KR0178207B1

KR0178207B1 - The high-speed pattern matching apparatus and method in vector coding system

Info

Publication number: KR0178207B1
Application number: KR1019950032854A
Authority: KR
Inventors: 윤성욱
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1999-05-01
Also published as: KR970019679A

Abstract

본 발명은 서로 다른 벡터 사이즈를 갖는 복수의 코드북을 구비하며, 소정의 크기를 갖는 기준 벡터들에 대하여 복수의 코드북을 벡터 사이즈별로 순차 탐색함으로서, 그 오차값이 최적인 기준 패턴의 고속탐색이 가능하도록 한 벡터 부호화 시스템에서의 고속 패턴 매칭 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 코드 테이블에는 벡터 사이즈와 코드북의 크기가 각각 다른 세개의 코드북을 포함하며, 8×8의 각 DCT 변환계수 블록들을 분할하여 얻어진 4×4의 입력 벡터를 이루는 각 DCT 변환계수들을 모두 가산하여 생성한 벡터 사이즈가 1인 제1군의 입력 벡터들을, 세개의 코드북중 벡터 사이즈가 1인 코드북을 조사하여 제1의 기준 패턴들을 결정하는 과정; 8×8의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 4×4의 부블럭을 이루는 DCT 변환계수 값들중 소정수의 서로 인접하는 DCT 변환계수 값들을 가산하여 생성한 벡터 사이즈가 4인 제2군의 입력 벡터들을, 결정된 제1의 기준 패턴들을 참조하여 세개의 코드북중 벡터 사이즈가 4인 다른 코드북을 조사하여 제2의 기준 패턴들을 결정하는 과정; 8×8 의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 4×4의 부블럭으로 된 제3군의 입력 벡터들을, 결정된 제2의 기준 패턴들을 참조하여 세 개의 코드북중 벡터 사이즈가 16인 또다른 코드북을 조사하여 제3의 기준 패턴들을 결정하는 과정; 및 결정된 제3의 기준 패턴들을 각 입력 벡터에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴으로 결정하는 과정을 통해 각 입력 벡터에 대응하는 기준 패턴들을 고속 탐색함으로서, 종래 기술에 비해 그 탐색시간과 계산량을 현저하게 줄여 전체 시스템 실제 구현에 있어서의 실시간 처리가 가능하도록 한 것이다.The present invention includes a plurality of codebooks having different vector sizes, and by sequentially searching a plurality of codebooks by vector sizes for reference vectors having a predetermined size, high-speed search of a reference pattern having an optimal error value is possible. The present invention relates to a fast pattern matching method and apparatus therefor, wherein the code table includes three codebooks each having a different vector size and codebook size, and each DCT transform of 8x8. The first group of input vectors having a vector size of 1, which is generated by adding all DCT transform coefficients constituting a 4 × 4 input vector obtained by dividing coefficient blocks, is examined through a codebook having a vector size of 1 among three codebooks Determining first reference patterns; The second group of the vector group having a vector size of 4, which is generated by adding a predetermined number of adjacent DCT transform coefficient values among the DCT transform coefficient values forming a 4 × 4 subblock obtained by dividing each DCT transform coefficient block of 8x8. Determining the second reference patterns by examining the input vectors with reference to the determined first reference patterns, among other codebooks having a vector size of four; Another codebook with a vector size of 16 among three codebooks, with reference to the determined second reference patterns, for a third group of input vectors of 4x4 subblocks obtained by dividing each 8x8 DCT transform coefficient block. Determining a third reference pattern by searching for; And searching the reference patterns corresponding to each input vector at a high speed by determining the determined third reference patterns as the optimal reference pattern having the lowest error value for each input vector. The computational cost is significantly reduced to enable real-time processing of the entire system implementation.

Description

Fast Pattern Matching Device and Method in Vector Coding System

제1도는 패턴 벡터 양자화 기법을 채용한 전형적인 벡터 부호화 시스템의 블록구성도.1 is a block diagram of a typical vector coding system employing a pattern vector quantization technique.

제2도는 제1도의 벡터 부호화 시스템에 채용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 패턴 매칭 장치의 블록구성도.2 is a block diagram of a fast pattern matching device according to a preferred embodiment of the present invention employed in the vector coding system of FIG.

제3도는 본 발명에 따라 서로 다른 크기를 갖는 세개의 코드북을 도시한 도면.3 shows three codebooks of different sizes in accordance with the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 프레임 메모리 120 : DCT 블록100: frame memory 120: DCT block

130 : VQ 블록 131, 133 : 가산기130: VQ blocks 131, 133: adder

132, 134, 136 : 기준 패턴 탐색 블록 140 : 코드 테이블132, 134, 136: reference pattern search block 140: code table

142, 144, 146 : 코브북142, 144, 146: Cove Book

본 발명은 패턴 벡터 양자화를 이용하는 영상 부호화 시스템에서 패턴 매칭을 수행하는 기법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 코드워드들이 구비되는 코드북의 구성을 달리함으로서, 고속의 패턴 매칭이 가능하도록 한 벡터 부호화 시스템에서의 고속 패턴 매칭 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for performing pattern matching in an image coding system using pattern vector quantization. More particularly, the present invention relates to a vector encoding that enables fast pattern matching by changing a configuration of a codebook including a plurality of codewords. A fast pattern matching device in a system and a method thereof.

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.As is well known in the art, the transmission of discrete video signals can maintain better image quality than analog signals. When a video signal composed of a series of image frames is represented in a digital form, a considerable amount of data must be transmitted, particularly in the case of high-definition television (HDTV). However, since the usable frequency range of the conventional transmission channel is limited, in order to transmit a large amount of digital data, it is necessary to compress the data to be transmitted and reduce its transmission amount. In addition, the compressed video signal and the audio signal are encoded through different coding techniques due to the characteristics of the signals. In this encoding, a video signal compression technique in which a larger amount of digital data is generated than an audio signal is particularly important. It can be said to take part.

한편, 영상신호를 부호화하는데 주로 이용되는 다양한 압축기법으로서는, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.On the other hand, as the various compression methods mainly used for encoding the video signal, the hybrid coding method combining the stochastic coding method and the temporal and spatial compression method is known to be the most efficient.

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.Most of hybrid coding schemes, which are one of the efficient coding schemes described above, use motion compensated DPCM (differential pulse code modulation), two-dimensional discrete cosine transform (DCT), quantization of DCT coefficients, VLC (variable modulation coding), and the like. Here, the motion compensation DPCM determines a motion of the object between the current frame and the previous frame, and predicts the current frame according to the motion of the object to generate a differential signal representing the difference between the current frame and the prediction value. Such methods are described, for example, in Staffan Ericsson's Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive / Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, COM-33, NO. 12 (Dec. 1985), or A motion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communication, COM-30, NO.1 (January, 1982) by Ninomiy and Ohtsuka.

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.More specifically, the motion compensation DPCM predicts the current frame from the previous frame according to the motion of the object estimated between the current frame and the previous frame. Here, the estimated motion may be represented by a two-dimensional motion vector representing the displacement between the previous frame and the current frame.

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 정합블록을 결정한 다음, 이로 부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블록 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블록이 이동한 정도)가 추정된다.In general, there are various approaches to estimating the pixel displacement of an object, and they are generally classified into two types, one of which is a motion estimation method in block units and the other is a motion estimation method in pixel units. In motion estimation, the block of the current frame is compared with the blocks of the previous frame to determine the best matched block, and then, from this, the interframe displacement vector (how much the block has moved between frames) with respect to the entire frame is transmitted. It is estimated.

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 압축 부호화된 영상데이타는 채널의 요구에 부응하여 소망하는 비트 레이트로 전송채널을 통해 수신측의 복호화 시스템에 전송될 것이다.Therefore, when transmitting a video signal, the transmitting side compresses and encodes the image signal in the buffer of the output side in order by considering the spatial and temporal correlation of the image signal in block units or pixel units through the above-described encoding technique. The received video data will be transmitted to the decoding system on the receiving side through the transmission channel at a desired bit rate in response to the channel request.

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.More specifically, the encoding system on the transmitting side removes spatial redundancy of the video signal by using transform coding such as discrete cosine transform (DCT), and further uses temporal encoding of the video signal by using differential encoding through motion estimation and prediction. By eliminating redundant redundancy, the video signal can be efficiently compressed.

그러나, 상술한 바와 같은 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.However, the DPCM / DCT hybrid coding scheme as described above has a target bitrate of Mbps, and its application fields are CD-ROM, computers, home appliances (digital VCRs, etc.), broadcasting (HDTV), and the like. It is mainly concerned with MPEG-1, 2 and H.261 coding algorithms for high bit rate encoding, which mainly consider only the statistical characteristics of block-by-block motion in the image, which has already been completed by the standard.

한편, 최근들어 PC 의 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 실정이며, 이러한 요구를 충족시키기 위하여 비트레이트가 kbps 급인 기존의 저석 전송로(PSTN, LAN, 이동 네트워크 등)를 통한 오디오-비디오 데이터의 전송과 한정된 용량의 저장장치로의 저장을 위해 고압축율을 가진 새로운 부호화 기술을 필요로 한다.On the other hand, in recent years, various devices such as home appliances can process and provide image information with vast data due to the recent improvement in PC performance and spread, the development of digital transmission technology, the realization of high-definition display devices, and the development of memory devices. In order to meet this demand, the transmission of audio-video data through the existing low-seat transmission path (PSTN, LAN, mobile network, etc.) and the limited capacity storage device to meet these demands. New storage techniques with high compression rates are needed for storage.

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.However, as described above, the conventional video coding system that removes temporal and spatial redundancy of video signals using MC-DCT (motion compensation DCT) can obtain some characteristics in terms of coding efficiency. Although it is possible, in practical implementations, there is a problem in that it is difficult to apply to a system requiring a high compression ratio as described above because of the limitation of the compression ratio.

따라서, 상술한 바와같은 점을 고려하여 고압축율을 충족할 수 있는 기법으로서 MC-DCT 를 이용한 하이브리드 기법 대신에 DCT 블록을 소정크기의 부블럭으로 분할한 다음 다수의 코드워드를 갖는 코드북을 이용하여 벡터 양자화를 적용함으로서 패턴 벡터 부호화를 수행하는 패턴 벡터 부호화 시스템이 제안되고 있으며, 이러한 전형적인 통상의 패턴 벡터 부호화 시스템의 경우 영상의 트레이닝 사이퀀스를 통해 얻어진 고정된 길이의 코드워드들을 갖는다.Accordingly, in consideration of the above-described points, instead of the hybrid technique using MC-DCT, a DCT block is divided into subblocks of a predetermined size, and then codebooks having a plurality of codewords are used. A pattern vector coding system for performing pattern vector coding by applying vector quantization has been proposed. In the typical conventional pattern vector coding system, fixed length codewords obtained through a training sequence of an image are proposed.

즉, 종래의 벡터 부호화 시스템에서는, 종래의 하이브리드 부호화 기법에서와 같이, MC-DCT 를 이용하여 영상의 시간적, 공간적 중복성을 제거함으로서 영상신호를 압축 부호화하지 않고, 전체 영상에 대해 8×8 의 DCT 블록들을, 예를들면 4개의 4×4의 부블럭으로 각각 분할한 다음 그 분할된 부블럭들 각각에 대해 고정된 코드워드를 이용한 패턴 벡터 부호화를 수행함으로서, 효과적인 고압축율의 영상 부호화를 구현하고 있다.That is, in the conventional vector coding system, as in the conventional hybrid coding scheme, 8x8 DCT of the entire image is not compressed by eliminating the temporal and spatial redundancy of the image by using the MC-DCT. By dividing the blocks into, for example, four 4x4 subblocks, and then performing pattern vector encoding using a fixed codeword for each of the divided subblocks, an effective high compression rate image encoding is realized. have.

그러나, 상술한 바와같은 종래의 벡터 부호화 시스템에서 패턴 매칭을 수행하는 데 있어서, 일예로서 벡터의 사이즈가 16(4×4)이고 코드북의 크기가 400 이라고 가정하면, 하나의 입력 패턴(44×4의 입력 벡터)에 대응하는 기준 패턴(코드워드)를 탐색하기 위해서는 400 개의 기준 패턴을 모두와의 패턴 매칭을 수행하여 그 오차값이 가장 작은 최적의 기준 패턴을 결정하게 되므로, 그 탐색시간 및 계산량이 필요 이상으로 많아져 소망하는 고압축율하의 실시간 처리를 위한 고속실현의 저해요인이 되고 있다.However, in performing the pattern matching in the conventional vector coding system as described above, assuming that the size of the vector is 16 (4 × 4) and the codebook is 400, one input pattern (44 × 4) is used. In order to search for a reference pattern (codeword) corresponding to an input vector of, pattern matching with all 400 reference patterns is performed to determine an optimal reference pattern having the smallest error value. More than this is necessary, it becomes a deterrent to high speed realization for real time processing under desired high compression rate.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 벡터 사이즈를 갖는 복수의 코드북을 구비하며, 소정의 크기를 갖는 기준 벡터들에 대하여 복수의 코드북을 벡터 사이즈별로 순차 탐색함으로서, 그 오차값이 최적인 기준 패턴의 고속탐색이 가능한 벡터 부호화 시스템에서의 고속 패턴 매칭 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, and comprises a plurality of codebooks having different vector sizes, by sequentially searching a plurality of codebooks by vector size with respect to reference vectors having a predetermined size It is an object of the present invention to provide a fast pattern matching device and method in a vector encoding system capable of fast searching a reference pattern having an optimal error value.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점의 일형태에 따른 본 발명은, 각 입력 영상에 대해 코사인 함수를 이용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 8×8의 각 DCT 변환계수 블록들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 코드 테이블내의 다수의 기준 패턴들과의 패턴 매칭을 통해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴들을 결정하며, 결정된 각 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 출력하는 벡터 부호화 시스템에서의 패턴 매칭 장치에 있어서, 상기 최적의 기준 패턴들을 결정하는 패턴 매칭 블록은, 상기 8×8 의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 4×4의 부블록을 이루는 각 DCT 변환계수 값들을 가산하여 벡터 사이즈가 1인 제1군의 입력 벡터들을 생성하는 제1가산기; 벡터 사이즈가 1인 상기 제1군의 입력 벡터들에 대응하는 다수의 코드워드들로 된 일군의 기준 패턴을 갖는 제1코드북; 상기 제1군의 입력 벡터들을 상기 제1코드북으로부터 조사하여 패턴 매칭을 수행함으로서, 각 입력 벡터에 대응하는 제1의 각 기준 패턴을 결정하는 제1기준 패턴 탐색 블록; 상기 8×8의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 4×4 의 부블럭을 이루는 DCT 변환계수 값들중 소정수의 서로 인접하는 DCT 변환계수 값들을 가산하여 벡터 사이즈가 4인 제2군의 입력 벡터들을 생성하는 제2가산기; 벡터 사이즈가 4인 상기 제2군의 입력 벡터들에 대응하는 다수의 코드워드들로 된 일군의 기준 패턴을 갖는 제2 코드북, 상기 제2군의 입력 벡터들을 상기 제1기준 패턴 탐색 블록으로 부터 제공되는 상기 제1의 기준 패턴에 대응 가능한 상기 제2 코드북내의 소정의 기준 패턴 그룹으로 부터 조사하여 패턴 매칭을 수행함으로서, 각 입력 벡터에 대응하는 제2의 각 기준 패턴을 결정하는 제2기준 패턴 탐색 블록; 벡터 사이즈가 16인 상기 4×4의 부블럭을 이루는 각 DCT 변환계수 블록들에 대응하는 다수의 코드워드들로 된 일군의 기준 패턴을 갖는 제3코드북; 및 상기 4×4 의 부블럭으로 된 제3군의 입력 벡터들을 상기 제2 기준 패턴 탐색 블록으로 부터 제공되는 상기 제2의 기준 패턴에 대응 가능한 상기 제3코드북내의 소정의 기준 패턴 그룹으로 부터 조사하여 패턴 매칭을 수행함으로서, 각 입력 벡터에 대응하는 제3의 각 기준 패턴을 결정하며, 결정된 제3의 각 기준 패턴들을 각 4×4의 입력 벡터들에 대한 상기 최적의 기준 패턴들로서 제공하는 제3기준 패턴 탐색 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벡터 부호화 시스템에서의 고속 패턴 매칭 장치를 제공한다.In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a plurality of subblocks of 8 × 8 DCT transform coefficients obtained through discrete cosine transform using a cosine function for each input image. Partitioning, and for each of the divided subblocks, pattern matching with a plurality of reference patterns in the code table is used to determine optimal reference patterns having the least error value, and index values for each determined reference pattern are determined. In the pattern matching apparatus of the vector coding system which outputs, the pattern matching block which determines the said optimal reference patterns is each DCT which forms the 4x4 subblock obtained by dividing each 8x8 DCT transform coefficient block. A first adder for adding the transform coefficient values to generate a first group of input vectors having a vector size of 1; A first codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to the first group of input vectors having a vector size of 1; A first reference pattern search block for determining a first reference pattern corresponding to each input vector by performing pattern matching by examining the first group of input vectors from the first codebook; A second group of vectors having a vector size of 4 by adding a predetermined number of adjacent DCT transform coefficient values among the DCT transform coefficient values forming a 4 × 4 subblock obtained by dividing the 8 × 8 DCT transform coefficient blocks. A second adder for generating vectors; A second codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to the second group of input vectors having a vector size of 4, and the second group of input vectors from the first reference pattern search block A second reference pattern for determining a second reference pattern corresponding to each input vector by performing pattern matching by searching from a predetermined group of reference patterns in the second codebook that can correspond to the provided first reference pattern Search block; A third codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to respective DCT transform coefficient blocks forming the 4x4 subblock having a vector size of 16; And a third group of input vectors of the 4x4 subblock from a predetermined reference pattern group in the third codebook that can correspond to the second reference pattern provided from the second reference pattern search block. Performing pattern matching to determine a third reference pattern corresponding to each input vector, and providing each of the determined third reference patterns as the optimal reference patterns for 4 × 4 input vectors. A high speed pattern matching device in a vector encoding system comprising three reference pattern search blocks is provided.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점의 다른 형태에 따른 본 발명은, 각 입력 영상에 대해 코사인 함수를 이용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 8×8의 각 DCT 변환계수 블록들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 코드 테이블내의 다수의 기준 패턴들과의 패턴 매칭을 통해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴들을 결정하며, 결정된 각 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 출력하는 벡터 부호화 시스템에서의 패턴 매칭 방법에 있어서, 상기 코드 테이블은, 벡터 사이즈와 코드북의 크기가 각각 다른 세개의 코드북을 포함하며, 상기 8×8 의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 4×4의 입력 벡터를 이루는 각 DCT 변환계수들을 모두 가산하여 생성한 벡터 사이즈가 1인 제1군의 입력 벡터들을, 상기 세개의 코드북중 벡터 사이즈가 1인 코드북을 조사하여 제1의 기준 패턴들을 결정하는 제1과정; 상기 8×8의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 4×4 의 부블럭을 이루는 DCT 변환계수 값들중 소정수의 서로 인접하는 DCT 변환계수 값들을 가산하여 벡터 사이즈가 4인 제2군의 입력 벡터들을, 상기 결정된 제1의 기준 패턴들을 참조하여 상기 세개의 코드북중 벡터 사이즈가 4인 다른 코드북을 조사하여 제2의 기준 패턴들을 결정하는 제2과정; 상기 8×8의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 상기 4×4 의 부블럭으로 된 제3군의 입력 벡터들을, 상기 결정된 제2의 기준 패턴들을 참조하여 상기 세개의 코드북중 벡터 사이즈가 16인 또다른 코드북을 조사하여 제3의 기준 패턴들을 결정하는 제3과정; 및 상기 결정된 제3의 기준 패턴들을 상기 각 입력 벡터에 대해 그 오차값이 최적인 상기 기준 패턴으로 결정하는 제4과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벡터 부호화 시스템에서의 고속 패턴 매칭 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plurality of subblocks of 8 × 8 DCT transform coefficients obtained through discrete cosine transform using a cosine function for each input image. Partitioning, and for each of the divided subblocks, pattern matching with a plurality of reference patterns in the code table is used to determine optimal reference patterns having the least error value, and index values for each determined reference pattern are determined. In the pattern matching method in a vector encoding system to output, the code table includes three codebooks each having a different vector size and a codebook size, and is obtained by dividing each 8 × 8 DCT transform coefficient block by 4 × 8. The three codes of the first group of input vectors having a vector size of 1, generated by adding all DCT transform coefficients constituting the input vector of 4, Part A by vector size is irradiated with one of the codebook for determining a first one of the reference pattern; A second group of vectors having a vector size of 4 by adding a predetermined number of adjacent DCT transform coefficient values among the DCT transform coefficient values forming a 4 × 4 subblock obtained by dividing the 8 × 8 DCT transform coefficient blocks. A second step of determining vectors of the second reference patterns by examining other codebooks having a vector size of four among the three codebooks with reference to the determined first reference patterns; The third group of input vectors of the 4x4 subblocks obtained by dividing each of the 8x8 DCT transform coefficient blocks is 16 in the three codebooks with reference to the determined second reference patterns. Determining a third reference pattern by examining another codebook; And a fourth process of determining the determined third reference patterns as the reference pattern having an optimal error value for each input vector.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점의 일형태에 따른 본 발명은, 각 입력 영상에 대해 코사인 함수를 이용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 8×8의 각 DCT 변환계수 블록들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 코드 테이블내의 다수의 기준 패턴들과의 패턴 매칭을 통해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴들을 결정하며, 결정된 각 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 출력하는 벡터 부호화 시스템에서의 패턴 매칭 장치에 있어서, 상기 최적의 기준 패턴들을 결정하는 패턴 매칭 블록은, 상기 8×8 의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 2×2의 부블록을 이루는 각 DCT 변환계수 값들을 가산하여 벡터 사이즈가 1인 제1군의 입력 벡터들을 생성하는 가산기; 벡터 사이즈가 1인 상기 제1군의 입력 벡터들에 대응하는 다수의 코드워드들로 된 일군의 기준 패턴을 갖는 제1코드북; 상기 제1군의 입력 벡터들을 상기 제1코드북으로부터 조사하여 패턴 매칭을 수행함으로서, 각 입력 벡터에 대응하는 제1의 각 기준 패턴을 결정하는 제1기준 패턴 탐색 블록; 벡터 사이즈가 4인 상기 2×2 의 부블럭을 이루는 각 DCT 변환계수 블록들에 대응하는 다수의 코드워드들로 된 일군의 기준 패턴을 갖는 제2코드북; 및 상기 2×2 의 부블럭으로 된 제2군의 입력 벡터들을 상기 제1기준 패턴 탐색 블록으로 부터 제공되는 상기 제1의 기준 패턴에 대응 가능한 상기 제2코드북내의 소정의 기준 패턴 그룹으로 부터 조사하여 패턴 매칭을 수행함으로서, 각 입력 벡터에 대응하는 제2의 각 기준 패턴을 결정하며, 결정된 제2의 각 기준 패턴들을 상기 2×2의 입력 벡터들에 대한 상기 최적의 기준 패턴들로서 제공하는 제2기준 패턴 탐색 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벡터 부호화 시스템에서의 고속 패턴 매칭 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plurality of subblocks of 8 × 8 DCT transform coefficients obtained through discrete cosine transform using a cosine function for each input image. Partitioning, and for each of the divided subblocks, pattern matching with a plurality of reference patterns in the code table is used to determine optimal reference patterns having the least error value, and index values for each determined reference pattern are determined. In the pattern matching apparatus of the vector coding system which outputs, the pattern matching block which determines the optimal reference patterns consists of each DCT which forms the 2x2 subblock obtained by dividing each 8x8 DCT transform coefficient block. An adder for adding the transform coefficient values to generate a first group of input vectors having a vector size of 1; A first codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to the first group of input vectors having a vector size of 1; A first reference pattern search block for determining a first reference pattern corresponding to each input vector by performing pattern matching by examining the first group of input vectors from the first codebook; A second codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to respective DCT transform coefficient blocks forming the 2x2 subblock having a vector size of 4; And a second group of input vectors of the 2 × 2 subblocks from a predetermined reference pattern group in the second codebook that can correspond to the first reference pattern provided from the first reference pattern search block. Performing pattern matching to determine a second reference pattern corresponding to each input vector, and providing each of the determined second reference patterns as the optimal reference patterns for the 2 × 2 input vectors. Provided is a fast pattern matching apparatus in a vector encoding system, comprising a two-reference pattern search block.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점의 다른 형태에 따른 본 발명은, 각 입력 영상에 대해 코사인 함수를 이용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 8×8의 각 DCT 변환계수 블록들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 코드 테이블내의 다수의 기준 패턴들과의 패턴 매칭을 통해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴들을 결정하며, 결정된 각 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 출력하는 벡터 부호화 시스템에서의 패턴 매칭 방법에 있어서, 상기 코드 테이블은, 벡터 사이즈와 코드북의 크기가 각각 다른 두개의 코드북을 포함하며, 상기 8×8 의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 2×2의 입력 벡터를 이루는 각 DCT 변환계수들을 모두 가산하여 생성한 벡터 사이즈가 1인 제1군의 입력 벡터들을, 상기 두개의 코드북중 벡터 사이즈가 1인 코드북을 조사하여 제1의 기준 패턴들을 결정하는 제1과정; 상기 8×8의 각 DCT 변환계수 블록을 분할하여 얻어진 상기 2×2 의 부블럭으로 된 제2군의 입력 벡터들을, 상기 결정된 제1의 기준 패턴들을 참조하여 상기 두개의 코드북중 벡터사이즈가 4인 다른 코드북을 조사하여 제2의 기준 패턴들을 결정하는 제2과정; 및 상기 결정된 제2의 기준 패턴들을 상기 각 입력 벡터에 대해 그 오차값이 최적인 상기 기준 패턴으로 결정하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벡터 부호화 시스템에서의 고속 패턴 매칭 방법을 제공한다.According to another aspect of another aspect of the present invention, the 8 × 8 DCT transform coefficient blocks obtained through discrete cosine transform using a cosine function for each input image are converted into a plurality of subblocks of a predetermined size. Partitioning, and for each of the divided subblocks, pattern matching with a plurality of reference patterns in the code table is used to determine optimal reference patterns having the least error value, and index values for each determined reference pattern are determined. In the pattern matching method of a vector encoding system to output, the code table includes two codebooks having different vector sizes and codebook sizes, respectively, and is obtained by dividing each 8 × 8 DCT transform coefficient block. The first group of input vectors having a vector size of 1, generated by adding all DCT transform coefficients constituting the input vector of 2, the two noses A first step of determining first reference patterns by examining a codebook having a vector size of the debook; The second group of input vectors of the 2x2 subblocks obtained by dividing each of the 8x8 DCT transform coefficient blocks is referred to as the determined first reference patterns. Determining a second reference pattern by examining another codebook; And a third process of determining the determined second reference patterns as the reference pattern having an optimal error value for each input vector.

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.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에서 실현하고자 하는 고속의 패턴 매칭은, 다수의 코드워드들을 갖는 코드북의 구성을 전술한 종래방법과는 달리한다. 일예로서, 벡터의 사이즈가 16(4×4) 이고 코드북의 크기가 400 이라고 가정하며, 먼저 제3도의 (c)에 도시된 바와같이 벡터의 사이즈가 16(4×4)이고 코드북의 크기(동도 (c)의 Pn)가 400 인 하나의 코드북을 구성한다.First, the fast pattern matching to be realized in the present invention is different from the above-described conventional method in the configuration of a codebook having a plurality of codewords. As an example, assume that the size of the vector is 16 (4 × 4) and the size of the codebook is 400. First, as shown in (c) of FIG. 3, the size of the vector is 16 (4 × 4) and the size of the codebook ( One codebook of which Pn) in FIG.

다음에, 제3도 (c)의 하단에 도시된 4×4의 벡터에서 서로 인접하는 화소값들을 4개씩 묶어 가산함으로서 사이즈가 4인 벡터로 된 다른 코드북을 구성, 즉 al,a2,b1,b2의 화소값들을 가산하여 A1을, a3,a4,b3,b4의 화소값들을 가산하여 B1을, c1,c2,d1,d2의 화소값들을 가산하여 C1을, c3,c4,d3,d4 의 화소값들을 가산하여 D1을 생성함으로서, 제3도 (b)에 도시된 바와같이, 벡터의 사이즈가 4(4×4)이고 코드북의 크기(제3도 (b)의 Mn)가 100인 다른 코드북을 구성한다.Next, by combining four pixel values adjacent to each other in the 4x4 vector shown at the bottom of FIG. 3 (c), another codebook of a vector of size 4 is constructed, that is, al, a2, b1, By adding the pixel values of b2, A1 is added, the pixel values of a3, a4, b3, b4 are added, B1 is added, and the pixel values of c1, c2, d1, d2 are added to C1, c3, c4, d3, d4 By adding the pixel values to generate D1, as shown in FIG. 3 (b), the size of the vector is 4 (4 × 4) and the size of the codebook (Mn in FIG. 3 (b)) is 100. Construct a codebook.

또한, 제3도 (b)의 하단에 도시된 A1,B1,C1,D1의 값들을 모두 가산하여 동도(a)에 도시된 바와같은 A(실질적으로, 16개의 화소값들을 모두 가산한 값이 됨)를 생성함으로서, 벡터의 사이즈가 1이고 코드북의 크기(제3도 (a)의 Nn)가 25인 또다른 코드북을 구성한다.Further, by adding all the values of A1, B1, C1, and D1 shown in the lower part of FIG. 3 (b), A (substantially, the sum of all 16 pixel values as shown in FIG. By constructing another codebook having a size of 1 and a codebook of 25 (Nn in FIG. 3 (a)).

따라서, 본 발명에서는 상술한 바와같은 과정을 통해 얻어진 복수의 코드북을 이용하여 벡터 양자화시의 패턴 매칭을 수행, 먼저 가장 큰 크기를 갖는 코드북에서 부터 작은 크기를 갖는 코드북의 순서로 패턴 매칭을 수행함으로서, 전술한 종래방법에 비해 보다 빠른 고속의 패턴 매칭이 가능하게 된다.Accordingly, in the present invention, pattern matching in vector quantization is performed by using a plurality of codebooks obtained through the above-described process. First, pattern matching is performed in order from codebooks having the largest size to codebooks having the smallest size. As a result, faster and faster pattern matching is possible than in the aforementioned conventional method.

즉, 본 발명에 따르면, 먼저 제1코드북(제3도의 (a))에서 총 25번의 탐색을 통한 패턴 매칭을 수행하여 그 오차값이 가장 작은 최적의 큰 기준 패턴(벡터 사이즈 1)을 결정하고, 다음에 제2코드북(제3도의 (b))에서 총4번의 탐색을 통한 패턴 매칭을 수행하여 제1코드북에서 결정된 큰 기준 패턴에 대한 중간 기준 패턴(벡터 사이즈 4)을 결정하며, 마지막으로 제3코드북(제3도의 (c))에서 다시 4번의 탐색을 통한 패턴 매칭을 수행하여 제2코드북에서 결정된 중간 기준 패턴에 대한 최종 기준 패턴(벡터 사이즈 16)을 결정하게 되는 것이다.That is, according to the present invention, first, pattern matching is performed through a total of 25 searches in the first codebook (a) of FIG. 3 to determine an optimal large reference pattern (vector size 1) having the smallest error value. Next, pattern matching is performed through a total of four searches in the second codebook (b) of FIG. 3 to determine an intermediate reference pattern (vector size 4) for the large reference pattern determined in the first codebook. In the third codebook (c) of FIG. 3, pattern matching is performed four times to determine a final reference pattern (vector size 16) for the intermediate reference pattern determined in the second codebook.

다시말해, 본 발명에서는 총합 33번의 탐색만으로 입력 벡터에 대응하는 기준 벡터를 결정하게 되므로, 전술한 바와같이 적어도 400번의 탐색을 통해 하나의 입력 벡터에 대응하는 최적의 기준 벡터를 결정하던 종래방법에 비해, 그 탐색시간과 계산량을 현저하게 줄일 수 있어 전체 시스템 구현에 있어서의 실시간 처리가 가능하게 되는 것이다.In other words, in the present invention, since the reference vector corresponding to the input vector is determined only by searching 33 times in total, the conventional method of determining the optimal reference vector corresponding to one input vector through at least 400 searches as described above. In comparison, the search time and the computation amount can be significantly reduced, thereby enabling real-time processing in the entire system implementation.

제1도는 패턴 벡터 양자화 기법을 채용한 전형적인 벡터 부호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 전형적인 벡터 부호화 시스템은 프레임 메모리(100), DCT 블록(110), VQ 블록(120), 패턴 매칭 블록(130)및 코드 테이블(140)을 포함한다.Figure 1 shows a block diagram of a typical vector coding system employing a pattern vector quantization technique. As shown in the figure, a typical vector coding system includes a frame memory 100, a DCT block 110, a VQ block 120, a pattern matching block 130, and a code table 140.

제1도에 있어서, DCT 블록(110)은, 이 기술분야에 이미 잘 알려진 것으로, 입력측의 프레임 메모리(100)로 부터 제공되는 시간영역의 영상신호(화소 데이터)를 코사인함수를 이용하여 8×8 단위블록의 주파수 영역의 DCT 변환계수로 변환한다.In FIG. 1, the DCT block 110, which is well known in the art, uses a cosine function to time-domain image signals (pixel data) provided from the frame memory 100 on the input side. Convert to DCT conversion factor in the frequency domain of 8 unit blocks.

그런다음, 이와같이 8×8 블록단위로 변환된 DCT 변환계수들은 다음단의 벡터 양자화(VQ) 블록(120)으로 제공된다. 따라서, 벡터 양자화 블록(120)에서는, 전형적인 패턴 벡터 부호화를 위해, 8×8 블록의 DCT 변환계수들을 다시 소정 크기의 부블럭으로 분할, 예를들면 8×8 크기의 각 DCT 변환계수 블록을 4×4 크기의 4개의 부블럭으로 분할하거나, 또는 2×2 크기의 16개의 부블럭으로 분할한다. 본 실시예에서는 각 DCT 블록들을 4×4 의 4개의 부블럭으로 분할한 경우를 일예로서 설명한다.Then, the DCT transform coefficients transformed in 8 × 8 block units are provided to the next vector quantization (VQ) block 120. Accordingly, in the vector quantization block 120, for typical pattern vector coding, the DCT transform coefficients of the 8 × 8 block are further divided into subblocks of a predetermined size, for example, each DCT transform coefficient block of 8 × 8 size is divided into 4 blocks. It is divided into four subblocks of size × 4, or into 16 subblocks of size of 2x2. In this embodiment, a case where each DCT block is divided into four subblocks of 4x4 will be described as an example.

즉, 벡터 양자화 블록(120)에서는 DCT 블록(110)으로 부터 제공되는 각 DCT 변화계수 블록을 분할하여 얻어진 각각의 부블럭(예를들면, 하나의 DCT 블록에 대한 4개의 부블럭)을 패턴 매칭 블록(130)에 제공하게 된다.That is, in the vector quantization block 120, pattern matching is performed on each subblock (eg, four subblocks for one DCT block) obtained by dividing each DCT change coefficient block provided from the DCT block 110. Block 130.

따라서, 패턴 매칭 블록(130)에서는 상기한 벡터 양자화 블록(120)으로 부터 제공되는 각 부블럭, 즉 입력 패턴에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)를 코드 테이블(140)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(120)으로 출력하면, 그 결과 벡터 양자화 블록(120)에서는 각각의 입력 패턴에 대응하는 인덱스 값들을 도시 생략된 전송기로 전송한다.Accordingly, the pattern matching block 130 searches for each subblock provided from the vector quantization block 120, that is, a codeword (reference pattern) having a value most similar to the input pattern, from the code table 140. A reference pattern is determined, that is, an optimal reference pattern having the smallest error value for the corresponding input pattern corresponding to the subblock is determined, and then the index value for the determined reference pattern is transferred to the vector quantization block 120. As a result, the vector quantization block 120 transmits the index values corresponding to the respective input patterns to the transmitter not shown.

제2도는 제1도의 벡터 부호화 시스템에 채용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 패턴 매칭 장치의 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 고속 패턴 매칭 장치는 두개의 가산기(131,133) 및 세 개의 기준 패턴 탐색 블록(132,134,136)을 포함하며, 본 발명의 고속 패턴 매칭 장치에 대응하는 코드 테이블(140)은 벡터 사이즈와 코드북의 크기가 각각 다른 세개의 코드북(142,144,146)을 포함한다.2 is a block diagram of a fast pattern matching apparatus according to a preferred embodiment of the present invention employed in the vector encoding system of FIG. As shown in the figure, the fast pattern matching apparatus of the present invention includes two adders 131 and 133 and three reference pattern search blocks 132, 134 and 136, and a code table 140 corresponding to the fast pattern matching apparatus of the present invention. ) Includes three codebooks 142, 144, and 146, each having a different vector size and codebook size.

제2도에 있어서, 제1가산기(131)에서는 제3도(c)의 하단에 도시된 바와같은 4×4의 각 입력 벡터가 라인 L11을 통해 제공되면 16개의 DCT 변환계수값을 모두 가산하여 A 값을 생성한 다음 제1기준 패턴 탐색 블록(132)으로 제공한다. 따라서, 제1기준패턴 탐색 블록(132)에서는 해당 입력 패턴(A)에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)를 제1코드북(142)으로 부터 검색하여 제1의 기준 패턴을 결정, 즉 부블럭에 상응하는 해당 입력 패턴에 대해 그 오착값이 가장 적은 최적의 기준 패턴을 결정한 다음, 라인 L13 을 통해 결정된 제1의 기준 패턴에 대한 인덱스(index) 값을 제2기준 패턴 탐색 블록(134)으로 제공한다. 여기에서, 제1코드북(142)은, 앞에서 이미 설명한 바와같이, 벡터의 사이즈가 1이고 코드북의 크기(제3도 (a)의 Nn)가 25인 코드북이다.In FIG. 2, the first adder 131 adds all 16 DCT transform coefficient values when each 4 × 4 input vector as shown at the bottom of FIG. 3 (c) is provided through the line L11. The A value is generated and then provided to the first reference pattern search block 132. Accordingly, the first reference pattern search block 132 determines the first reference pattern by searching for the codeword (reference pattern) having the value most similar to the corresponding input pattern A from the first codebook 142. A second reference pattern search block 134 determines an index value for the first reference pattern determined through the line L13, and then determines an optimal reference pattern having the lowest false positive value for the corresponding input pattern corresponding to the subblock. ) Here, the first codebook 142 is a codebook in which the size of the vector is 1 and the size of the codebook (Nn in FIG. 3 (a)) is 25 as described above.

한편, 제2가산기(133)에서는 4×4의 각 입력 벡터가 라인 L11을 통해 제공되면 a1,a2,b1,b2의 화소값들을 가산하여 A1을, a3,a4,b3,b4의 화소값들을 가산하여 B1을, c1,c2,d1,d2의 화소값들을 가산하여 C1을, c3,c4,d3,d4 의 화소값들을 가산하여 D1을 생성함으로서, 2×2 의 입력 벡터를 생성한 다음 제2기준 패턴 탐색 블록(134)으로 제공한다. 따라서, 제2기준 패턴 탐색 블록(134)에서는 라인 L13을 통해 상술한 제1기준 패턴 탐색 블록(132)으로 부터 제공되는 제1의 기준 패턴에 상응하는 인덱스를 참조하여 해당 2×2의 입력 패턴에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)를 제2코드북(144)으로 부터 검색하여 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴을 결정, 예를들어 제3도 (a) 및 (b)로 부터 알수 있는 바와같이, 라인 L13 상의 인덱스값이 N1 인 경우 4번의 탐색을 통해 M1 내지 M4 중의 어느 하나에 대한 최적의 제2의 기준 패턴을 결정하고, 라인 L13상의 인덱스값이 N2인 경우 4번의 탐색을 통해 M5 내지 M8 중의 어느 하나에 대한 최적의 제2의 기준 패턴을 결정한 다음, 라인 L15 을 통해 결정된 제2의 기준 패턴에 대한 인덱스(index)값을 제3기준 패턴 탐색 블록(136)으로 제공한다. 여기에서, 제2코드북(144)은, 앞에서 이미 설명한 바와같이, 벡터의 사이즈가 4이고 코드북의 크기(제3도 (b)의 Mn)가 100인 코드북이다.On the other hand, in the second adder 133, when 4 × 4 input vectors are provided through the line L11, the pixel values of a1, a2, b1, and b2 are added to add A1 and pixel values of a3, a4, b3, and b4. By adding B1 and adding pixel values of c1, c2, d1, d2 to C1 by adding pixel values of c3, c4, d3, d4 to generate D1, thereby generating a 2 × 2 input vector, and then Provided to the two-reference pattern search block 134. Accordingly, the second reference pattern search block 134 refers to the index corresponding to the first reference pattern provided from the first reference pattern search block 132 described above through the line L13 to refer to the corresponding input pattern of 2 × 2. The codeword (reference pattern) having the most similar value to is searched from the second codebook 144 to determine the optimal reference pattern having the smallest error value, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B. As can be seen from the above, if the index value on the line L13 is N1, the second search pattern is determined to be the best second reference pattern for any one of M1 to M4 through four searches, and if the index value on the line L13 is N2, The search determines the optimal second reference pattern for any one of M5 through M8 and then sends the index value for the second reference pattern determined through line L15 to the third reference pattern search block 136. to provide. Here, the second codebook 144 is a codebook in which the size of the vector is 4 and the size of the codebook (Mn in FIG. 3 (b)) is 100, as described above.

다른한편, 제3기준 패턴 탐색 블록(136)에서는 라인 L15을 통해 상술한 제2기준 패턴 탐색 블록(134)으로 부터 제공되는 제2의 기준 패턴에 상응하는 인덱스를 참조하여 라인 L11상의 4×4의 각 입력 패턴에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)를 제3코드북(146)으로 부터 검색하여 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴을 결정, 예를들어 제3도 (b) 및 (c)로 부터 알수 있는 바와같이, 라인 L15 상의 인덱스값이 M1 인 경우 4번의 탐색을 통해 P1 내지 P4 중의 어느 하나에 대한 최적의 제3의 기준 패턴을 결정하고, 라인 L15상의 인덱스값이 M2인 경우 4번의 탐색을 통해 P5 내지 P8 중의 어느 하나에 대한 최적의 제3의 기준 패턴을 결정한 다음, 라인 L22 를 통해 결정된 제3의 기준 패턴에 대한 인덱스(index)값을 제1도의 벡터 양자화 블록(120)으로 제공한다. 여기에서, 제3코드북(146)은, 앞에서 이미 설명한 바와같이, 벡터의 사이즈가 16이고 코드북의 크기(제3도(c)의 Pn)가 400인 코드북이다.On the other hand, in the third reference pattern search block 136, 4x4 on the line L11 with reference to the index corresponding to the second reference pattern provided from the second reference pattern search block 134 described above through the line L15. The codeword (reference pattern) having the most similar value to each input pattern of R is searched from the third codebook 146 to determine an optimal reference pattern having the smallest error value, for example, FIG. 3 (b) and As can be seen from (c), when the index value on the line L15 is M1, the search is made four times to determine an optimal third reference pattern for any one of P1 to P4, and the index value on the line L15 is M2. In this case, after determining the optimal third reference pattern for any one of P5 to P8 through four searches, the index value for the third reference pattern determined through the line L22 is determined as the vector quantization block of FIG. Provided by 120. Here, the third codebook 146 is a codebook in which the size of the vector is 16 and the size of the codebook (Pn in FIG. 3 (c)) is 400, as described above.

따라서, 벡터 양자화 블록(120)에서는 각 벡터 블록들에 대한 입력 패턴에 최적합한 기준 패턴의 인덱스 값을 순차적으로 도시 생략된 전송기로 제공함으로서 압축 부호화된 영상 데이터의 수신측으로의 전송이 가능하게 된다. 따라서, 수신측의 복호화 시스템에서는 송신측 부호화 시스템에서와 동일한 코드워드들을 갖는 코드북들을 이용하여, 순차적으로 입력되는 부호화된 영상신호를 부호화되기 이전의 원신호로 복원하게 될 것이다.Therefore, in the vector quantization block 120, the index values of the reference patterns that are optimal for the input patterns of the respective vector blocks are sequentially provided to the transmitter (not shown), thereby enabling transmission of the compressed coded image data to the receiving side. Therefore, the decoding system on the receiving side will reconstruct the sequentially input coded video signal into the original signal before encoding using codebooks having the same codewords as in the transmitting encoding system.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 먼저 제1코드북(142)에서 총 25번의 탐색을 통한 패턴 매칭을 수행하여 그 오차값이 가장 작은 최적의 제1의 기준 패턴(벡터 사이즈 1)을 결정하고, 다음에 제2코드북(144)에서 총 4번의 탐색을 통한 패턴 매칭을 수행하여 제1코드북(142)에서 결정된 제1의 기준 패턴에 대한 제2의 기준 패턴(벡터 사이즈 4)을 결정하며, 마지막으로 제3코드북(146)에서 다시 4번의 탐색을 통한 패턴 매칭을 수행하여 제2코드북(144)에서 결정된 제2의 기준 패턴에 대한 제3의 기준 패턴(벡터 사이즈 16)을 결정하게 되는 것이다.As described above, according to the present invention, first, pattern matching is performed through a total of 25 searches in the first codebook 142 to determine an optimal first reference pattern (vector size 1) having the smallest error value. Next, pattern matching is performed through a total of four searches in the second codebook 144 to determine a second reference pattern (vector size 4) for the first reference pattern determined in the first codebook 142. The third codebook 146 performs pattern matching through four re-searches to determine a third reference pattern (vector size 16) for the second reference pattern determined in the second codebook 144.

즉, 본 발명은, 일예로서 코드북의 크기가 400 인 경우의 패턴 매칭시에 총합 33번의 탐색만으로 입력 벡터에 대응하는 최적의 기준 벡터를 결정하게 되므로, 전술한 바와같이 적어도 400 번의 탐색을 통해 하나의 입력 벡터에 대응하는 최적의 기준 벡터를 결정하던 종래방법에 비해, 그 탐색시간과 계산량을 현저하게 줄일 수 있어 전체 시스템 구현에 있어서의 실시간 처리에 매우 유리한 효과를 갖는다.That is, according to the present invention, since the optimal reference vector corresponding to the input vector is determined only by searching 33 times in the case of pattern matching when the size of the codebook is 400, as described above, at least 400 searches are performed. Compared to the conventional method of determining the optimal reference vector corresponding to the input vector of, the search time and the calculation amount can be significantly reduced, which is very advantageous for real-time processing in the whole system implementation.

다른한편, 상술한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예에서는 8×8의 DCT 변환계수 블록들을 4개의 4×4 부블럭(입력 벡터)으로 분할하여 벡터 양자화를 수행하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명은 8×8의 DCT 변환계수 블록들을 16개의 2×2 부블록(입력 벡터)으로 분할하여 벡터 양자화를 수행하도록 할 수도 있다. 이 경우, 제2도에 도시된 바람직한 실시예에서의 패턴 매칭 장치와는 달리 본 실시예는 하나의 가산기와 두개의 기준 패턴 탐색 블록으로 하여 제1도의 매턴 매칭 블록(130)을 구성하고, 또한 벡터 사이즈가 1이고 코드북의 크기가 100인 코드북과 벡터 사이즈가 4이고 코드북의 크기가 400인 코드북으로 된 코드 테이블(140)을 구성하여 실현할 수 있다.On the other hand, in the above-described preferred embodiment of the present invention, the 8x8 DCT transform coefficient blocks are divided into four 4x4 subblocks (input vectors) to perform vector quantization. 8 × 8 DCT transform coefficient blocks may be divided into 16 2 × 2 subblocks (input vectors) to perform vector quantization. In this case, unlike the pattern matching apparatus in the preferred embodiment shown in FIG. 2, this embodiment constitutes the Maton matching block 130 of FIG. 1 by using one adder and two reference pattern search blocks. A code table 140 consisting of a codebook having a vector size of 1 and a codebook having a size of 100 and a codebook having a vector size of 4 and a codebook having a size of 400 can be realized.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 바람직한 실시예에 비해 탐색시간 및 계산량은 다소 많아질 수 있으나 하드웨어가 간소화 된다는 또다른 장점을 갖는다.Therefore, according to another embodiment of the present invention, the search time and the calculation amount may be somewhat larger than those of the above-described preferred embodiment, but have another advantage of simplifying hardware.

Claims

Each 8 × 8 DCT transform coefficient block obtained through a discrete cosine transform using a cosine function for each input image is divided into a plurality of subblocks of a predetermined size, and a plurality of subblocks in the code table for each of the divided subblocks. A pattern matching apparatus in a vector encoding system for determining optimal reference patterns having the smallest error value through pattern matching with reference patterns and outputting index values for the determined reference patterns, wherein the optimal reference The pattern matching block for determining patterns includes a first group of input vectors having a vector size of 1 by adding each DCT transform coefficient value constituting a 4 × 4 subblock obtained by dividing each 8 × 8 DCT transform coefficient block. A first adder for generating the data; A first codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to the first group of input vectors having a vector size of 1; A first reference pattern search block for determining a first reference pattern corresponding to each input vector by performing pattern matching by examining the first group of input vectors from the first codebook; A second group of vectors having a vector size of 4 by adding a predetermined number of adjacent DCT transform coefficient values among the DCT transform coefficient values forming a 4 × 4 subblock obtained by dividing the 8 × 8 DCT transform coefficient blocks. A second adder for generating vectors; A second codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to the second group of input vectors having a vector size of 4; The pattern matching is performed by examining the second group of input vectors from a predetermined reference pattern group in the second codebook that can correspond to the first reference pattern provided from the first reference pattern search block. A second reference pattern search block that determines a second respective reference pattern corresponding to the vector; A third codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to respective DCT transform coefficient blocks forming the 4x4 subblock having a vector size of 16; And a third group of input vectors of the 4x4 subblock from a predetermined reference pattern group in the third codebook that can correspond to the second reference pattern provided from the second reference pattern search block. Performing pattern matching to determine a third reference pattern corresponding to each input vector, and providing each of the determined third reference patterns as the optimal reference patterns for 4 × 4 input vectors. A fast pattern matching device in a vector coding system, characterized by comprising three reference pattern search blocks.

Each 8 × 8 DCT transform coefficient block obtained through a discrete cosine transform using a cosine function for each input image is divided into a plurality of subblocks of a predetermined size, and a plurality of subblocks in the code table for each of the divided subblocks. A pattern matching method in a vector encoding system for determining optimal reference patterns having the least error value through pattern matching with reference patterns and outputting index values for each determined reference pattern, wherein the code table includes And three codebooks each having a different vector size and codebook size, and a vector generated by adding all DCT transform coefficients constituting a 4 × 4 input vector obtained by dividing each 8 × 8 DCT transform coefficient block. The first reference patterns are determined by examining the first group of input vectors having a size of 1 and the codebooks having a vector size of 1 among the three codebooks. A first step of; A second group of vectors having a vector size of 4 by adding a predetermined number of adjacent DCT transform coefficient values among the DCT transform coefficient values forming a 4 × 4 subblock obtained by dividing the 8 × 8 DCT transform coefficient blocks. A second step of determining vectors of the second reference patterns by examining other codebooks having a vector size of four among the three codebooks with reference to the determined first reference patterns; The third group of input vectors of the 4x4 subblocks obtained by dividing each of the 8x8 DCT transform coefficient blocks is 16 in the three codebooks with reference to the determined second reference patterns. Determining a third reference pattern by examining another codebook; And a fourth process of determining the determined third reference patterns as the reference pattern having an optimal error value for each of the input vectors.

Each 8 × 8 DCT transform coefficient block obtained through a discrete cosine transform using a cosine function for each input image is divided into a plurality of subblocks of a predetermined size, and a plurality of subblocks in the code table for each of the divided subblocks. A pattern matching apparatus in a vector encoding system for determining optimal reference patterns having the smallest error value through pattern matching with reference patterns and outputting index values for the determined reference patterns, wherein the optimal reference The pattern matching block for determining patterns includes a first group of input vectors having a vector size of 1 by adding each DCT transform coefficient value forming a 2 × 2 subblock obtained by dividing each 8 × 8 DCT transform coefficient block. An adder for generating the same; A first codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to the first group of input vectors having a vector size of 1; A first reference pattern search block for determining a first reference pattern corresponding to each input vector by performing pattern matching by examining the first group of input vectors from the first codebook; A second codebook having a group of reference patterns of a plurality of codewords corresponding to respective DCT transform coefficient blocks forming the 2x2 subblock having a vector size of 4; And a second group of input vectors of the 2 × 2 subblocks from a predetermined reference pattern group in the second codebook that can correspond to the first reference pattern provided from the first reference pattern search block. Performing pattern matching to determine a second reference pattern corresponding to each input vector, and providing each of the determined second reference patterns as the optimal reference patterns for the 2 × 2 input vectors. A fast pattern matching device in a vector encoding system, comprising a two-reference pattern search block.

Each 8 × 8 DCT transform coefficient block obtained through a discrete cosine transform using a cosine function for each input image is divided into a plurality of subblocks of a predetermined size, and a plurality of subblocks in the code table for each of the divided subblocks. A pattern matching method in a vector encoding system for determining optimal reference patterns having the least error value through pattern matching with reference patterns and outputting index values for each determined reference pattern, wherein the code table includes And a vector generated by adding all the DCT transform coefficients of the 2 × 2 input vector obtained by dividing each 8 × 8 DCT transform coefficient block by dividing the 8 × 8 DCT transform coefficient blocks. The first reference patterns are determined by examining the first group of input vectors of size 1 and the codebooks of vector size 1 of the two codebooks. A first step of; The second group of input vectors of the 2x2 subblocks obtained by dividing each of the 8x8 DCT transform coefficient blocks is referred to as the determined first reference patterns. Determining a second reference pattern by examining another codebook; And a third process of determining the determined second reference patterns as the optimal reference pattern having the smallest error value with respect to each of the input vectors.