KR0178222B1 - 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상의 소망하는 압축율을 얻을 수 있으면서도 하드웨어적인 구현을 용이하게 실현할 수 있도록 한 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은 현재 프레임과 바로 이전 프레임간의 움직임 추정, 보상시에 기존기술에서와 같이 프레임의 전역에 대해 움직임 추정을 수행하는 것이 아니라, 한 프레임을 소정 크기의 서브블럭으로 분할한 다음 그 분할된 서브블럭중 주요한 이미지 데이타가 거의 집중되는 가장 저역부분의 서브블럭에 대해서만 움직임 추정, 보상을 수행하도록 함으로서, 실제적인 부호화 시스템에서 그 하드웨어의 비중을 많이 차지하는 움직임 추정, 보상 부분을 보다 작게 구현할 수 있게 함으로서, 전체 부호화 시스템의 하드웨어 구성을 간소화한 것이다.

Description

대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템의 개략적인 블럭구성도.

제2도는 제1도에 도시된 대역 분할 블럭, 양자화 블럭 및 인터리빙 블럭의 세부적인 블럭구성도.

제3도는 본 발명에 따라 일예로서 하나의 영상 프레임을 4개의 서브블럭으로 분할한 예를 보여주는 도면.

제4도는 MC-DCT를 이용한 전형적인 통상의 영상 부호화 시스템에 대한 개략적인 블럭구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 제1프레임 메모리 111 : 감산기

112 : DCT 블럭 114 : 대역 분할 블럭

116 : 양자화 블럭 118 : 역양자화 블럭

1120 : 대역 합성 블럭 122 : IDCT 블럭

124 : 가산기 126 : 제2프레임 메모리

128,130 : 저역 추출 블럭 132 : 움직임 예측 블럭

134 : 인터리빙 블럭 136 : VLC 블럭

138 : 버퍼 1141-1147 : 대역 통과 필터

1161-1167 : 양자화기 1341A-1341D : 스캐너

1343 : 스위칭 블럭 1345 : 인터리버

본 발명은 각 프레임내의 주파수 특성을 고려하여 영상을 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 영상의 고역부분과 저역부분을 고려한 움직임 추정 보상을 이용하여 고압축율의 영상 부호화를 구현할 수 있도록 한 영상 부호화 시스템에 관한 것이다.

이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 이산화된 영상신호의 전송은 아나로그 신호보다 좋은 화질을 유지할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 영상신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 특히 고품질 텔레비젼(HDTV)의 경우 상당한 양의 데이타가 전송되어야 한다. 그러나, 종래의 전송 채널의 사용가능한 주파수 영역이 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 전송하고자 하는 데이타를 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 데이타가 발생하는 영상신호의 압축 기법은 특히 중요한 부분을 차지한다고 볼 수 있다.

따라서, 송신측에서는 영상신호를 전송할 때 그 전송되는 데이타량을 줄이기 위하여 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 압축 부호화한 다음 전송채널을 통해 압축 부호화된 영상신호를 수신측에 전송하게 된다.

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 Predic tors for Hybrid Predictive/Transform Coding, IEEE Transactions on Communi cation, COM-33, NO.12 (1985년, 12월), 또는 Ninomiy와 Ohtsuka의 A motion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transa ctions 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 프레임으로부터 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 두 개의 타입으로 분류되는데 그중 하나는 블럭단위의 움직임 추정방법이고 다른 하나는 화소단위의 움직임 추정방법이며, 블럭단위 움직임 추정에서는 현재 프레임의 블럭을 이전 프레임의 블럭들과 비교하여 최적 정합블럭을 결정한 다음, 이로부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블럭 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블럭이 이동한 정도)가 추정된다.

따라서, 송신측에서는 영상신호를 전송할 때 상술한 바와같은 부호화 기법을 통해 블럭단위 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 전송하게 된다.

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

상기한 바와 같이, 수신측으로의 압축전송을 위해 시간적, 공간적인 상관성을 이용하여 영상신호를 압축 부호화하는 하이브리드 부호화 기법을 사용하는 종래의 전형적인 부호화 시스템의 일예로서는 제4도에 도시된 바와같은 형태의 것이 있다. 동도면에 도시된 바와같이, 전형적인 부호화 시스템은 제1프레임 메모리(8), 감산기(10), DCT 블럭(20), 양자화 블럭(30), 국부 복호 블럭(40), 움직임 예측 블럭(50), 가변길이 부호화 블럭(variable length coding : 이하 VLC라 약칭함)(60) 및 버퍼(70)를 포함한다.

또한, 제4도에서 점선으로 표시된 바와같이, 국부 복호 블럭(40)은 역양자화 블럭(42), IDCT 블럭(44) 및 가산기 (46)로 구성되며, 움직임 예측 블럭(50)은 제2프레임 메모리(52), 움직임 추정 블럭(54) 및 움직임 보상 블럭(56)으로 구성된다.

먼저, 감산기(10)에서는 움직임 보상 차분 부호화를 위한 움직임 예측 블럭(50)내의 움직임 보상 블럭(56)으로부터의 예측된 이전 프레임신호가 제1프레임 메모리(8)로부터 제공되는 현재 프레임신호로부터 감산되며, 그 결과 데이타, 즉, 차분화소값을 나타내는 차분신호는 DCT 블럭(20)과 양자화 블럭(30)을 통해 일련의 양자화된 DCT 변환계수로 변환된다. 그런다음 이와같이 양자화된 DCT 변환계수는 VLC 블럭(60)과 국부 복호 블럭(40)을 이루는 역양자화 블럭(42)으로 동시에 제공된다.

보다 상세하게, DCT 블럭(20)은, 입력되는 움직임추정 및 예측에 의거하는 차분신호에 대한 시간영역의 영상신호(화소 데이타)를 코사인함수를 이용하여 8 × 8 단위의 주파수 영역의 DCT 변환계수로 변환한다. 또한, 양자화 블럭(30)은, 상기한 DCT 블럭(20)으로부터의 DCT 변환계수에 대해 비선형연산을 통해 유한한 갯수의 값으로 양자화하기 위한 것으로, 부호화하고자 하는 프레임과 예측된 프레임간의 차분신호를 양자화한다. 이와같은 양자화시에 양자화 블럭(30)은 출력측 버퍼(70)로부터의 데이타의 충만도에 기초하는 양자화 파라메터(QP)에 의해 양자화 스텝사이즈가 조절된다.

따라서, VLC 블럭(60)은 상기한 바와같이 양자화 블럭(30)을 통해 양자화된 차분 부호화된 영상데이타(양자화된 DCT 변환계수)를 지그재그 스캐닝등을 통해 런과 계수로 부호화한다. 보다 상세하게, VLC 블럭(70)은, 부호 테이블을 이용하여 각 부호의 발생빈도에 따라 가변적, 즉 부호의 발생빈도가 많은 것은 짧은 길이의 부호로, 부호의 발생빈도가 적은 것은 긴 길이의 부호로 부호화한 다음 수신측으로의 전송을 위해 출력측 버퍼(70)에 제공한다. 여기에서, VLC 블럭(60)을 통해 모든 부호에 서로 다른 길이를 할당하는 이유는 실질적으로 부호길이의 평균치를 줄임으로서 부호화 효율을 높이기 위한 것이다.

한편, 상기한 바와같은 움직임 예측 차분 부호화를 수행하기 위한 수단으로서 전형적인 부호화기에 채용되어 국부 복호 블럭(40)을 이루는 역양자화 블럭(42)과 IDCT 블럭(44)은 상기한 DCT 블럭(20)과 양자화 블럭(30)을 통해 압축 부호화된 영상신호(양자화된 DCT 변환계수)를 움직임 추정, 보상을 위해 부호화 되기 이전의 원래의 신호로 복원하여 가산기 (46)에 제공하며, 그 이후에 가산기(46)가 IDCT 블럭(44)으로부터 제공되는 복원된 현재 프레임신호(차분신호)와 움직임 보상 블럭(56)으로부터 제공되는 예측된 이전 프레임신호를 가산하여 제2프레임 메모리(52)에 제공함으로서, 프레임 메모리(52)에는 복원된 현재의 프레임신호, 즉 현재 부호화를 위해 입력되는 현재 프레임신호의 바로 이전 프레임으로서 저장된다.

따라서, 이와같은 과정을 통해 제2프레임 메모리(52)에 저장되는 이전 프레임신호가 현재 부호화되는 입력 영상데이타 바로 이전의 영상데이타로 연속적으로 갱신된다.

다음에, 움직임 추정 블럭(54)은 제1프레임 메모리(8)로부터의 입력 프레임에 대하여 제2프레임 메모리(52)에 저장된 이전 프레임에서 소정의 탐색범위내에서 예를들면 16 × 16 단위로 그 움직임을 추정, 즉 현재 프레임과 가장 유사한 이전 프레임의 블럭을 결정하여 움직임 보상부(56)에 제공하며, 움직임 보상 블럭(56)은 움직임 추정 블럭(54)으로부터의 출력정보(탐색정보)에 의거하여 프레임 메모리(52)로부터 이전 프레임의 해당 블럭을 읽어 들여 전술한 감산기(10)와 가산기(46)에 각각 제공한다. 또한, 제1도에서의 도시는 생략하였으나 움직임 추정 블럭(54)에서 결정된 움직임벡터는 수신측 복호화 시스템으로의 전송을 위해 소정의 부호화 과정을 거쳐 부호화된 다음 전송기(도시생략)로 보내진다.

그 결과, 감산기(10)에서는 제1프레임 메모리(8)로부터의 현재 프레임신호와 움직임 보상 블럭(56)으로부터 제공되는 예측된 이전 프레임신호와의 감산을 통해 그 차분신호(차분화소값)가 얻어지며, 이와같이 구해진 차분신호가 다음단의 DCT 블럭(20)에 제공되므로서 전술한 바와같은 차분신호에 대한 DCT 및 양자화가 실행된다.

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 하드웨어를 구현하는데 있어서 영상의 전체 대역에 대해 움직임 추정 및 보상을 수행하므로, 전체 하드웨어의 구성에서 이러한 움직임 추정 및 보상부분이 차지하는 비중이 너무 커 실제 구현에 많은 어려움이 따른다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 영상의 소망하는 압축율을 얻을 수 있으면서도 하드웨어적인 구현을 용이하게 실현할 수 있는 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 부호화하고자 하는 현재 입력 프레임신호와, 이 현재 프레임신호와 바로 이전의 프레임신호를 통해 예측된 프레임신호간의 차분신호를 이산 코사인 변환, 스칼라 양자화 및 가변길이 부호화 블럭을 통해 부호화 함으로서 상기 입력 프레임신호를 소망하는 압축율로 부호화하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 압축 부호화하고자 하는 상기 현재 입력 프레임신호를 저장하기 위한 프레임 메모리; 상기 프레임 메모리로부터의 상기 현재 프레임신호에서 소정 크기의 저역부분의 서브블럭을 추출하고, 상기 현재 프레임 바로 이전 프레임에서 소정 크기의 저역부분의 서브블럭을 추출하는 저역 추출 수단; 시간적으로 서로 대응하는 위치에 존재하는 추출된 상기 현재 프레임의 저역부분 서브블럭과 상기 이전 프레임 저역부분 서브블럭에 의거하여 상기 저역부분의 움직임 추정 및 보상을 수행하여 저역부분의 예측된 프레임신호를 발생하는 움직임 예측 블럭; 상기 프레임 메모리로부터의 현재 프레임신호와 상기 움직임 예측 블럭으로부터의 저역부분의 예측 프레임신호를 감산하여 생성된 차분신호에 대해 8 × 8 단위의 상기 이산 코사인 변환을 수행하여 DCT 변환계수들을 발생하는 변환수단; 상기 DCT 변환계수들로 된 영상 프레임들을 필터링 함으로서 상기 저역부분의 서브블럭을 포함하는 서로 다른 대역을 갖는 N 개의 서브블럭으로 분할하는 대역 분할 블럭; 복수의 양자화기를 포함하여 상기 분할된 N 개의 각 서브블럭들에 대해 스칼라 양자화를 각각 수행하여 복수의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들을 생성하는 양자화 블럭; 상기 움직임 추정, 보상을 위해 그 대역별로 분할된 상기 N 개의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들에 대해 역양자화, 대역 합성 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 변환되기 이전의 원래의 차분신호로 복원하는 복호화 수단; 상기 복원된 차분신호와 상기 움직임 예측 블럭으로부터의 상기 저역부분의 예측된 프레임신호를 가산하여 상기 이전 프레임신호를 생성하며, 이 생성된 이전 프레임을 상기 저역 추출 수단에 제공하는 이전 프레임 생성수단; 및 상기 양자화 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 N 개의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들을 인터리빙하고, 이 인터리빙된 DCT 변환계수들을 상기 가변길이 부호화 블럭에 제공하는 인터리빙 블럭으로 이루어진 대역별 특성을 고려한 개선된 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 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

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

본 발명에 따른 영상 부호화 시스템은, 이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, 한 프레임의 영상 데이타가 주로 저역부분에 집중된다는 점에 착안한 것으로, 프레임의 저역부분에 대해서만 움직임 추정 및 보상을 수행하도록 함으로서, 그와 관련된 하드웨어 부분을 간소화할 수 있도록 한다는데 기술적인 가장 큰 특징을 갖는다. 물론, 본 발명에 따라 이와같이 저역부분만이 움직임 추정, 보상을 통해 부호화된 다음 다중화되어 전송되는 영상데이타는 수신측의 복호화 시스템에서의 역다중화 및 복원과정을 통해 원신호로 복원될 수 있을 것이다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템의 개략적인 블럭구성도를 나타낸다.

동도면에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템은, 제1프레임 메모리(100), 감산기(111), DCT 블럭(112), 대역 분할 블럭(114), 양자화 블럭(116), 역양자화 블럭(118), 대역 합성 블럭(120), IDCT 블럭(122), 가산기(124), 제2프레임 메모리(126), 제1저역 추출 블럭(128), 제2저역 추출 블럭(130), 움직임 예측 블럭(132), 인터리빙 블럭(134), VLC 블럭(136) 및 버퍼(138)를 포함한다.

제1도를 참조하면, 전술한 종래기술에서와 마찬가지로, 감산기(111)에서는 움직임 예측 블럭(132)으로부터의 예측된 이전 프레임신호가 제1프레임 메모리(100)로부터 제공되는 현재 프레임신호로부터 감산되며, 그 결과 데이타, 즉, 차분화소값을 나타내는 차분신호는 DCT 블럭(112)에 제공된다. 이때, 예측 프레임신호는, 일예로서 제3도에 도시된 바와같이, 저역부분(LL)만이 움직임 추정, 보상된 신호이다. 따라서, 감산기(111)에서 출력되는 차분신호는 실질적으로 저역부분(LL)만이 감산된 차분신호가 된다.

한편, DCT 블럭(112)은, 입력되는 움직임 추정 및 예측에 의거하는 저역부분(LL)만이 움직임 추정, 보상된 차분신호에 대한 시간영역의 영상신호(화소 데이타)를 코사인함수를 이용하여 8 × 8 단위의 주파수영역의 DCT 변환계수로 변환하여 다음단의 대역 분할 블럭(114)에 제공한다.

따라서, 대역 분할 블럭(114)에서는 복수개의 대역 통과 필터를 이용하여 DCT 변환계수들로 된 한 프레임의 영상에 대해 각각 다른 대역의 스펙트럼을 갖는 서브블럭들로 분할한다. 예를들어, 차분신호에 대한 프레임(A)을, 제3도에 도시된 바와같이, 4개의 서브블럭으로 분할한다고 가정하면, 대역 분할 블럭(114)은, 제2도에 도시된 바와같이, 4개의 대역 통과 필터(1141-1147)로 구성될 것이다.

이때, 대역 분할 블럭(114)이 4개의 대역 통과 필터로 구성되면, 마찬가지로 양자화 블럭(116)을 이루는 양자화기와 인터리빙 블럭(134)내의 스캐닝 블럭 또한 각각의 대역 통과 필터에 대응하는 수로 구성되어야 할 것이다. 즉, 본 실시예에서 양자화 블럭(116)은 4개의 대역별 양자화기1161-1167)로 구성되고, 인터리빙 블럭(134)은 4개의 스캐닝 블럭(1341A, 1341B, 1341C, 1341D)을 포함한다. 따라서, 제1필터(1141)를 통과한 라인 L11상의 제3도의 서브블럭 HH 부분의 DCT 변환계수들은 제1양자화기(1161)를 통해 스칼라 양자화되고, 제2필터(1143)를 통과한 라인 L13상의 제3도의 서브블럭 HL 부분의 DCT 변환계수들은 제2양자화기(1163)를 통해 스칼라 양자화되며, 제3필터(1145)를 통과한 라인 L15상의 제3도의 서브블럭 LH 부분의 DCT 변환계수들은 제3양자화기(1165)를 통해 스칼라 양자화되고, 제4필터(1147)를 통과한 라인 L17상의 제3도의 서브블럭 LL 부분(저역부분)의 DCT 변환계수들은 제4양자화기(1167)를 통해 스칼라 양자화될 수 있다. 또한, 이러한 각 양자화기(1161-1167)들은 출력측 버퍼(138)로부터의 데이타의 충만도에 기초하는 양자화 파라메터(QP)에 의해 양자화 스텝사이즈가 조절된다.

다음에, 상기한 바와같이 각 양자화기(1161-1167)로부터 출력되는 분할된 서브블럭들에 대한 각각의 스칼라 양자화된 DCT 변환계수들은 라인 L21 내지 L27을 통해 인터리빙 블럭(134)과 움직임 추정, 보상을 위한 국부 복호 블럭을 이루는 역양자화 블럭(118)에 제공된다.

한편, 상술한 바와같이 복수개의 서브블럭으로 분할되어 스칼라 양자화된 DCT 변환계수들을 입력으로 하는 인터리빙 블럭(134)은, 제2도에 도시된 바와같이, 4개의 양자화기(1161-1167)의 출력에 대응하는 4개의 스캐너(1341A-1341D)로 된 스캐닝 블럭(1341), 스위칭 블럭(1343) 및 인터리버(1345)를 포함한다.

따라서, 스캐닝 블럭(1341)내의 제1스캐너(1341A)에서는 라인 L21상에 발생되는 제3동 HH 부분의 스칼라 양자화된 DCT 변환계수에 대한 서브블럭을 스캐닝하여 그의 출력 a에 시리얼로 제공하고, 제2스캐너(1341B)에서는 라인 L23상에 발생되는 제3도 HL 부분의 스칼라 양자화된 DCT 변환계수에 대한 서브블럭을 스캐닝하여 그의 출력 b에 시리얼로 제공하며, 제3스캐너(1341C)에서는 라인 L25상에 발생되는 제3도 LH 부분의 스칼라 양자화된 DCT 변환계수에 대한 서브블럭을 스캐닝하여 그의 출력 c에 시리얼로 제공하고, 제4스캐너(1341D)에서는 라인 L21상에 발생되는 제3도 LL 부분(저역부분)의 스칼라 양자화된 DCT 변환계수에 대한 서브블럭을 스캐닝하여 그의 출력 a에 시리얼로 제공한다.

여기에서, 각 서브블럭들의 스캐닝 방법으로는, 예를들면 이 기술분야에 잘 알려진 지그재그 스캐닝 방법 등이 사용될 수 있을 것이며, 또한 해당 영상(분할된 서브블럭)의 대역 특성 또는 에지등을 고려하여 동일한 스캐닝이 아닌 서로 다른 방식의 스캐닝, 즉 수평, 수직방향으로의 스캐닝등을 적용할 수도 있을 것이다.

그러므로, 스위칭 블럭(1343)이 인터리버(1345)로부터의 스위칭 제어신호에 의거하여 각 스캐너(1341A-1341D)들의 출력을 순차 또는 연속적으로 절환되므로서 시리얼 형태의 한 프레임에 대한 스칼라 양자화된 DCT 변환계수들은 다음단의 인터리버(1345)에 입력된다. 즉, 스위칭 블럭(1343)과 인터리버(1345)를 통해 서브블럭 단위의 병렬형태로 처리된 스칼라 양자화된 DCT 변환계수들이 일정한 갯수의 비트로된 시리얼 형태의 데이타로 결합된다.

그런다음, 상술한 바와같이 인터리빙된 계수열의 결과 데이타(스칼라 양자화된 DCT 변환계수)는 부호 테이블을 이용하는 제1도에 도시된 VLC 블럭(136)를 통해 각 부호의 발생빈도에 따라 가변적, 즉 부호의 발생빈도가 많은 것은 짧은 길이의 부호로, 부호의 발생빈도가 적은 것은 긴 길이의 부호로 가변길이 부호화된 원격지의 수신기로의 송신을 위해 버퍼(138)를 경유하여 도시 생략된 전송기로 출력된다.

한편, 제1도를 다시 참조하면, 역양자화 블럭(118)은, 시간축상의 중복성을 제거하기 위한 프레임간의 움직임 예측 및 보상을 위해, 각 라인 L21 내지 L27을 통해 양자화 블럭(116)으로부터 제공되는 복수의 서브블럭으로 분할된 각 서브블럭 단위의 스칼라 양자화된 DCT 변환계수들을 역양자화하여 서브블럭 단위의 DCT 변환계수들로 변환하여 대응하는 각 라인 L31 내지 L37상에 발생한다.

따라서, 대역 합성 블럭(120)에서는 라인 L31 내지 L37을 통해 상기한 역양자화 블럭(118)으로부터 제공되는 각 대역으로 나누어진 분할대역, 즉 각 서브블럭들에 대해 대역 통과 필터, 보간 등의 기법을 적용하여 합성함으로서 8 × 8의 DCT 변환계수 블럭들로 복원하여 다음단의 IDCT 블럭(122)에 제공하며, 이러한 IDCT 블럭(122)에서는 해당 프레임신호에 대해 8 × 8의 DCT 변환되기 이전의 원래의 신호(화소 데이타)값들로 역변환하여 가산기(124)에 제공한다.

그런다음, 가산기(124)가 IDCT 블럭(122)으로부터 제공되는 복원된 현재 프레임신호(차분신호)와 라인 L45을 통해 움직임 예측 블럭(132)으로부터 제공되는 예측 프레임신호를 가산하여 제2프레임 메모리(126)에 제공함으로서, 제2프레임 메모리(126)에는 복원된 현재의 프레임신호, 즉 현재 부호화를 위해 입력되는 현재 프레임신호의 바로 이전 프레임으로서 저장된다. 따라서, 이와같은 과정을 통해 제2프레임 메모리(126)에 저장되는 이전 프레임신호가 현재 부호화되는 입력 영상데이타 바로 이전의 영상데이타로 연속적으로 갱신된다.

한편, 본 발명에 있어서, 가장 큰 기술적인 특징은 움직임 추정, 보상시에 영상의 전역에 대하여 움직임 추정을 적용하지 않고 거의 모든 이미지 데이타가 집중되는 저역부분에 대해서만 움직임 추정, 보상을 적용한다는 점이며, 이를 위해 본 발명은 현재 프레임신호에서의 저역부분을 추출하기 위한 제1저역 추출 블럭(128)과 이전 프레임신호에서의 저역부분을 추출하기 위한 제2저역 추출 블럭(130)을 포함한다.

즉, 제1저역 추출 블럭(128)에서는 라인 L10을 통해 제1프레임 메모리(100)로부터 제공되는 현재 프레임신호에서 저역 통과 필터링 수단등을 통해 소망하는 저역부분, 예를들면 제3도에 도시된 LL 부분의 서브블럭을 추출하여 라인 L41상에 발생하고, 제2저역 추출 블럭(130)에서는 상기한 제2프레임 메모리(126)로부터 제공되는 이전 프레임신호에서 저역 통과 필터링 수단등을 통해 마찬가지로 제3도에 도시된 LL 부분의 서브블럭을 추출하여 라인 L43상에 발생한다.

따라서, 움직임 예측 블럭(132)에서는 라인 L41상의 현재 프레임의 저역부분, 예를들면 하나의 서브블럭에 대하여 라인 L43상의 이전 프레임의 저역부분(하나의 서브블럭)의 소정의 탐색범위내에서 예를들면 16 × 16 단위로 그 움직임을 추정, 즉 현재 프레임의 저역부분의 블럭과 가장 유사한 이전 프레임의 저역부분의 블럭을 결정한 다음 이 결정된 해당 블럭을 입력하여 라인 L45를 통해 전술한 감산기(111)와 가산기(124)에 각각 제공한다. 또한, 제1도에서의 도시는 생략하였으나 움직임 예측 블럭(132)에서 결정된 저역부분에서의 움직임벡터는 수신측 복호화 시스템으로의 전송을 위해 소정의 부호화 과정을 거쳐 부호화된 다음 전송기(도시생략)로 보내진다.

그 겨로가, 감산기(111)에서는 제1프레임 메모리(100)로부터의 현재 프레임신호와 움직임 예측 블럭(132)으로부터 제공되는 저역부분만이 움직임 추정, 보상된 예측된 이전 프레임신호와의 감산을 통해 그 차분신호(차분화소값)가 얻어지며, 이와같이 현재 프레임과 저역부분 움직임 추정, 보상된 예측 프레임간의 차분신호는 전술한 바와같은 DCT, 양자화 및 VLC를 통해 압축 부호화된다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명의 개선된 영상 부호화 시스템에 따르면, 프레임의 저역부분에 대해서만 움직임 추정 및 보상을 수행하여 그와 관련된 하드웨어 부분을 간소화함으로서, 화질열화를 수반하지 않는 영상의 소망하는 압축율을 얻을 수 있으면서도 하드웨어적인 구현을 용이하게 달성할 수가 있다.

다른한편, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 움직임 추정, 보상을 전역에 대해 적용하지 않고 각 프레임을 4개의 그 대역에 따라 서브블럭으로 분할한 다음 대부분의 주요한 이미지 데이타가 집중되는 가장 저역부분의 서브블럭에 대해서만 움직임 추정, 보상을 수행하고, 또한 그 대역에 따라 4개의 서브블럭으로 분할된 각 서브블럭들을 각각 양자화하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 국한되는 것으로 이해되어서는 않될 것이다. 따라서, 본 발명은 각 영상 프레임을 4개의 서브블럭으로 분할하여 하지 않고 N 개의 서브블럭으로 분할하여 적어도 하나 또는 그 이상의 저역부분의 움직임 추정, 보상과 양자화를 적용하더라도 실질적으로 거의 동일한 결과를 얻을 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 부호화하고자 하는 현재 입력 프레임신호와, 이 현재 프레임신호와 바로 이전의 프레임신호를 통해 예측된 프레임신호간의 차분신호를 이산 코사인 변환, 스칼라 양자화 및 가변길이 부호화 블럭을 통해 부호화 함으로서 상기 입력 프레임신호를 소망하는 압축율로 부호화하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 압축 부호화하고자 하는 상기 현재 입력 프레임신호를 저장하기 위한 프레임 메모리(100); 상기 프레임 메모리로부터의 상기 현재 프레임신호에서 소정 크기의 저역부분의 서브블럭을 추출하고, 상기 현재 프레임 바로 이전 프레임에서 소정 크기의 저역부분의 서브블럭을 추출하는 저역 추출 수단(128,130); 시간적으로 서로 대응하는 위치에 존재하는 추출된 상기 현재 프레임의 저역부분 서브블럭과 상기 이전 프레임 저역부분 서브블럭에 의거하여 상기 저역부분의 움직임 추정 및 보상을 수행하여 저역부분의 예측된 프레임신호를 발생하는 움직임 예측 블럭(132); 상기 프레임 메모리로부터의 현재 프레임신호와 상기 움직임 예측 블럭으로부터의 저역부분의 예측 프레임신호를 감산하여 생성된 차분신호에 대해 8 × 8 단위의 상기 이산 코사인 변환을 수행하여 DCT 변환계수들을 발생하는 변환수단(111,112); 상기 DCT 변환계수들로 된 영상 프레임들을 필터링 함으로서 상기 저역부분의 서브블럭을 포함하는 서로 다른 대역을 갖는 N 개의 서브블럭으로 분할하는 대역 분할 블럭(114); 복수의 양자화기를 포함하여 상기 분할된 N 개의 각 서브블럭들에 대해 스칼라 양자화를 각각 수행하여 복수의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들을 생성하는 양자화 블럭(116); 상기 움직임 추정, 보상을 위해 그 대역별로 분할된 상기 N 개의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들에 대해 역양자화, 대역 합성 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 변환되기 이전의 원래의 차분신호로 복원하는 복호화 수단(118,120,122); 상기 복원된 차분신호와 상기 움직임 예측 블럭으로부터의 상기 저역부분의 예측된 프레임신호를 가산하여 상기 이전 프레임신호를 생성하며, 이 생성된 이전 프레임을 상기 저역 추출 수단에 제공하는 이전 프레임 생성수단(124,126); 및 상기 양자화 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 N 개의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들을 인터리빙하고, 이 인터리빙된 DCT 변환계수들을 상기 가변길이 부호화 블럭에 제공하는 인터리빙 블럭(136)으로 이루어진 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 대역 분할 블럭은, 서로 다른 대역을 갖는 상기 N 개의 서브블럭을 각각 생성하는 N 개의 대역 통과 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 양자화 블럭은 상기 분할된 N 개의 서브블럭들을 각각 양자화하는 4개의 양자화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 인터리빙 블럭은: 상기 N 개의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들에 상응하는 N 개의 스캐너로 구성된 스캐닝 블럭(134); 스위칭 제어신호에 의거하여 상기 각 스캐너의 출력을 순차 또는 연속적으로 절환하는 스위칭 블럭(1343); 및 상기 스위칭 블럭에 스위칭 제어신호를 제공하며, 상기 각 스캐너로부터 출력되는 양자화된 DCT 변환계수들을 인터리빙하여 시리얼 형태로 상기 가변길이 부호화 블럭에 제공하는 인터리버(1345)로 구성된 것을 특징으로 하는 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 복호화 수단은, 그 대역별로 분할된 상기 N 개의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들에 상응하는 N 개의 역양자화기를 포함하며, 상기 각각의 역양자화기를 통해 상기 N 개의 양자화된 DCT 변환계수 블럭들을 각각 역양자화하는 것을 특징으로 하는 대역별 특성을 고려한 개선된 영상 부호화 시스템.