KR0180169B1

KR0180169B1 - 가변길이 부호기

Info

Publication number: KR0180169B1
Application number: KR1019950019183A
Authority: KR
Inventors: 강동수
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1999-05-01
Also published as: CN1139861A; JPH0916373A; US5652583A; CN1144371C; KR970004873A

Abstract

본 발명은 가변길이 부호기에 관한 것으로, 줄길이 부호화된 데이타를 입력받아 미리 내장된 허프만 테이블을 참조하여 가변길이의 부호어(TBL_C)와 이 부호어의 길이(TBL_L)를 출력하는 참조표부(10); 상기 참조표(10)로부터 입력된 가변길이의 부호어(TBL_C)와 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 이전에 발생된 부호어와 연결시키는 부호어 연결기(20); 상기 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 누산하여 라이트(WRITE)신호와 레지듀 데이타(ACC_L)를 출력하는 누산기(40); 및 상기 연결기(20)로부터 연결된 부호어(CAT_C)를 입력받고 상기 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어(TBL_C)를 각각 입력받아 상기 누산기(40)의 레지듀 데이타(ACC_L) 출력만큼 내부 레지스터에 저장하는 분할기(30)로 구성된다.

Description

가변길이 부호기

제1도는 일반적인 MPEG2 부호화기를 도시한 블럭도.

제2도는 본 발명에 따른 가변길이 부호기를 도시한 블럭도.

제3도는 제2도에 도시된 참조표부의 세부 블럭도.

제4도의 (a) 내지 (d)는 제3도에 도시된 참조표부의 동작 타이밍도.

제5도는 제2도에 도시된 연결기의 세부 블럭도.

제6도는 제2도에 도시된 분할기의 세부 블럭도.

제7도는 제2도에 도시된 누산기의 세부 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 이산여현 변환부 2 : 양자화부

3 : 줄길이 부호화부 4 : 가변길이 부호화부

10 : 참조표부 11 : 입력레지스터

12 : PLA 13,14,22,32 : 출력레지스터

20 : 연결기 21,31 : 배럴 시프터

30 : 분할기 40 : 누산기

41 : 가산기

본 발명은 MPEG과 같이 영상신호를 압축부호화하기 위한 부호화장치에 이용되는 가변길이 부호기(VLC : Variable Length Coder)에 관한 것이다.

정보는 가장 중요한 자원중의 하나이며 현대를 일컬어 정보화사회라 하는 바, 받아들이고 처리해야 하는 정보의 양이 나날이 늘어나는 추세에서 기존의 전송대역을 효과적으로 이용하기 위해 데이타 압축은 필수 불가결하다. 특히, 디지털 영상신호는 정보의 표현에 많은 메모리를 필요로 하기 때문에 영상정보 압축은 정보의 저장과 검색, 전송등을 보다 효울적으로 하는 효과를 가진다.

이와 같은 이유에서 영상데이타에 대한 압축기법들이 많이 개발되어 왔으며, 이러한 영상데이타 압축기법은 정보의 손실 여부에 따라 손실 부호화와 무손실 부호화기법으로 나눌 수 있으며, 정지영상에 존재하는 공간적 중복성을 제거하기 위한 인트라프레임(intraframe) 부호화와 동영상에 존재하는 시간적 중복성을 제거하기 위한 인터프레임(interframe) 부호화로 나눌 수 있다.

일반적으로 널리 사용되는 동영상 부호화기는 움직임 처리를 통하여 시간적 중복성을 제거하고, 이산여현변환을 통하여 공간적인 중복성을 제거함과 아울러 허프만 테이블을 이용하여 가변길이 부호화하므로서 데이타 압축의 효과를 더욱 크게 하는데, 가변길이 부호화란 엔트로피 부호화라고도 하며 입력심볼의 발생확률이 높을수록 길이가 작은 부호어를 할당하고, 발생활률이 낮을수록 길이가 긴 부호어를 할당하는 식으로 길이가 가변적인 부호어를 사용하여 평균비트율을 낮출 수 있는 부호화기법이다.

이러한 가변길이 부호화기는 줄길이 부호화된 부호어를 입력받아 가변길이 부호표(허프만 테이블)을 참조하여 각 부호어에 해당되는 가변길이 부호어들을 비디오 완충기로 출력한다.

제1도는 일반적인 동영상 부호화기의 구성을 나타낸 블럭도로서, H.261, MPEG-1, MPEG-2 등의 많은 표준화된 부호화기에서 사용되는 것이다. 제1도를 참조하면, 이산여현변환부(DCT)(1)에서는 픽셀간의 상관성을 제거하기 위하여 프레임간 차영상을 예를 들면, 8×8픽셀의 블럭으로 이산여현 변환하여 이상여현 변환 계수를 출력하고, 양자화기(Q)(2)에서는 이산여현변환부(1)에서 출력되는 프레임간 차영상의 이산여현 변환 계수를 소정의 양자화간격으로 양자화하여 출력한다. 양자화기(2)에서 지그재그 스캔되어 출력되는 DCT계수는 고주파 부분에 다수의 0이 포함되어 있으므로 줄길이부호화기(3)에서 (런, 레벨)값으로 부호화되어 가변길이 부호화기(4)로 출력된다.

가변길이 부호화기(VLC)(4)에서는 런과 베벨로 입력되는 줄-길이 부호화된 데이타를 입력받아 허프만 테이블을 참조하여 가변길이의 부호어를 비디오 버퍼로 출력한다. 예컨데, 8비트로 표현되는 신호들중에서 빈도가 많은 데이타는 적은 비트로 표현하고, 빈도가 적은 데이타는 많은 비트로 표현함으로써 차영상을 표현하는 전체 비트수를 줄인다.

그런데 이러한 가변길이 부호기를 구현하기 위해서는 가변길이 부호화된 결과가 연이어 발생되는 부호어들이 서로 연결된 비트열의 형태가 되어야 함과 아울러, 이는 다시 일정한 길이 즉, 메모리의 한 어드레스에 저장될 수 있는 저장단위로 분할되어 버퍼 메모리에 저장되어야 한다.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같이 연결기와 분할기를 사용하여 간단하게 구현할 수 있는 가변길이 부호기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변길이 부호기는 줄길이 부호화된 데이타를 입력받아 가변길이 부호화된 비트열을 비디오 버퍼로 출력하는 가변길이 부호기에 있어서.

줄길이 부호화된 데이타를 입력받아 미리 내장된 허프만 테이블을 참조하여 가변길이의 부호어와 이 부호어의 길이를 출력하는 참조표부; 상기 참조표로부터 입력된 가변길이의 부호어와 부호어의 길이를 입력받아 이전에 발생된 부호어와 연결시키는 부호어 연결기; 상기 참조표부로부터 가변길이 부호어의 길이를 입력받아 누산하여 라이트신호와 레지듀 데이타를 출력하는 누산기; 상기 연결기로부터 연결된 부호어를 입력받고 상기 참조표부로부터 가변길이 부호어를 입력받아 상기 누산기의 레지듀 데이타 출력만큼 내부 레지스터에 저장하는 분할기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 가변길이 부호기는 제2도에 도시된 바와 같이, 줄길이 부호화된 데이타를 입력받아 미리 내장된 허프만 테이블을 참조하여 가변길이의 부호어(TBL_C)와 이 부호어의 길이(TBL_L)를 출력하는 참조표부(10); 상기 참조표(10)로부터 입력된 가변길이의 부호어(TBL_C)와 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 이전에 발생된 부호어와 연결시키는 부호어 연결기(20); 상기 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 누산하여 라이트(WRITE)신호화 레지듀 데이타(ACC_L)를 출력하는 누산기(40); 상기 연결기(20)로 부터 연결된 부호어(CAT_C)를 입력받고, 상기 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어(TBL_C)를 각각 입력받아 상기 누산기(40)의 레지듀 데이타(ACC_L) 출력만큼 내부 레지스터에 저장하는 분할기(30)로 구성되어 비디오 버퍼(50)에 가변길이 부호화된 데이타를 출력한다.

또한, 상기 참조표부(10)는 제3도에 도시된 바와 같이 줄-길이 부호화된 데이타를 입력받는 입력 레지스터(11); 상기 위력 레지스터(11)의 데이타가 입력되면 미리 약정된 소정의 가변길이 부호어와 이 가변길이 부호어의 길이를 발생하는 테이블부(12); 상기 테이블부(12)로부터 가변길이 부호어를 입력받아 저장하는 제1출력 레지스터(13); 상기 테이블부(12)로부터 가변길이 부호어의 길이를 입력받아 저장하는 제2출력 레지스터(14)로 구성된다. 여기서 상기 테이블부(12)는 프로그래머블 로직 어레이(PLA)로 구현된다.

이러한 참조표부(10)가 동작되는 타이밍은 제4도의 (a)에 도시된바와 같은 클럭(CLK)에 따라 작동되어 제4도의 (b)에 도시된 바와 같은 인에이블신호(EN)에 줄-길이 부호화된 데이타를 입력받는다. 이와 같이 인에이블 타이밍에 입력된 줄길이 부호화된 A, B, C 데이타는 테이블부(12)에 의해 해당 부호어(TBL_C)와 부호어의 길이(TBL_L) 데이타가 발생되어 제4도의 (d)와 같은 타이밍에 A*, B* 데이타로 출력된다.

상기 연결기(20)는 제5도에 도시된 바와 같이 현재의 가변길이 부호어(TBL_C)를 입력받아 이전에 연결된 부호어(CAT_C)에 가변길이 부호어의 길이만큼 시프트하여 부호어를 연결하는 배럴 시프터(21); 상기 배럴 시프터(21)의 출력을 저장하는 출력 레지스터(22)로 구성되어 있다. 여기서, 배럴 시프터(21)의 동작은 부호어의 길이(TBL_L)에 따라 16비트의 데이타(즉, 8비트의 이전에 연결된 부호어와 8비트의 새로 입력된 부호어) 중 8비트를 선택하는 것으로, 중앙을 중심으로 우측에서 현재 입력된 부호어(TBL_C)를 L비트만큼 취하고, 이전에 연결된 부호어 (CAT_C)에서 중앙을 중심으로 좌측으로 8-L비트 만큼을 선택하여 8비트를 취한다.

또한, 상기 분할기(30)는 제6도에 도시된 바와 같이 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어(TBL_C)를 입력받고, 연결기(20)로부터 연결된 부호어(CAT_C)를 입력받아 누산기(40)의 레지듀 출력(ACC_L)만큼 시프트하는 배럴 시프터(31)와 상기 배럴 시프터(31)의 출력을 저장하여 일정길이의 데이타를 출력하는 출력 레지스터(32)로 구성되고, 상기 누산기(40)는 제7도에 도시된 바와 같이 가변길이 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 이전 누산된 결과와 가산하는 가산기(41)와; 상기 가산기(41)의 출력 중 MSB를 라이트(WRITE)신호로 출력하고 나머지 비트(즉, 레지듀)를 저장하기 위한 레지스터(42)로 구성된다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용 효과를 설명한다.

먼저, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위하여 MPEG2에서 제안된 테이블(ISO/IEC 13818-2, Table B-14)을 참조하여 설명한다.

상기 표 1에 있어서, 이산여현변환된 부 양자화된 DCT 계수를 지그재그 스캔하여 DCT계수의 시퀀스를 형성하고, 이 시퀀스에서 연속되는 0의 숫자를 런으로 하여 줄길이 부호화하면, (런, 레벨)의 쌍이 발생된다.

가변길이 부호기는 이러한 (런, 레벨)의 쌍을 입력받아 발생확률에 따라 가변길이의 부호어를 발생한다. 즉, 상기 표1에서와 같이 런이 0이고 레벨이 1이면 11s 부호어가 발생되고, 런이 7이고 레벨이 1이면 0001 00s가 발생된다. 이때 s는 레벨의 부호비트로서 0이면 +부호이고, 1이면 -부호이다.

한편, 본 발명에 따른 가변길이 부호기로 임의의 런과 레벨이 입력 되어 다음 표 2와 같은 가변길이 부호어(TBL_C)와 부호어의 길이(TBL_L)가 발생되었을 경우를, 예로 들어 본 발명이 동작하는 것을 설명한다.

예를 들어 임의의 런과 레벨이 입력되어 본 발명에 따른 참조표부(10)가 10000011을 발생하였다면, 이때 부호어의 길이는 8이 되고, 다른 런과 레벨이 입력되어 111이 발생되었다면 부호어의 길이가 3이 된다.

본 발명에 따른 연결기(20)는 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어 10000011을 입력받아 배럴 시프터(21)에서 선택된 값을 출력 레지스터(32)에 저장하고, 이어서 가변길이 부호어111과 길이정보3을 입력받아 3비트 시프트하여 연결된 부호어11111을 발생한다.

본 발명에 따른 누산기(40)는 부호어 길이정보를 입력받아 누산하여 8이 넘으면 라이트(WRITE)신호를 발생시켜 8비트 단위로 버퍼에 저장되게 하고, 나머지를 내부 레지스터(42)에 저장한다. 즉, 상기 표2에 있어서, 처음에는 8비트 길이의 부호어가 발생되므로 나머지가 0이고 라이트신호가 1이 되며, 이어서 부호어 길이 3이 입력된 후 다음에 입력되는 부호어의 길이 2와 누산되어 5가 되고, 또 다음에 입력되는 부호어의 길이 4와 누산되어 9가 되므로 라이트신호를 1로 함과 동시에 내부 레지스터(42)에 레지듀 1을 저장한다.

이때 분할기(30)는 누산기 (40)의 레지듀값 만큼을 배럴 시프터(31)에서 시프트한 후 출력 레지스터(32)에 저장하는데, 상기 표2에서와 같이 누산기가 3이면 111을 저장하고, 5일 때 11101을 저장한다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에서는 참조표부에 의해 발생되는 부호어의 최대 비트를 8비트라 가정하여 설명한 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 실시예에 의해 한정되지 않는다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 구현된 가변길이 부호기는 배럴 시프터를 이용하여 간단한 회로구성이 가능하여 신뢰성이 향상되고, 제품의 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

줄길이 부호화된 데이타를 입력받아 가변길이 부호화된 비트열을 비디오 버퍼로 출력하는 가변길이 부호기에 있어서. 줄길이 부호화된 데이타를 입력받아 미리 내장된 허프만 테이블을 참조하여 가변길이의 부호어(TBL_C)와 이 부호어의 길이(TBL_L)를 출력하는 참조표부(10); 상기 참조표(10)로부터 입력된 가변길이의 부호어(TBL_C)와 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 이전에 발생된 부호어와 연결시키는 부호어 연결기(20); 상기 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 누산하여 라이트(WRITE)신호와 레지듀 데이타(ACC_L)를 출력하는 누산기(40); 및 상기 연결기(20)로부터 연결된 부호어(CAT_C)를 입력받고 상기 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어(TBL_C)를 각각 입력받아 상기 누산기(40)의 레지듀 데이타(ACC_L) 출력만큼 내부 레지스터에 저장하는 분할기(30)로 구성되는 가변길이 부호기.
제1항에 있어서, 상기 참조표부(10)는 줄-길이 부호화된 데이타를 입력받는 입력레지스터(11); 상기 입력레지스터(11)의 데이타가 입력되면 미리 약정된 소정의 가변길이 부호어와 이 가변길이 부호어의 길이를 발생하는 테이블부(12); 상기 테이블부(12)로부터 가변길이 부호어를 입력받아 저장하는 제1출력 레지스터(13); 상기 테이블부(12)로부터 가변길이 부호어의 길이를 입력받아 저장하는 제2출력 레지스터(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변길이 부호기.
제1항에 있어서, 상기 연결기(20)는 현재의 가변길이 부호어를 입력받아 이전에 연결된 부호어에 가변길이 부호어의 길이만큼 시프트하여 부호어를 연결하는 배럴 시프터(21); 상기 배럴 시프터(21)에서 연결된 부호어를 입력받아 저장하는 출력레지스터(22)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변길이 부호기.
제1하에 있어서, 상기 분할기(30)는 참조표부(10)로부터 가변길이 부호어(TBL_C)를 입력받고, 연결기(20)로부터 연결된 부호어 (CAT_C)를 입력받아 누산기(40)의 레지듀 출력(ACC_L)만큼 시프트하는 배럴 시프터(31)와, 상기 배럴 시프터(31)의 출력을 저장하는 출력 레지스터(32)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변길이 부호기.
제1항에 있어서 상기 누산기(40)는 가변길이 부호어의 길이(TBL_L)를 입력받아 이전에 누산된 결과와 가산하는 가산기(41)와; 상기 가산기(41)의 출력 중 MSB를 라이(WRITE)신호로 출력하고 나머지 비트를 저장하기 위한 레지스터(42)로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변길이 부호기