KR0178208B1 - 대역별 적응 블럭 보간 부호화 장치 - Google Patents

대역별 적응 블럭 보간 부호화 장치 Download PDF

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KR0178208B1 KR1019950032858A KR19950032858A KR0178208B1 KR 0178208 B1 KR0178208 B1 KR 0178208B1 KR 1019950032858 A KR1019950032858 A KR 1019950032858A KR 19950032858 A KR19950032858 A KR 19950032858A KR 0178208 B1 KR0178208 B1 KR 0178208B1
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Abstract

본 발명은 대역 분할된 영상 데이터를 적응적으로 블록 보간하는 대역별 적응 블록 보간 부호화 장치에 관한 것으로, 현재 프레임과 움직임 보상된 이전 프레임간의 차분 데이터를 8*8 화소 블록 단위로 추출하여 8*8 화소 블록을 이산 여현 변환하는 DCT부(130), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 좌,상측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하는 제1보간부(140), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 좌, 하측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하는 제2보간부(150), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 우, 상측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하는 제3보간부(160), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 우,하측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소블록을 보간하는 제4보간부(170), 상기 제1 및 제4보간부(140,150,160,170)에 일대일 대응되게 연결되어 각 대역별로 블록 보간된 DCT 계수를 양자화하는 제1 및 제4 양자화부(180,190,200,210), 상기 제1 및 제4 양자화부(180,190,200,210)에 의해 양자화된 데이터를 다중화하여 전송 라인에 전송하는 다중화부(220)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

대역별 적응 블록 보간 부호화 장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세 구성도.
제2도는 본 발명에 따른 대역별 적응 블록 보간을 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 움직임 추정 보상부 120 : 차분기
130 : DCT부 140 내지 170 : 보간부
180 내지 210 : 양자화부 220 : 다중화부
230 : 역양자화부 240 : IDCT부
본 발명은 영상 데이터를 압축하여 전송하는 영상 데이터 압축 시스템에 있어서, 특히 대역 분할된 영상 데이터를 적응적으로 블록 보간하는 대역별 적응 블록 보간 부호화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고선명 텔레비젼 및 비디오 전화 시스템과 같은 다양한 전자/전기 응용 분야에 있어서, 영상 신호가 디지탈 형태로 표현될 때 상당한 양의 전송 데이터가 발생된다. 이에 반해 통상의 전송 채널의 이용 가능한 주파수 대역폭이 제한적이므로, 영상 신호를 통상의 전송 채널에 전송하기 위해서는 여러 가지 신호 처리 기법들을 사용하여 신호의 대역폭을 압축하여야 한다.
대부분의 영상 데이터 압축 시스템에서는 시간 중복성을 줄이기 위한 움직임 보상 기법과, 공간 중복성을 줄이기 위한 표본 줄임 또는 변환 부호화 기법 등을 이용하여 전송에 필요한 대역폭을 줄이고 있다.
이러한 영상 데이터 압축 시스템은 움직임 보상 DPCM(차분 펄스 부호 변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화 등을 통하여 영상 데이터 압축을 수행하는데, 종래의 영상 데이터 압축 시스템에서는 대역별 특성에 따른 데이터 압축을 수행하는 알고리즘이나 장치가 아직까지 제시된바 없다.
따라서 본 발명은 영상 데이터를 대역별로 분할하여 대역별 특성에 따라 적응적으로 블록 보간하는 대역별 적응 블록 보간 부호화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 대역별 적응 블록 보간 부호화 장치에 대한 바람직한 실시예가 도시된다.
제1도에서, 영상 신호의 현재 프레임과 이전 프레임 사이의 움직임을 추정하여 프레임간 변위를 나타내는 움직임 벡터를 결정한후 움직임 만큼 이전 프레임을 보상하여 출력하는 움직임 추정 및 보상부(110), 현재 프레임과 움직임 추정 및 보상부(110)으로 부터의 움직임 보상된 이전 프레임간의 차분 데이터를 제공하는 차분기(120), 차분기(120)의 차분 데이터를 8*8 화소 블록 단위로 추출하여 8*8 화소 블록을 이산 여현 변환하는 DCT부(130), 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 좌,상측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하되, 대역 특성에 따른 기 설정 계수를 이용하여 보간을 수행하는 보간부(140), 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 좌,하측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하되, 대역 특성에 따른 기 설정 계수를 이용하여 보간을 수행하는 보간부(150), 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 우,상측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하되, 대역 특성에 따른 기 설정 계수를 이용하여 보간을 수행하는 보간부(160), 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 우,하측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소블록을 보간하되, 대역 특성에 따른 기 설정 계수를 이용하여 보간을 수행하는 보간부(170), 각 보간부(140,150,160,170)에 일대일 대응되게 연결되어 각 대역별로 블록 보간된 DCT 계수를 양자화하는 양자화부(180,190,200,210), 양자화부(180,190,200,210)에 의해 양자화된 데이터를 다중화하여 전송 라인에 전송하는 다중화부(220), 양자화부(180,190,200,210)에 의해 양자화된 데이터를 역양자화하는 역양자화부(230), 역양자화된 데이터를 역 이산 여현 변환하여 움직임 추정 및 보상부(110)에 제공하는 IDCT부(240)으로 구성한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 설명은 다음과 같다.
일반적으로 다양한 압축기법중에서, 움직임 추정 및 보상 부호화 기법이 효과적인 압축기법중의 하나로 알려져 있는데, 이것은 신호의 압축을 위해 두 인접 영상 프레임 사이의 영상 데이터의 시간적 리던던시를 사용한다.
움직임 추정 및 보상 부호화 기법에 있어서, 현재 프레임 데이터는 현재 프레임과 이전 프레임사이의 움직임 추정에 의거하여 이전 프레임으로 부터 예측된다. 이러한 추정된 움직임은 이전 프레임과 현재 프레임 사이의 화소들의 변위를 나타내는 2차원 움직임 벡터로 나타낼 수 있다. 이러한 움직임 벡터 추정 기법중의 하나가 블록매칭 알고리즘이다(See, e.g., J.R. Jain et al., Displacement Measurement and Its Application in Interframe Image Coding, IEEE Transactions on Communica tions COM-29, No. 12(December 1981)).
블록매칭 알고리즘에 따르면, 현재 프레임은 다수의 동일한 크기의 탐색블록들로 분할된다. 탐색블록의 크기는 전형적으로 8 x 8 과 32 x 32 화소사이의 범위를 갖는다. 현재프레임내의 탐색블록에 대한 움직임벡터를 결정하기 위해서는 현재프레임의 탐색블록과, 탐색블록과 동일한 크기를 갖는 다수의 각 후보블럭사이에서 유사계산(similarity calculation)이 수행된다. 상기 후보블럭은 이전 프레임내의 탐색영역에 포함되며, 탐색영역의 크기는 일반적으로 탐색블록보다 더 크다. 절대평균에러(mean absolute error) 또는 제곱평균에러(mean square error)와 같은 에러함수가 현재 프레임의 탐색블록과 탐색영역내 각 후보블럭 사이의 유사성을 측정하기 위해 사용된다. 그리고, 움직임 벡터는 정의에 의해 탐색블록과 최적매칭블록, 즉 최소 에러 또는 차이를 유발하는 후보블럭 사이의 변위를 나타낸다.
따라서 제1도에 도시된 움직임 추정 및 보상부(110)는 상술한 블록 매칭 알고리즘에 따라 영상 신호의 현재 프레임과 이전 프레임 사이의 움직임을 추정하여 프레임간 변위를 나타내는 움직임 벡터를 결정한 후 움직임 만큼 이전 프레임을 보상하여 처분기(120)에 제공한다.
처분기(120)는 현재 프레임과 움직임 추정 및 보상부(110)으로 부터의 움직임 보상된 이전 프레임간의 차분 데이터를 검출하여 DCT부(130)에 제공하고, DCT부(130)는 프레임 단위의 차분 데이터를 8*8 화소 블록 단위로 추출하여 8*8 화소 블록내의 각 화소값을 일군의 DCT 변환 계수 데이터로 변환하여 영상 데이터의 공간적 중복성을 줄이거나 제거한다.
보간부(140)는 DCT부(130)에 의해 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 제2도에 도시된 바와 같이 좌,상측 4*4 화소 블록(10)의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수(A,B,C,D)를 이용하여 4*4 화소 블록(10)내의 12 화소 블록을 보간하는데, 이때, 좌, 상측 4*4 화소 블록(10)의 DCT 계수들은 저역 주파수 특성이 있으므로, 저역 주파수 특성에 따른 기 설정 계수를 이용하여 보간을 수행한후 이를 양자화부(180)에 제공한다.
또한 보간부(150)는 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 좌, 하측 4*4 화소 블록(11)의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수(E,F,G,H)를 이용하여 4*4 화소 블록(11)내의 12 화소 블록을 보간하되, 보간부(140)와 마찬가지로 대역 특성에 따른 기 설정 계수를 이용하여 보간을 수행한다.
이와 마찬가지로 보간부(160,170)도 각각 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 우, 상측 4*4 화소 블록(12)과 우,하측 4*4 화소 블록(13)의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수(I,J,K,L,M,N,O,P)를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소블록을 각각 보간하되, 대역 특성에 따른 기 설정 계수를 이용하여 보간을 각각 수행한다.
각 보간부(140,150,160,170)에 일대일 대응되게 연결된 양자화부(180,190,200,210)는 각 보간부(140,150,160,170)에 의해 각 대역별로 블록 보간된 DCT 계수를 각각으로 양자화하여 다중화부(220)에 전송하고, 다중화부(220)는 양자화부(180,190,200,210)에 의해 양자화된 데이터를 순차적으로 다중화하여 전송라인에 전송한다.
한편, 역양자화부(230)는 양자화부(180,190,200,210)에 의해 양자화된 데이터를 역 양자화하는 IDCT부(240)에 제공하고, IDCT부(240)는 역양자화된 데이터를 역 이산 여현 변환하여 움직임 추정 및 보상부(110)에 제공한다.
따라서 움직임 추정 및 보상부(110)는 상술한 블록 매칭 알고리즘에 따라 영상 신호의 현재 프레임과 이전 프레임 사이의 움직임을 추정하여 프레임간 변위를 나타내는 움직임 벡터를 결정한후 움직임 만큼 이전 프레임을 보상하여 차분기(120)에 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 영상 데이터를 대역별로 분할하여 대역별 특성에 따라 적응적으로 블록 보간함으로서, 효과적으로 영상 데이터를 압축할수 있다.

Claims (1)

  1. 대역 분할된 영상 데이터를 적응적으로 블록 보간하는 대역별 적응 블록 보간 부호화 장치에 있어서; 현재 프레임과 움직임 보상된 이전 프레임간의 차분 데이터를 8*8 화소 블록 단위로 추출하여 8*8 화소 블록을 이산 여현 변환하는 DCT부(130), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 좌,상측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하는 제1보간부(140), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 좌, 하측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소 블록을 보간하는 제2보간부(150), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 우, 상측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소블록을 보간하는 제3보간부(160), 상기 8*8 화소 블록 단위로 이산 여현 변환된 DCT 계수중 우,하측 4*4 화소 블록의 4 모서리 화소 블록의 DCT 계수를 이용하여 4*4 화소 블록내의 12 화소블록을 보간하는 제4보간부(170), 상기 제1 및 제4보간부(140,150,160,170)에 일대일 대응되게 연결되어 각 대역별로 블록 보간된 DCT 계수를 양자화하는 제1 및 제4 양자화부(180,190,200,210), 상기 제1 및 제4 양자화부(180,190,200,210)에 의해 양자화된 데이터를 다중화하여 전송 라인에 전송하는 다중화부(220)를 구비한 대역별 적응 블록 보간 부호화 장치.
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