KR0179497B1 - 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로 - Google Patents

지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로에 관한 것으로, 주사 어드레스 패턴의 규칙성을 이용한 로직회로만으로 회로를 구현함으로써, 속도를 향상시키고 면적을 줄인 것에 관한 것으로, B-ISDN 단말, 고선명 TV등 고속 처리를 필요로하는 시스템에 이용될 수 있으며 VLSI로 회로를 설계하여 이를 ASIC화 하는 시스템에서 쉽게 이용할 수 있는 효과가 있다.

Description

지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로
제1도는 본 발명을 설명하기 위한 주사변환의 개념도.
제2도는 본 발명을 설명하기 위한 주사변환의 정의를 나타낸 그래프도.
제3도는 본 발명의 실시예에 의한 주사변환회로의 전체 구성도.
제4도는 제3도에 도시된 순차 어드레스 생성부의 구조도.
제5도는 제3도에 도시된 주사 어드레스 생성부의 구조도.
제6도는 본 발명에 의한 지그재그 주사 어드레스 패턴을 나타낸 그래프도.
제7도는 제5도에 도시된 지그재그 주사 어드레스 생성부의 구조도.
제8도는 제7도에 도시된 카운터 모듈의 회로도.
제9도는 제7도에 도시된 제어 모듈의 회로도.
제10도는 얼터네이트 주사 어드레스 패턴을 나타낸 그래프도.
제11도는 본 발명에 의한 얼터네이트 주사 어드레스 생성을 위한 비트 변환의 예시도.
제12도는 본 발명에 따른 얼터네이트 주사 어드레스 패턴을 나타낸 그래프도.
제13도는 제5도에 도시된 얼터네이트 주사부의 블럭도.
제14도는 제13도에 도시된 행 어드레스 생성부의 회로도.
제15도는 제13도에 도시된 열 어드레스 생성부의 회로도.
제16도는 본 발명의 실시예에 따른 순차 및 주사 어드레스 생성의 타이밍도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 실행 레벨 코더부 12 : 실행 레벨 디코더부
21 : 순차 어드레스 생성부 22 : 주사 어드레스 생성부
23,43,62 : 멀티플렉스부 24 : 레치부
31 : 컬럼 어드레스 생성을 위한 카운터 모드부
32 : 로우 어드레스 생성을 위한 카운터 모드부
41 : Zigzag 주사 어드레스 생성부 42 : Alternate 주사 어드레스 생성부
51 : 카운터 모듈부 52 : 제어 모듈부
61 : 업-다운 카운터부 71 : 컬럼 어드레스 생성부
72 : 로우 어드레스 생성부
본 발명은 지그재그(zigzag) 및 얼터네이트(alternate) 주사 변환 회로(scan conversion circuits)에 관한 것으로, 특히 주사 어드레스 패턴의 규칙성을 이용한 로직회로만으로 회로를 구현함으로써, 속도를 향상시키고 면적을 줄인 지그재그 및 얼터네이트 주사 변환 회로에 대한 것이다.
본 발명의 지그재그 및 얼터네이트 주사 변환 회로는 B-ISDN 단말, 고선명 TV, 디지탈 TV 등의 디지탈 신호를 기본으로 하는 모든 장치에서 주사 어드레스 생성을 필요로하는 시스템에서 응용될 수 있다.
일반적으로, 국제 표준화 기구인 ISO/IEC JTC1/SC29 WG11, MPEG(Motion Pictures Expert Group)에서는 비디오 부호화를 위한 인코더와 디코더를 구성함에 있어서 양자화-주사-가변길이 부호화(인코더) 및 가변길이 복호화-역주사-역양자화(디코더)의 단계에서 각각 순방향 주사 및 역방향 주사를 권고하고 있다.
주사 방법으로는 지그재그와 얼터네이트주사방법이 있으며 인코더에서는 순방향 주사를 하고, 디코더에서는 역방향 주사를 한다.
순방향 주사와 역방향 주사는 지그재그 및 얼터네이트 주사 방법이 있으며 인코더에서는 순방향 주사를 하고, 디코더에서는 역방향 주사를 한다.
순방향 주사와 역방향 주사는 지그재그 및 얼터네이트주사 회로를 이용하여 어드레스를 생성하는데, 이를 메모리에 대한 쓰기 어드레스로 사용하거나 읽기 어드레스로 사용함으로써 쉽게 구성 가능하다. 그리고, 순차 어드레스를 발생할 때 행당으로 발생할지 열당으로 발생할지에 따라서 주사 모듈 전, 후의 구현에 약간의 영향을 미치므로 두가지 방법에 대하여 모두 구현하여야 할 필요가 있다.
기존의 주사 방법으로는 간단하게 주사 어드레스 패턴을 look-up 테이블에 저장하여 지정하는 어드레스에 변환될 주사 어드레스를 데이타 형식으로 미리 저장하여 주사 변환하는 방법이다.
이 방법은 메모리를 사용함에 따라서 많은 영역을 필요로 하고, 처리속도가 메모리의 속도에 제약을 받으므로 고속으로 동작하는데 문제가 있다. 그리고, VLSI로 구현하기가 어렵다.
따라서 본 발명의 목적은 주사 어드레스 패턴의 규칙성을 이용한 로직회로만으로 회로를 구현함으로써, 속도를 향상시키고 면적을 줄인 지그재그 및 얼터네이트 주사 변환 회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 지그재그 및 얼터네이트 주사 변환 회로에서는 동작의 개시를 알리는 스타트 신호와 기본 동작 클럭 신호 및 주사형식이 지그재그인지, 얼터네이트인지를 표시하는 제어신호를 입력으로 하여 RAM에 데이타를 쓰고/읽기위한 지그재그 및 얼터네이트 주사 어드레스 생성수단과, 상기 주사 어드레스 수단의 입력 신호를 똑같이 입력으로 하고 읽고/쓰기 위한 순차 어드레스 생성수단과, 상기 주사 어드레스 생성수단과 순차 어드레스 생성수단의 어드레스 신호를 제어 신호에 의해 적절히 선택하기 위한 제1,제2멀티플렉서 수단과, 상기 제1,제2멀티플렉스 수단으로부터 선택된 어드레스를 각각 타이밍 조절하여 출력하기 위한 래치 수단을 구비하였다.
이하, 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명을 설명하기 위한 주사 변환의 개념도로서, 제(a)도는 인코더부의 주사변환 개념도이고 제(b)도는 디코더부의 역 주사변환 개념도이다.
인코더에서 양자화를 수행하고 나면 데이타의 배열이 8×8의 행렬로 표시된다. 순방향 주사는 이 데이타들을 비트 발생 빈도에 따라서 데이타를 재배열하는데 이를 주사라 한다. 주사가 끝나면 주사된 배열에서 연속하는 0의 갯수를 세어서(0의 갯수, 0다음에 나타나는 0아닌 값)의 집합으로 나열하여 run, level이 조합된 새로운 코드를 생성하여 다시 VLC(Variable Length Coder)부로 넘겨주는데 이것이 RLC(Run Level Coder)이다.
그리고 디코더에서는 주사된 배열에서 다시 순차적인 배열로 복구하는 과정을 필요로하며 이를 역방향 주사라고 한다. 여기서는 인코더의 경우와 반대로 VLD(Variable Length Decoder)에서 데이타를 받아서 이를 run, level로 복구하는 부분이 앞단에 필요한데 이것이 RLD(Run Level Decoder)이다.
제2도는 행당 및 열당 순차 주사(a),(b)에 대한 지그재그 주사(c)와 얼터네이트 주사(d)의 정의를 나타낸 그래프도이다.
제2도의 (c),(d)를 하나의 변수로 표시하면 scan(alt_scan)(u)(v)로 나타낼 수 있는데, 여기서 alt_scan이 0일 때 지그재그 주사이고 1일때는 얼터네이트 주사이다. 이것은 주파수가 낮은 DCT 계수에 값이 높게 할당되고 주파수가 높아질수록 계수가 0이나 1에 가까워지는 특성을 이용하여 효율적인 run level 부호를 생성시키기 위한 주사 방법이다. 즉, 이들은 좌측 상단(저주파)으로부터 대각선 방향으로 우측 하단(고주파)으로 갈수록 값이 0인 데이타가 많이 발생한다는 점에 착안한 것이다. 결국, 본 발명은 이와같이 정의되는 지그재그 주사와 얼터네이트 주사를 look-up 테이블이 아닌 로직으로 구현하는 것이다.
순방향 및 역방향 주사를 위한 어드레스 생성은 alt_scan이라는 지그재그 및 얼터네이트 주사의 구분을 위한 플레그를 참조하여 지그재그 혹은 얼터네이트주사된 어드레스를 발생하여 메모리의 어드레스를 지정한다. 그후 메모리로부터 데이타를 읽어낼 때 0-63번지의 데이타를 순서대로 읽어내면 된다.
즉, 주사된 순서로 배열된 데이타는 해당 주사 어드레스로 RAM에 라이트(write) 되었다가 순차적인 어드레스로 리드(read)됨으로써 주사하기전의 데이타 순서로 복귀되며, 순차적으로 배열된 데이타는 순차 어드레스로 RAM에 라이트되었다가 주사 어드레스로 리드됨으로써 주사된 순서의 어드레스가 생성된다.
주사모듈을 구성하는데 필요한 입력 신호는 기본 동작 클럭과 주사형식이 지그재그인지, 얼터네이트인지를 표시하는 alt_scan이라는 신호이며 출력신호는 6비트의 어드레스 데이타이다.
제3도는 본 발명의 실시예에 의한 주사 변환 회로의 전체 구성도로서, 동작의 개시를 알리는 스타트 신호와 기본 동작 클럭 신호 및 주사 형식이 지그재그인지, 얼터네이트인지를 표시하는 제어 신호(alt_scan)를 입력으로 하여 RAM에 데이타를 쓰고/읽기위한 지그재그 및 얼터네이트 주사 어드레스부(22)와, 상기 주사 어드레스부(22)의 입력 신호를 똑같이 입력으로 하고 읽고/쓰기 위한 순차(raster)어드레스부(21)와, 상기 주사 어드레스부(22)와 순차 어드레스부의 어드레스 신호를 제어 신호(addr_sel)에 의해 적절히 선택하기 위한 제1,제2멀티플렉스부(23)와, 상기 제1,제2멀티플렉스부(23)로부터 선택된 어드레스를 각각 타이밍 조절하여 출력하기 위한 래치부(24)를 구비한다.
이하, 주사 어드레스 생성부의 내부 구조에 대해서는 각 모듈의 내부 구조를 설명하면서 상세히 나타내고자 한다.
제4도는 제3도에 도시된 순차 어드레스 생성부(21)의 구조도로서, 클럭 신호 및 동작의 시작을 알리는 제어 신호(start)를 입력으로 하여 열 어드레스를 생성하는 제1카운터부(31)와, 상기 제1카운터부(31)로부터의 행 어드레스 제어신호 및 동작을 알리는 제어 신호를 입력으로 하여 행 어드레스를 생성하는 제2카운터부(32)로 구성된다.
상기 제1 및 제2카운터부는 3비트 모듈로 8카운터이다.
상기 순차 어드레스는 행당으로 어드레스를 생성할 것인지 열당으로 어드레스를 생성할지에 따라서 다른 구조를 가진다. 행당으로 어드레스를 생성시킬려면 간단하게 6비트 카운터 하나만으로 구현 가능하다.
그리고, 열당으로 어드레스를 생성시킬려면 제4도에서 알 수 있듯이 3비트 모듈로 8카운터 2개로 하나는 열 어드레스를 생성하고 다른 하나는 행 어드레스를 생성하도록 구성하면 된다.
제5도는 제3도에 도시된 주사 어드레스 생성부(22)의 구조도로서, 클럭 신호 및 동작을 알리는 제어 신호(start)를 입력으로 하여 행, 열로 나뉘어서 합하여 어드레스를 생성하는 지그재그 주사부(41) 및 얼터네이트 주사부(42)와, 상기 지그재그 주사부(41) 및 얼터네이트주사부(42)로부터의 어드레스중에서 현재 사용할 어드레스를 선택하는 제어 신호(alt_scan)에 의해 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉스부(43)로 구성된다.
여기서, 'alt_scan'은 두 종류의 어드레스 중에서 현재 사용할 어드레스를 선택하는 신호이다. 그리고, 각 모듈은 start 신호에 의해서 동작이 개시되며 결과는 행, 열로 나뉘어서 생성되어 최종적으로 둘을 합침으로써 어드레스를 발생한다.
제6도는 본 발명에 의한 지그재그 주사 어드레스 패턴을 나타낸 그래프도이다.
상기 제2도의 지그재그 주사 정의에 따라 다음과 같이 지그재그 주사의 어드레스 패턴을 행(row)과 열(column)로 나누어서 배열할 수 있다. 이것을 카운터를 적절히 제어하여 사용하면 효율적인 로직으로 구현할 수 있다. 카운터의 제어는 up/down 카운터의 카운터 모드를 번갈아 바꾸어 주고, 카운터의 시작과 끝은 한 단계씩 증가시킨다. 행과 열은 서로 상반되게 움직인다. 따라서, 어드레스의 생성 형상을(row,column)의 형태로 나타내면, (0,0), (0,1), (0,0), (2,0), (1,1), (0,2),…(7,0),…(7,1), (6,2),…(7,7)과 같다. 즉, 이와같은 형태는 규칙성이 상당히 있으므로 로직으로 구현하기가 용이하다.
패턴중에서 전반부의 마지막 부분은 지그재그 정의의 행렬중에서 우측상단에서 좌측하단에 이르는 대각선 부분이다. 이와 같은 어드레스 패턴을 도면으로 나타내면 상기 제6도와 같다.
이와 같은 어드레스 패턴을 가진 지그재그 주사 어드레스 생성부는 제7도와 같이 구성할 수 있다.
제7도는 제5도에 도시된 지그재그 주사 어드레스 생성부(41)의 구조도로서, 행 및 열 어드레스를 생성하기 위한 두 개의 카운터 모듈부(51)와 이들을 제어하는 제어 모듈부(52)로 구성된다.
제8도는 제7도에 도시된 카운터 모듈부(51)의 회로도로서, 클럭 신호 및 제어 신호(clear, load, up/down)를 입력으로 하여 카운터값과 캐리를 출력하는 업-다운 카운터부(61)와, 상기 업-다운 카운터부(61)의 출력을 피드백한 것과 이것에 1을 더한 값을 입력으로 하여 이중에서 선택된 값을 제어 신호에 의해 상기 업-다운 카운터부(61)의 입력 신호중 하나로 출력하는 멀티플렉스부(62)로 구성된다.
제9도는 제7도에 도시된 제어 모듈의 회로도로서, 행 및 열 카운터 블럭에서 입력되는 카운터 출력과 캐리를 이용하여 카운터의 clear, load 및 up/down 제어신호를 생성한다.
상기 Alternate 주사부의 어드레스 생성 패턴은 제2도의 (d)와 같으며 행과 열로 구분하여 표시하면 제10도와 같다. 이것을 있는 그대로 보면 규칙성이 거의 없다는 것을 알 수 있다.
그러나 이와같은 패턴을 적절히 매스크를 씌워서 조정하게 되면 상당히 규칙적인 패턴을 얻을 수 있다.
이 배열을 제11도와 같이 비트 변환 방식을 적용하면 효과적인 배열을 재생할 수 있다. 십진수 0의 변환을 예로들면 제11도와 같이 각 비트를 반전시켜서 3비트 범위내의 모든 값으로 변환 가능하다. 즉, 그 반전된 자리수가 3번째 비트의 자리수가 반전이면 L1이라 하고, 2번째 비트의 자리수가 반전이면 B1, 2,3번째 비트의 자리수가 반전이면 L2라 하고, 1번째 비트의 자리수가 반전이면 F1이라 하고, 1,3번째 비트의 자리수가 반전이면 B2라 하고, 1,2번째 비트의 자리수가 반전이면 F2라 하고, 1,2,3번째 비트의 자리수가 반전이면 A3라고 하면 3비트 범위내의 모든 값을 변환할 수가 있다.
따라서, 얼터네이트 주사 순서의 어드레스를 제12도와 같이 변환함으로써, 쉽게 로직으로 구현할 수 있다. 열 어드레스의 경우는 그 자체의 규칙성으로 구현해도 별 문제가 없으므로 행 어드레스 경우에 대해서만 적용한다.
제12도에서 검은 박스로 표시된 것은 카운터를 정지해야 하는 부분이며 업/다운 카운터로 간단히 구현할 수 있고 비트 변환에 따른 약간의 제어가 필요하다.
제13도는 제5도에 도시된 얼터네이트 주사부(42)의 블럭도로서, 클럭신호와 동작을 알리는 스타트 신호를 각각 입력하여 행 및 열 어드레스를 각각 생성시키는 열 및 행 어드레스 생성부(71/72)로 구성된다.
상기 열 어드레스 생성부(71)와 행 어드레스 생성부(72)의 내부회로는 각각 제14도 및 제15도에서 도시된 회로와 같다. 각각의 내부구조는 위에서 설명한 어드레스 패턴에 따라서 상당히 간단하게 구현된다. 따라서, 기존의 look-up 테이블에 비해서 동작이 향상되고 또한 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.
제16도는 쓰기 모드에서 지그재그 주사 어드레스와 읽기 모드에서 raster 어드레스를 생성하는 타이밍 다이아그램이다. 여기서 alt_scan이 0이면 지그재그이고 1이면 얼터네이트 주사이다. MB_ck는 메크로 블럭 클럭이며 이를 기준으로하여 어드레스 생성모듈이 시작되어 64개의 어드레스로 구성된 블럭이 6개 실행된다. 그리고, 결과로써 어드레스 0과 어드레스 1이 나타나며 이를 메모리의 어드레스 지정용으로 사용할 때 각각을 리드 혹은 라이트 어드레스로 사용하거나 리드와 라이트를 바꾸어 사용함으로써 주사 변환을 수행할 수도 있고 또 역 변환을 수행할 수도 있다.
제16도의 (a)는 alt_scan이 0일 때, 즉 지그재그 주사일 때, 어드레스 생성 모듈이 동작을 시작하는 타이밍 다이아그램이고, (b)는 한 블럭에서 다음 블럭으로 넘어갈 때의 타이밍 다이어그램이다.
제16도의 (c),(d)는 alt_scan이 1일 때, 즉 얼터네이트 주사일때의 타이밍 다이어그램을 나타낸 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로를 사용하게 되면, 기존의 look-up 테이블에 비해 주사 어드레스 패턴의 규칙성을 이용한 것이기 때문에 VLSI 구현의 중요한 요소인 속도와 면적의 측면에서 효율적이다. 따라서, B-ISDN 단말, 고선명 TV등 고속 처리를 필요로하는 시스템에 이용될 수 있으며 VLSI로 회로를 설계하여 이를 ASIC화 하는 시스템에서 쉽게 이용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 동작의 개시를 알리는 스타트 신호와 기본 동작 클럭 신호 및 주사 형식이 지그재그인지, 얼터네이트인지를 표시하는 제어 신호를 입력으로 하여 RAM에 데이타를 쓰고/읽기위한 지그재그 및 얼터네이트 주사 어드레스 생성수단과, 상기 주사 어드레스 수단의 입력 신호를 똑같이 입력으로 하고 읽고/쓰기 위한 순차 어드레스 생성수단과, 상기 주사 어드레스 생성수단과 순차 어드레스 생성수단의 어드레스 신호를 제어 신호에 의해 적절히 선택하기 위한 제1,제2멀티플렉서 수단과, 상기 제1,제2멀티플렉스 수단으로부터 선택된 어드레스를 각각 타이밍 조절하여 출력하기 위한 래치 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 순차 어드레스 생성수단은, 상기 클럭 신호 및 동작을 알리는 제어 신호를 입력으로 하여 열 어드레스를 생성하는 제1카운터부와, 상기 제1카운터부로부터의 열 어드레스 및 동작을 알리는 제어 신호를 입력으로 하여 행 어드레스를 생성하는 제2카운터부로 구성된 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2카운터부는 3비트 모듈 8카운터인 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 주사 어드레스 생성수단은, 상기 클럭 신호 및 동작을 알리는 제어 신호를 입력으로 하여 행, 열로 나뉘어서 합하여 어드레스를 생성하는 지그재그 주사 어드레스 생성부 및 얼터네이트 주사 어드레스 생성부와, 상기 지그재그 주사 어드레스 생성부 및 얼터네이트 주사 어드레스 생성부로부터의 어드레스중에서 현재 사용할 어드레스를 선택하는 제어 신호에 의해 선택하여 출력하기 위한 멀티플렉스부로 구성된 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지그재그 주사 어드레스 생성부는, 상기 지그재그 주사의 어드레스 패턴을 행(row)과 열(column)로 나누어서 배열한 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  6. 제4항에 있어서, 상기 지그재그 주사 어드레스 생성부는, 상기 row 및 column 어드레스를 생성하기 위한 두 개의 카운터 모듈부와 이들을 제어하는 제어 모듈부로 구성된 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 카운터 모듈부는, 상기 클럭 신호 및 제어 신호(clear, load, up/down)를 입력으로 하여 카운터값과 캐리를 출력하는 업-다운 카운터부와, 상기 업-다운 카운터부의 출력을 피드백한 것과 이것에 1을 더한 값을 입력으로 하여 이중에서 선택된 값을 제어 신호에 의해 상기 업-다운 카운터부의 입력 신호중 하나로 출력하는 멀티플렉스부로 구성된 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 업-다운 카운터부는, 상기 row 및 column 카운터 블럭에서 입력되는 카운터 출력과 케리를 이용하여 카운터의 clear, load 및 up/down 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  9. 제4항에 있어서, 상기 얼터네이트 주사 어드레스 생성부는, 상기 클럭 신호와 동작을 알리는 스타트 신호를 각각 입력하여 행 및 열 어드레스를 각각 생성시키는 row 및 column 어드레스 생성부로 구성된 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
  10. 제9항에 있어서, 상기 얼터네이트 주사 어드레스 생성부는, 상기 얼터네이트주사의 로우 어드레스 패턴을 각 비트를 반전시켜서 3비트 범위내의 모든 값으로 변환 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 지그재그 및 얼터네이트 주사변환회로.
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