하는 고전송율의 부호화에 관한 MPEG1,2 및 H.261 부호화 알고리즘에 주로 관련된다.

한편, 최근들어 PC의 성능 향상과 보급 확산, 디지탈 전송기술의 발전, 고화질 디스플레이 장치의 실현, 메모리 디바이스의 발달 등으로 가전제품을 비롯한 각종 기기들이 방대한 데이터를 가진 영상 정보를 처리하고 제공할 수 있는 기술중심으로 재편되고 있는 설정이며, 이러한 요구를 충족시키기 위하여 비트레이트가 kbps 급인 기존의 저속 전송로(PSTN, LAN, 이동 네트워크 등)를 통한 오디오-비디오 데이터의 전송과 한정된 용량의 저장장치로의 저장을 위해 고압축율을 가진 새로운 부호화 기술을 필요로 한다.

그러나, 상술한 바와같이, MC-DCT(움직임 보상 DCT)를 이용하여 영상신호의 시간적 및 공간적인 중복성을 제거하는 종래의 전형적인 영상 부호화 시스템은 부호화의 효율면에서 볼 때, 어느 정도의 특성을 얻을 수는 있으나, 실제적인 구현에 있어서는 그 압축율의 한계성 때문에 상기한 바와같은 고압축율을 요하는 시스템에의 적용이 곤란하다는 문제가 있다.

따라서, 상술한 바와같은 점을 고려하여 고압축율을 충족할 수 있는 기법으로서 MC-DCT를 이용한 하이브리드 기법 대신에 DCT 블록을 소정크기의 부블럭으로 분할한 다음 다수의 코드워드를 갖는 코드 테이블을 이용하여 벡터 양자화를 적용함으로서 패턴 벡터 부호화를 수행하는 패턴 벡터 부호화 시스템이 제안되고 있으며, 이러한 전형적인 통상의 패턴 벡터 부호화 시스템의 일예로서는 제4도에 도시된 바와같은 형태의 것이 있다.

동도면에 도시된 바와같이, 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템은, 프레임 메모리(10), 이산여현 변환 블록(Discrete Cosine Transform : 이하 DCT 라 약칭함)(11), 벡터 양자화(VQ) 블록(12), 패턴 매칭 블록(13) 및 코드 테이블(14)을 포함한다.

제3도에 있어서, DCT 블록(11)은, 입력측의 프레임 메모리(10)로 부터 제공되는 시간영역의 영상신호(화소 데이터)를 코사인함수를 이용하여 8 × 8 단위블럭의 주파수 영역의 DCT 변환계수로 변환한다.

그런다음, 이와같이 8 × 8 블록단위로 변환된 DCT 변환계수들은 다음단의 벡터 양자화 블록(12)으로 제공된다. 따라서, 벡터 양자화 블록(12)에서는, 전형적인 패턴 벡터 부호화를 위해, 제4도(b)에 도시된 바와같은 8 × 8 블록의 DCT 변환계수들을 다시 소정 크기의 부블럭으로 분할, 예를들면 제4도 (b)의 (a)에 도시된 바와같이, 각각의 8 × 8 크기의 DCT 변환계수 블록을 4×4 크기의 4개의 부블럭으로 분할하거나, 제4도 (b)의 (b)에 도시된 바와같이, 2×2 크기의 16개의 부블럭으로 분할한다. 여기에서는 각 DCT 블록들을 4×4 의 4개의 부블럭들으로 분할한 경우를 일예로서 설명한다.

즉, 벡터 양자화 블록(12)에서는 DCT 블록(11)으로 부터 제공되는 각 DCT 변화계수 블록을 분할하여 얻어진 각각의 부블럭(예를들면, 하나의 DCT블럭에 대한 4개의 부블럭)을 패턴 매칭 블록(13)에 제공하게 된다.

따라서, 패턴 매칭 블록(13)에서는 상기한 벡터 양자화 블록(12)으로 부터 제공되는 입력되는 각 부블럭, 즉 입력 패턴에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)를 코드 테이블(14)로 부터 검색하여 기준 패턴을 결정, 다시말해 부블럭에 상응하는 해당 입력 패턴에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴을 결정한 다음, 그 결정된 기준 패턴에 대한 인덱스(index) 값을 벡터 양자화 블록(12)으로 출력하며, 그 결과 벡터 양자화 블록(12)에서는 각각의 입력 패턴에 대응하는 인덱스 값들을 도시 생략된 전송기로 전송한다. 이때, 여기에서 이용되는 코드 테이블(14)은 영상의 트레이닝 시이퀀스를 통해 얻어진 고정된 코드워드를 갖는다.

즉, 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템에서는, 종래의 하이브리드 부호화 기법에서와 같이, MC-DCT를 이용하여 영상의 시간적, 공간적 중복성을 제거함으로서 영상신호를 압축 부호화하지 않고, 전체 영상에 대해 8×8 의 DCT 블록들을 복수개의 부블럭으로 각각 분할한 다음 그 분할된 부블럭들 각각에 대해 고정된 코드워드를 이용한 패턴 벡터 부호화를 수행함으로서, 효과적인 고압축율의 영상 부호화를 구현하고 있다.

그러나, 상술한 바와같은 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템의 경우, 고정된(또는 한정된) 코드워드에서 분할된 각 부블럭들에 대응하는 패턴을 찾게 되므로, 패턴 매칭을 위한 탐색시간이 많이 소요, 즉 DCT의 경우 그 주파수별 분포가 불특정함에도 불구하고 일률적인 벡터 양자화를 적용함으로서, 소망하는 압축률하에서의 실시간 개념의 신호처리가 곤란해 그 적용이 어렵다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이브 렛 변환된 소정 크기의 각 블록을 복수의 부블럭으로 분할하고, 그 분할된 소정 크기의 각 부블럭들을 그 주파수 대역을 고려하여 복수의 벡터 블록으로 재분할한 다음 그 변환계수의 위치에 따라 서로 다른 복수의 코드 테이블을 통해 벡터 양자화함으로서, 효율적인 벡터 양자화를 실현할 수 있는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 현재의 입력 프레임과, 이 현재 프레임 및 이전 프레임간의 움직임 추정 보상을 통해 예측 프레임을 생성하는 예측 프레임 발생수단으로 부터의 예측 프레임간의 차분신호에 대해 소정의 블록단위로 코드워드를 이용하는 패턴 벡터 양자화를 수행하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 상기 차분신호에 대한 각 픽셀 데이터들을 입력으로 하여 소정 블록단위의 웨이브 렛 변환을 통해 공간 영역에서 주파수 영역의 변환계수들로 변환한 다음 각 변환계수 블록들을 복수의 부블럭으로 분할하는 블록 웨이브 렛 변환 수단; 상기 블록 웨이브 렛 변환수단으로 부터 제공되는 상기 복수의 각 부블럭들을 그 주파수 대역을 고려하여 각각 재분할한 복수의 벡터 블록들의 입력 패턴에 대응하는 기준 패턴들을 구비된 코드 테이블군으로 부터 조사하여 대역을 고려한 순차적인 패턴 매칭을 수행함으로서, 상기 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 발생하는 벡터 양자화 수단; 상기 코드 테이블군과 동일한 코드워드들을 갖는 코드 테이블군을 이용하여 상기 벡터 양자화 수단으로 부터 제공되는 상기 인덱스 값들을 상기 블록 웨이브 렛 변환 및 패턴 벡터 부호화되기 이전의 원신호로 복원한 다음, 상기 예측 프레임신호의 생성을 위해 상기 예측 프레임 발생수단에 제공하는 블록 복원 수단; 상기 벡터 양자화 수단으로 부터 제공되는 상기 입력 패턴들에 상응하는 인덱스 값들을 그 대역별로 순차적으로 다중화하여 전송을 위해 출력측의 전송기에 제공하는 다중화 수단을 포함하고, 또한 상기 벡터 양자화 수단은, 상기 복수의 벡터 블록에 상응하는 복수의 코드 테이블을 포함하는 상기 코드 테이블군; 상기 재분할된 복수의 각 벡터 블록에 대한 각 입력 패턴에 대응하는 각각의 상기 기준 패턴의 코드워드들을 상기 코드 테이블군내의 대응하는 코드 테이블에서 검색하여 상기 각 입력 패턴에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴들을 각각 결정한 다음, 그 결정된 각 기준 패턴에 대한 인덱스 값들을 각각 발생하는 복수의 패턴 매칭 블록; 상기 복수의 패턴 매칭 블록으로부터 각각 제공되는 각 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 상기 블록 복원 블록 및 상기 출력측의 전송기에 각각 제공하는 복수의 벡터 양자화 블록으로 이루어진 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템을 제공한다.

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에서 실현하고자 하는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화는, 예를들면 웨이브 렛 변환을 통해 얻어진 변환계수의 위치에 따라 각각 벡터 양자화를 적용할 수 있는 적어도 네 개의 경로를 갖는데, 각각의 부호화 경로에는 영상의 변환계수의 위치(즉, 주파수 대역)에 상응하여 대응하는 서로 다른 코드 테이블이 구비된다. 즉, 본 발명에 따른 웨이브 렛 변환의 경우, 전형적인 DCT 변환에 비해 그 입력영상의 대역분할이 매우 뚜렸하므로, 분할된 각 대역에 대해서 서로 다른 코드 테이블을 이용해 부호화를 실현하여 그 부호화의 효율을 높이고자 한다는 데 그 가장 큰 기술적인 특징을 갖는다고 할 수 있을 것이다.

또한, 주파수 대역(또는 웨이브 렛 변환계수의 위치)을 고려한 이러한 코드 테이블의 선택적인 적용은, 예를들면 8×8 의 블록 단위(통상의 DCT 블록 단위임)로 이루어지며, 그 적용순서 또한 주파수 대역에 따라 예를들면 저역부분에서 고역부분으로 순차적으로 행해진다. 따라서, 수신측에서 수신되는 부호화된 영상 데이터는 실질적으로 송신측 부호화 시스템과 동일한 네개의 코드 테이블을 통해 각각 부호화 되기 이전의 원신호로 복원될 수 있을 것이다.

제1도는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 영상 부호화 시스템은, 제1프레임 메모리(100), 감산기(110), 블록 웨이브 렛 변환기(120), 벡터 양자화기(130), 역 벡터 양자화기(140), 역 블록 웨이브 렛 변환기(150), 가산기(160), 제2프레임 메모리(170), 예측 프레임 발생기(180) 및 멀티플렉서(MUX)(190)를 포함한다.

제1도를 참조하면, 감산기(110)에서는 움직임 보상 차분 부호화를 위한 예측 프레임 발생 블록(180)으로 부터 라인 L61을 통해 제공되는 예측된 이전 프레임신호가 라인 L10을 통해 제1프레임메모리(100)로 부터 제공되는 현재 프레임신호로 부터 감산되며, 그 결과 데이터, 즉, 차분화소값을 나타내는 차분신호는 다음단의 블록 웨이브 렛 변환기(120)로 제공된다.

그런다음, 블록 웨이브 렛 변환기(120)에 입력된 차분신호(픽셀 데이터)는 웨이브 렛 변환을 통해 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환, 즉 일련의 변환계수들로 변환되며, 또한 이와같이 변환된 주파수 영역의 웨이브 렛 변환계수들은, 일예로서 제3도(a)에 도시된 바와같이, 그 주파수 대역에 따라 4×4 크기의 4개의 부블럭으로 분할된다. 여기에서 채용되는 블록 웨이브 렛 변환기는, 이 기술분야에 이미 잘 알려진 것으로, 기저를 통한 주파수 영역으로의 변환에 있어서, DCT 에서와 같이 기저함수로서 코사인함수를 이용하는 것이 아니라 웨이브 렛 함수를 이용하는 것이다.

본 발명에서 블록 웨이브 렛 변환기법을 채용하는 것은 그 분할된 대역의 구분이 전형적인 DCT 변환기법에 비해 보다 뚜렸하기 때문이다. 따라서, 코드 테이블을 이용하는 벡터 양자화의 경우, 주파수를 고려하여 분할된 대역간의 구분이 뚜렸할 때, 서로 다른 코드 테이블을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

다음에, 웨이브 렛 변환되어 4개로 분할된 각 부블럭들은 4개의 라인(L21, L23, L25, L27)을 통해 각각 다음단의 벡터 양자화기(130)로 제공된다.

한편, 본 발명에 따른 벡터 양자화기(130)는 코드 테이블을 이용하여 벡터 양자화를 수행하는 것으로, 이러한 벡터 양자화기(130)의 동작과정에 대해서는 그 세부적인 블록구성을 보여주는 제2도를 참조하여 상세하게 설명한다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 벡터 양자화기(130)는 적어도 4개의 제1 내지 제4 벡터 양자화 부분(1310-1340)으로 구성되며, 이들 각 벡터 양자화 부분은 각각 벡터 양자화 블록(1312,1322,1332,1342), 패턴 매칭 블럭(1314, 1324, 1334, 1344) 및 코드 테이블(1316, 1326, 1336, 1346)을 구비한다. 여기에서, 각 벡터 양자화 부분들은 서로 다른 코드 테이블, 즉 웨이브 렛 변환된 주파수별 분포를 고려한 영상의 트레이닝 시이퀀스를 통해 얻어진 서로 다른 코드 테이블을 갖는다는 것을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성부재들로 구성된다.

즉, 각각 서로 대응하는 제1 내지 제4 VQ 블록(1312, 1322, 1332, 1342)과 제1내지 제4패턴 매칭 블럭(1314, 1324, 1334, 1344)들은 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 블록들이다. 따라서, 불필요한 중복기재를 피하기 위하여 하기에서는 일예로서 제1벡터 양자화 부분(1320)의 동작과정을 주로 하여 설명하고자 한다.

제2도를 참조하면, 일예로서 라인 L21 상의 4×4 크기의 LL 영역 부블럭은 제1 VQ 블록(1312)으로, 라인 L23 상의 4×4 크기의 LH 영역 부블럭은 제2 VQ 블록(1322)으로, 라인 L25 상의 4×4 크기의 HL 영역 부블럭은 제3 VQ 블록(1322)으로, 라인 L27 상의 4×4 크기의 HH 영역 부블럭은 제4 VQ 블록(1342)으로 각각 연결된다.

따라서, 라인 L21을 통해 4×4의 웨이브 렛 변환된 부블럭이 제공되면, 제1 VQ 블록(1312)에서는, 전술한 종래기술에서의 그것과 마찬가지로, 코드워드를 이용한 벡터 부호화를 위해, 일예로서 제4도(a)에 도시된 바와같은 4×4의 변환계수 부블럭들을 다시 소정 크기의 벡터 블록으로 분할, 예를들면 제3도 (b)의 (b)에 도시된 바와같이, 각각의 4×4 크기의 변환계수 블록을 2×2 크기의 벡터블럭으로 분할한다. 즉, 제1 VQ 블록(1312)에서는 전단의 블록 웨이브 렛 변환기(120)로부터 제공되는 대역별로 분할된 각 변화계수 부블럭들을 분할하여 얻어진 각각의 벡터 블록들을 제1패턴 매칭 블록(1314)에 제공한다.

따라서, 제1패턴 매칭 블록(1314)에서는 상기한 제1 VQ 블록(1312)으로부터 제공되는 각 벡터 블록, 즉 입력 패턴에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)를 제1코드 테이블(1316)로 부터 검색하여 기준 패턴을 결정, 다시말해 벡터 블록에 상응하는 해당 입력 패턴에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴을 결정한 다음, 그 결정된 기준 패턴에 대한 인덱스(index)값을 제1 VQ 블록(1312)으로 제공하며, 그 결과 제1 VQ 블록(1312)에서는 각각의 입력 패턴에 대응하는 인덱스 값들을 각 라인 L31, L33, L35, L37을 통해 다음단의 역 벡터 양자화기(IVQ)(140)와 멀티플렉서(80)로 각각 전송한다.

따라서, 상술한 바와같은 과정을 통해, 제3도(a)에 도시된 바와같은, 웨이브 렛 변환된 8×8의 블록에서 그 대역에 따라 분할된 LL영역의 부블럭은 제1벡터 양자화 부분(1310)을, LH영역의 부블럭은 제2벡터 양자화 부분(1320)을, HL영역의 부블럭은 제3벡터 양자화 부분(1330)을, HH영역의 부블럭은 제4벡터 양자화 부분(1340)을 경유하여 각각 패턴 벡터 부호화되며, 이와같은 부호화에 의거하여 생성되는 인덱스 값들은 라인 L31, L33, L35, L37 상에 각각 제공된다.

제1도를 다시 참조하면, 역 벡터 양자화기(140)와 역 블록 웨이브 렛 변환기(IBWT)(150)는 4개의 라인 L31, L33, L35, L37을 통해 제공되는 웨이브 렛 변환되어 벡터 양자화된 인덱스 값들을 부호화되기 이전의 원신호로 복원하여 가산기(160)에 제공한다. 이때, 제1도에서의 도시는 생략되었으나, 역 벡터 양자화기(140)는 역양자화시에 벡터 양자화기(130)에 구비된 4개의 코드 테이블을 공동으로 사용하도록 구성하거나 또는 입력 패턴에 대한 기준 패턴의 탐색시에 야기될 수도 있는 충돌 또는 대기(우선순위 설정) 등의 발생 가능성을 고려하여 동일한 코드워드들을 갖는 별도의 코드 테이블로 구성할 수 있다.

따라서, 역 웨이브 렛 변환기(150)에서는 라인 L41, L43, L45, L47 을 통해 상기한 역 벡터 양자화기(140)으로 부터 제공되는 복원된 영상 프레임의 각 웨이브 렛 변환계수들에 대해 움직임 추정, 보상을 위해 변환 부호화 되기 이전의 원래의 신호(픽셀 데이터)로 복원하여 제1도에 도시된 가산기(160)에 제공한다.

그런다음, 가산기(160)가 역 웨이브 렛 변환기(150)로 부터 제공되는 복원된 현재 프레임신호(차분신호)와 라인 L61을 통해 예측 프레임 발생기(180)로 부터 제공되는 예측된 이전 프레임신호를 가산하여 제2프레임 메모리(170)에 제공함으로서, 제2프레임 메모리(170)에는 복원된 현재의 프레임신호, 즉 현재 부호화를 위해 입력되는 현재 프레임신호의 바로 이전 프레임으로서 저장된다.

따라서, 이와같은 과정을 통해 제2프레임 메모리(170)에 저장되는 이전 프레임신호가 현재 부호화되는 입력 영상 데이터 바로 이전의 영상 데이터로 연속적으로 갱신된다. 이와같이 갱신되는 이전 프레임신호는 움직임 예측 및 보상을 위해 라인 L51을 통해 예측 프레임 발생기(180)에 제공되며, 이러한 일련의 과정을 통해 시간적으로 연속하는 프레임간의 시간적인 중복성이 제거된다.

다른한편, 멀티플렉서(190)에서는 라인 L31, L33, L35, L37을 통해 순차적, LL-LH-HL-HH의 순서로 입력되는 각 벡터 블록들에 대한 입력 패턴에 최적합한 기준 패턴의 인덱스 값을 순차적으로 다중화하여 도시 생략된 전송기로 제공함으로서 압축 부호화된 영상데이타의 수신측으로의 전송이 가능하게 된다. 따라서, 수신측의 복호화 시스템에서는 송신측 부호화 시스템에서와 동일한 코드워드들을 갖는 코드 테이블들을 이용하여, 순차적으로 입력되는 부호화된 영상신호를 부호화되기 이전의 원신호로 복원하게 될 것이다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 시간축상의 중복성을 제거한 차분신호에 대해 웨이브 렛 변환을 수행하고 그 주파수 대역을 고려하여 분할한 부블럭들을 서로 다른 코드워드들을 갖는 4개의 코드 테이블을 이용하여, 그 대역별로 패턴 벡터 양자화를 적용함으로서, 효율적인 양자화는 물론 양자화로 인한 수신측 복원 영상에서의 화질열화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 고속의 벡터 부호화를 실현할 수가 있다.

Claims (7)

1. 현재의 입력 프레임과, 이 현재 프레임 및 이전 프레임간의 움직임 추정 보상을 통해 예측 프레임을 생성하는 예측 프레임 발생수단으로 부터의 예측 프레임간의 차분신호에 대해 소정의 블록단위로 코드워드를 이용하는 패턴 벡터 양자화를 수행하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 상기 차분신호에 대한 각 픽셀 데이터들을 입력으로 하여 소정 블록단위의 웨이브 렛 변환을 통해 공간 영역에서 주파수 영역의 변환계수들로 변환한 다음 각 변환계수 블록들을 복수의 부블럭으로 분할하는 블록 웨이브 렛 변환 수단; 상기 블록 웨이브 렛 변환수단으로 부터 제공되는 상기 복수의 각 부블럭들을 그 주파수 대역을 고려하여 각각 재분할한 복수의 벡터 블록들의 입력 패턴에 대응하는 기준 패턴들을 구비된 코드 테이블군으로 부터 조사하여 대역을 고려한 순차적인 패턴 매칭을 수행함으로서, 상기 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 발생하는 벡터 양자화 수단; 상기 코드 테이블군과 동일한 코드워드들을 갖는 코드 테이블군을 이용하여 상기 벡터 양자화 수단으로 부터 제공되는 상기 인덱스 값들을 상기 블록 웨이브 렛 변환 및 패턴 벡터 부호화되기 이전의 원신호로 복원한 다음, 상기 예측 프레임신호의 생성을 위해 상기 예측 프레임 발생수단에 제공하는 블록 복원 수단; 상기 벡터 양자화 수단으로 부터 제공되는 상기 입력 패턴들에 상응하는 인덱스 값들을 그 대역별로 순차적으로 다중화하여 전송을 위해 출력측의 전송기에 제공하는 다중화 수단을 포함하고, 상기 벡터 양자화 수단은, 상기 복수의 벡터 블록에 상응하는 복수의 코드 테이블을 포함하는 상기 코드 테이블군; 상기 재분할된 복수의 각 벡터 블록에 대한 각 입력 패턴에 대응하는 각각의 상기 기준 패턴의 코드워드들을 상기 코드 테이블군내의 대응하는 코드 테이블에서 검색하여 상기 각 입력 패턴에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴들을 각각 결정한 다음, 그 결정된 각 기준 패턴에 대한 인덱스 값들을 각각 발생하는 복수의 패턴 매칭 블록; 상기 복수의 패턴 매칭 블록으로부터 각각 제공되는 각 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 상기 블록 복원 블록 및 상기 출력측의 전송기에 각각 제공하는 복수의 벡터 양자화 블록으로 이루어진 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 분할된 복수의 부블럭은 상기 8×8 의 웨이브 렛 변환계수 블록을 4×4 단위로 분할한 4개의 부블럭인 것을 특징으로 하는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 재분할된 복수의 벡터 블럭은 상기 각 부블럭을 2×2 단위로 재분할하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 블록 복원 수단은, 상기 벡터 양자화 수단에 구비된 상기 코드 테이블군을 이용하여 상기 패턴 벡터 부호화된 상기 인덱스 값들을 부호화되기 이전의 원래의 픽셀 데이터로 복원하는 것을 특징으로 하는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 각 코드 테이블군은 그 주파수 대역이 각각 다른 상기 복수의 벡터 블록에 각각 대응하는 4개의 코드 테이블로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템.
6. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 벡터 양자화을 위한 코드 테이블군과 상기 블록 복원을 위한 코드 테이블군은 동일한 코드워드들을 각각 갖는 복수의 코드 테이블로 구성된 별개의 코드 테이블군인 것을 특징으로 하는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 각 코드 테이블군은 그 주파수 대역이 각각 다른 상기 복수의 벡터 블록에 각각 대응하는 4개의 코드 테이블로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이브 렛 변환을 이용한 영상 부호화 시스템.