KR0181066B1

KR0181066B1 - 영상부호기의 반화소 보간기

Info

Publication number: KR0181066B1
Application number: KR1019950038527A
Authority: KR
Inventors: 안정모
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1999-05-01
Also published as: KR970025159A

Abstract

본 발명은 영상부호기에 있어서 반화소 움직임 추정기의 효과적인 화소데이타 공급을 위하여 실시간 처리가 가능하도록 된 반화소보간기에 관한 것으로, 이를 해결하기 위하여 반화소 움직임 추정에 있어 실시간 처리가 가능하도록 입력되는 정수화소((b(x,y), b(x+1,y))를 제공받아 이를 래치부(410)에서는 정수화소((b(x,y+1) b(x+1,y+1))로 타임딜레이하여 출력하는 래치부(410)와 ; 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x,y), b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소((b(x,y+1), b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 2비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5),y+0.5)를 구하는 제1실시간 처리부(42)와 ; 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측 방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+1,y+0.5))를 구하는 제2실시간 처리부(430)와 ; 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소((b(x,y+1))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+1)를 구하는 제3실시간 처리부(440)와 ; 제 1, 2, 3, 실시간 처리부(420, 430, 440)로부터 출력되는 반화소와 함께 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 출력할 수 있도록 하는 버퍼부(450)를 구비함으로써 병렬처리에 의한 HDTV와 같은 고속 시스템에 적합하며, 나눗셈기를 위한 디바이더(divider)가 필요없이 칩으로 구현할 수 있어 최소의 공간을 확보할 수 효과가 있다.

Description

영상부호기의 반화소 보간기

제1도는 종래의 송신측에서의 영상신호를 압축 부호화하는 일반적인 부호화 장치를 도시한 블럭구성도.

제2도는 제1도의 움직임 예측 및 보상처리 과정을 설명하기 위한 블럭 구성도이다.

제3a도 내지 제3d도는 종개기술을 일예로서 설명하기 위해 도시된 도면.

제4a도 내지 제4c도는 본 발명에 따른 영상부호기의 반화소 보간장치를 도시한 블럭 구성도.

제5a도는 보간(Interpolated) 탐색위도우 영역을 도시한 도면.

제5b도는 움직임 측정의 반화소 보간이 진행상태를 설명하기 위해 도시된 도면.

제6도는 본 발명을 설명하기 위한 일예로서 도시된 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

410 : 래치부 420 : 제1실시간 처리부

430 : 제2실시간 처리부 440 : 제3실시간 처리부

450 : 버퍼부

본 발명은 영상부호기의 실시간 처리를 위한 반화소(haif pel) 보간기(Interpolator)에 관한 것으로, 특히 반화소 움직임 추정기의 효과적인 화소데이타 공급을 위하여 실시간 처리가 가능하도록 된 영상부호기의 반화소 보간기에 관한 것이다.

일련의 영상신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 고화질 텔레비젼의 경우에는 방대한 양의 디지탈 데이타가 전송되어야 하는데, 이때 사용되는 전송 채널의 사용가능한 주파수 영역은 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 전송되는 데이타를 압축하여 그 양을 줄일 필요가 있다.

그래서, 이 방대한 데이타를 압축하기 위한 방법으로, 다양한 압축 기법이 있는데, 특히 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 사용되고 있다.

제1도는 송신측에서의 영상신호를 압축 부호화하는 일반적인 부호화장치를 도시한 블럭 구성도이다.

제1도를 참조하면, 입력되는 영상신호를 프레임 형성부(102)에 의해서 프레임 단위로 구현한 다음 감산기(104) 및 움직임 예측부(122)로 제공하게 된다.

인트라 및 인터 동작모드에 따른 스위치(126,128)의 스위칭 동작에 의거하여 프레임 형성부(102)에 의해 구현된 현재 프레임은 감산기(104)와 DCT(106) 및 양자화부(108)에 의해 부호화된 다음 그 일부는 역양자화부(110)와 역DCT(112)에 의해서 복원되고, 이 복원된 데이타와 이전에 예측 보상된 움직임 변위를 가산기(114)에 의해 합친 다음 프레임 메모리(116)에 저장된다.

그리고, 상기 또다른 부호화된 영상신호는 VLC(118)를 통해 가변길이 부호화된 다음 버퍼(120)를 통해 수신측으로 출력된다.

상기 프레임 형성부(102)로부터 제공되는 프레임과 프레임 메모리(116)로부터 복원된 프레임에 의거하여 움직임 예측부(122)에서는 두 프레임간의 움직임을 예측하며, 이로부터 예측된 움직임 변위를 움직임 보상부(124)로 제공하게 된다.

움직임 보상부(120)에서는 프레임 메모리(116)로부터 제공되는 이전 프레임에다 예측된 움직임 변위만큼을 보상한 예측 프레임을 스위치(124)를 통해 감산기(104)로 제공함과 동시에 스위치(122)를 통해 가산기(114)로 제공하게 된다.

감산기(104)는 다음번째 순위로 입력되는 영상 프레임과 움직임 보상부(120)로부터 제공되는 예측(보상)된 프레임을 근거로 하여 차분값을 구하고, 이 차분신호를 DCT(106) 및 양자화기(108)에 의해 부호화된 VLC(118)로 제공하게 된다.

한편, 가산기(114)에서는 역DCT된 데이타와 스위치(128)를 통해 제공되는 움직임 변위를 합쳐서 프레임 메모리(116)에 이전 프레임으로, 저장후 다음번째 부호화시 이 프레임을 이용하게 된다.

VLC(118)에서는 양자화부(108)에 의해서 양자화된 데이타를 각 부호의 발생빈도에 따라 빈도가 많은 것은 짧은 길이의 부호로, 빈도가 적은 것은 긴 길이로 가변길이 부호화를 한 다음 버퍼(120)를 통해 복호기로 송출하는 한편, 버퍼(120)는 입력되는 영상데이타량에 따라 양자화부(108)를 제어하게 된다.

이때, 복호기에는 부호기와 동일한 프레임이 프레임 메모리(116)에 저장되어 있어서, 부호기로부터 전송되는 움직임 변위에 의해서 현재 프레임으로 복원한 다음 디스플레이 장치로 출력하게 되는 것이다.

제2도를 참조하면, 참조번호 202는 입력되는 화소를 수평보간(Horizontal Interpolator)하기 위한 호리엔탈 인터폴레이터이고, 204는 호리엔탈 인터폴레이터(204)에 의해서 신호처리된 화소를 일시 래치시키기 위한 래치부이며, 206은 래치부(204)로부터 출력되는 화소를 수평보간(Vertical Interpolator)하기 위한 버티컬 인터폴레이터이다.

제3도를 참조하면, 참조부호 O 는 정수화소(inter pel)을 나타내며, 참조부호 X 는 인터폴레이션 화소(interpolated pel)를 나타낸다.

예컨대, 제3a도에 도시된 정수화소(31, 32)가 호리엔탈 인터폴레이터(202)로 입력되면, 호리엔탈 인터폴레이터(202)에서는 수평방향의 두 개의 정수화소(31, 32)를 기초로 하여 제3b도와 같이 인터폴레이션된 화소(33)를 구한후, 래치부(204)로 제공된다.

이어서 제3c도 및 제3d도에 도시된 바와 같이 다른 수평방향의 두 개의 정수화소(34, 35)를 근거로 하여 인터폴레이션된 화소(36)를 구한 후 래치부(204)로 제공된다.

래치부(204)에서는 제3c도에 도시된 바와 같은 정수화소(31, 34)를 기초로 하여 인터폴레이션된 화소(37), 정수화소(32, 35)를 기초로 하여 인터폴레이션된 화소(38), 정수화소(33, 36)를 기초로 하여 인터폴레이션된 화소(37), 정수화소(32, 35)를 기초로 하여 인터폴레이션된 화소(38), 정수화소(33,36)를 기초로 하여인터폴레이션된 화소(39)를 구하게 된다.

즉, 정수화소를 기초로 하여 인터폴레이션된 화소를 구하는 수식은 다음과 같다.

상술된 부호(//)는 나눗셈 후 가장 근접한 정수로 보정한다는 의미이다. 그리고, 기존의 반화소 보간기(interpolator)에 있어서, 인터폴레이션된 화소를 구하기 위해서는 나눗셈기(divider)가 사용되는 바, 이는 신호처리 속도와 칩의 면적상에 상당한 로스(loss)를 가져온다.

또한, 인터폴레이션 과정에 있어 수평 및 수직방향으로 각각 발생되는 화소들을 처리하는데 있어 타이밍 및 효율면에 큰 손실이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 단점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 반화소 움직임 추정기의 효과적인 화소데이타 공급을 위하여 실시간 처리가 가능하도록 된 영상부호기의 반화소 보간기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 반화소 움직임 추정장치에 있어서,

반화소 움직임 추정에 있어 실시간 처리가 가능하도록 입력되는 정수화소((b(x,y+1), b(x+1,y+1))를 타임 딜레이하는 래치부(410)와 ;

상기 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소((b(x,y), b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x,y+1), b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 2비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+0.5))를 구하는 제1실시간 처리부(420)와 ;

상기 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+1,y+0.5)를 구하는 제2실시간 처리부(430)와 ;

상기 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x,y+1))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+1))를 구하는 제3실시간 처리부(440)와;

상기 제1. 2. 3. 실시간 처리부(420, 430, 440)로부터 출력되는 반화소와 함께 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 출력할 수 있도록 하는 버퍼부(450)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 예시된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 제4a도는 본 발명에 따른 영상부호기의 반화소 보간기를 도시한 블럭 구성도이다.

제4a도는 본 발명의 영상부호기 반화소 보간장치는 래치부(410)와, 제 1, 2, 3, 실시간 처리부(420), (430), (440)로 구성된다.

래치부(410)는 반화소 움직임 추정에 있어 실시간 처리가 가능하도록 입력되는 정수화소((b(x,y+1), b(x+1,y+1))를 타밍 딜레이하여 수차적으로 출력되도록 구성된다.

제1실시간 처리부(420)는 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소((b(x,y), b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x,y+1), b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 2비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+0.5)를 구하도록 구성되며, 상기 제1실시간 처리부(420)는 덧셈기와 쉬프트기로 이루어진다.

제2실시간 처리부(430)는 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+1,y+0.5)를 구하도록 구성되며, 상기 제2실시간 처리부(430)는 덧셈기와 쉬프트기로 이루어진다.

제3실시간 처리부(440)는 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x,y+1))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+1))를 구하도록 구성되며, 상기 제3실시간 처리부(440)는 덧셈기와 쉬프트기로 이루어진다.

버퍼부(450)는 제1, 2, 3, 실시간 처리부(420, 430, 440)로부터 출력되는 반화소와 함께 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 출력할 수 있도록 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 제5a도는 보간(Interpolated) 탐색위도우 영역을 도시한 도면으로, 참조번호 51은 제1경계(boundary)를 나타내며, 53은 제2경계(boundary)를 나타낸다.

즉, 제1경계(51) 내의 데이타는 제2경계(52)의 반화소를 구하기 위하여 필요한 데이타로서 움직임 추정시에는 사용되지 않는다.

제5b도는 움직임 축정에 있어서, IP입력과 IP출력을 보면, 반화소 보간이 진행되는 상태를 도시한 도면이다.

제6도를 참조하여 설명하면, 매크로블럭의 화소가 b(x+1,y+1)에 위치할 경우에 정수화소를 중심으로한 반화소가 필요하게 되며 이를 수식화한 것이 다음과 같다.

1화소 : 화소(b(x,y) + b(x+1,y) + b(x,y+1) + b(x+1,y+1)// 4

2화소 : 화소(b(x+1,y) + b(x+1,y+1))// 2

3화소 : 화소(b(x,y+1) + b(x+1,y+1))// 2

4화소 : 화소(b(x+1,y+1))// 2

즉, 이와 같이 표현되는 식을 본 발명에 블럭 구성도인 제4a도와 같이 구현되는 것이다.

제4a도를 참조하면, 입력되는 정수화소((b(x,y), b(x+1,y))를 제공받아 이를 래치부(410)에서는 정수화소((b(x,y+1), b(x+1,y+1))로 타임딜레이(Time Delay)하여 제1실시간 처리부(420)로 제공한다. 또한, 입력되는 정수화소((b(x,y+1), b(x+1,y+1))와 우측방향으로 2회 이동시키는 값을 상기 제1실시간 처리부(420)로 제공받게 된다.

따라서, 제1실시간 처리부(420)에서는 화소(b(x,y)와 b(x+1,y), (b(x,y+1), b(x+1,y+1)를 덧셈한 다음 얻어지는 값을 다시 우측 방향으로 2비트 이동시키면, 반화소((b(x+0.5,y±0.5))값을 얻게 된다.

제2실시간 처리부(430)에서는 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+1,y+0.5))를 구하게 된다.

제3실시간 처리부(440)에서는 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x,y+1))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+1))를 구하게 된다.

버퍼부(450)는 제 1, 2, 3, 실시간 처리부(420, 430, 440)로부터 출력되는 반화소와 함께 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 출력하게 되는 것이다.

상기 제4b도를 참조하면, 즉, 제4a도에서 제1실시간 처리부(420)에서 나눗셈 대신 2비트씩 이동시켜 출력함으로써 기존기술과 동일한 동작을 함과 더불어 하드와이어드(Hardwired Method)를 사용함으로써, 시간지연이 전혀없게 된다. 이는 실시간처리(realtime)에 있어 최적의 동작이 되는 것이다.

그리고, 나눗셈하는 과정을 // 기호로서 표현하였는 바, 이는 나눗셈의 몫이 소수로 떨어질 경우에는 가장 큰정수로서 올림 또는 버림을 실시하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 병렬처리에 의한 HDTV와 같은 고속 시스템에 적합하며, 나눗셈기를 위한 디바이더(divider)가 필요없이 칩으로 구현할 수 있어 최소의 공간을 확보하게 되는 것이다.

Claims

반화소 움직임 추정장치에 있어서, 반화소 움직임 추정에 있어 실시간 처리가 가능하도록 입력되는 정수화소를 타임 딜레이하여 출력하는 래치부(410)와 ; 상기 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소((b(x,y), b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x,y+1), b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 2비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+0.5))를 구하는 제1실시간 처리부(420)와 ; 상기 래치부(410)로부터 출력되는 (b(x+1,y))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+1,y+0.5))를 구하는 제2실시간 처리부(430)와 ; 상기 래치부(410)로부터 출력되는 정수화소(b(x,y+1))와 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 덧셈하며, 이 덧셈된 정수화소를 나타내는 비트를 우측방향으로 1비트 이동시켜서 반화소(b(x+0.5,y+1))를 구하는 제3실시간 처리부(440)와 ; 상기 제1, 2, 3, 실시간 처리부(420, 430, 440)로부터 출력되는 반화소와 함께 상기 입력되는 정수화소(b(x+1,y+1))를 출력할 수 있도록 하는 버퍼부(450)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상부호기의 반화소 보간기.