KR100192696B1 - 화상 재생 방식 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 역재생 화상의 해상도는 어느 정도 희생하더라도 역재생을 소규모의 하드웨어 추가로 실현하는데 있다.
데이터 압축된 압축 화상 데이터는 가변 길이 부호 복호기 및 하프만 복호기부(22), 역이산 코사인 변환기 및 역양자화기부(23), 프레임내 및 프레임간 예측 처리기 및 움직임 보상 처리기(24), 예측 처리용 메모리(25), 화상표시 출력용 버퍼 메모리(26)로 복호된 화상 데이터로 된다. 여기서, 역재생의 경우는 해상도 변환기(41)로 화산 크기가 축소되고, 프레임 간임/삽입 처리부(42)에서 프레임 간인이나 삽입 처리가 행해지고, 화상프레임 시간축 변환부(43), 프레임 메모리(44)로 프레임의 표시 순서가 설정되어, 역재생 화상 데이터로서 출력단(27)에 도출된다.

Description

화상 재생방식 및 장치
제1도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 도면.
제2도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면.
제3도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 도면.
제4도는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 도면.
제5도는 MPEG 규격에 있어서의 압축 부호화 화상 데이터를 복호할 때의 프레임의 상호 관계를 나타낸 설명도.
제6도는 제1실시예에 있어서의 메모리 영역과 액세스 타이밍을 나타낸 설명도.
제7도는 제2실시예에 있어서의 메모리 영역과 액세스 타이밍을 나타낸 설명도.
제8도는 제3, 제4실시예에 있어서의 메모리 영역과 액세스 타이밍을 나타낸 설명도.
제9도는 종래의 화상 재생 장치의 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
22 : 가변길이 부호 복호기 및 하프만 복호기부
23 : 역이산 코사인 변환기 및 역양자화기부
24 :프레임내 및 프레임간 예측 처리기 및 움직임 보상처리기
25 : 예측 처리용 메모리 26 : 화상 표시 출력용 버퍼 메모리
31 : 셀렉터 41 : 해상도 변환기
42 : 프레임 간인 삽입 처리부 43 : 화상 프레임 시간축 변환부
44 : 프레임 메모리 51 : 메모리
61 : 역영자화기 62 : 해상도 변환 및 역DCT 처리부
본 발명은 화상 데이터가 압축처리되어 기록된 매체(광디스크나 자기디스크)를 재생하는 화상 재생 장치에 관한 것으로서, 특히 역방향 재생에 유리한 장치로서 개발된 화상 재생 장치에 관한 것이다.
제9도(a)에는 자기 디스크나 광디스크 등의 기록 매체의 정보가 판독되어, 표시 장치에 표시되기까지의 경로를 나타내고 있다. 또, 9도(b)에는 상기경로의 도중에 있어서, 압축 화상 데이터를 신장(身長)하고 복호(復號)하는 신장 및 복호부를 상세이 나타내고 있다.
제9도(a)에 있어서, 11은 동화상 데이터 축적부로부터의 정보 신호는 전처리부(前處理部)(12)에 입력된다. 전처리부(12)에서는 증폭 및 이퀄라이징 처리가 행해진다. 전처리부(12)에서 출력된 신호는 복조부(13)에 입력되어 복조된 다음 에러 정정부(14)에 입력된다. 에러정정부(14)는 작업 메모리(15)를 이용하여 복조 데이터의 에러를 정정한다. 에러 정정에 필요한 연산 처리는 다차원의 인터리브를 이용하고 있으므로, 데이터를 일시 퇴피(退避)시켜 두기 위하여 작업 메모리(15)가 사용되고 있다. 특히, 동화상 데이터의 경우는 데이터량이 많으므로 고능률 부호화에 의한 데이터 압축처리가 실시되고 있다.
그래서, 이 압축 처리된 데이터는 신장 및 복호부(16)에서 신장 및 복호처리가 실시 된다. 여기서 복호된 데이터는 화상 데이터 R,G,B 또는 YUV(Y/Cb/Cr), 또는 CMYK등의 화상 데이터이며, 비디오 신호 엔코더(17)에 입력되어 소망하는 포맷의 비디오 신호(PAL, NTSC 등)로 변환된다. 그리고, 이 비디오 신호는 디지털 아날로그 변환기(18)에서 아날로그 신호로 변환되어 표시 장치(19)에 입력된다. 또, 업무용의 아날로그 RGB 모니터로 표시할 경우는 수평/수직 동기 타이밍을 나타내는 동기 신호를 RGB신호와 함께(또는 중첩해서) 송출하고 있다.
제9도(b)는 상기 신장 및 복호부(16)이 구성을 상세히 나타내고 있다. 먼저, 화상 압축 부호화된 데이터는 입력단(21)을 통해 가변 길이 부호 복호기와 하프만 복호기부(22)로 입력된다. 여기서 복호화된 데이터는 역이산(逆離散) 코사인 변환기(IDCT) 및 역양자화기부(IQ)(23)에 입력되어 역이산 코사인 변환 처리 및 역양자화 처리가 실시 된다. 다음에, 프레임내 및 프레인간 예측처리기 및 움직임 보상처리기(24)에 있어서, 화상 데이터의 재생력이 얻어진다. 이 경우, 예측 처리용 메모리(25)가 이용된다. 재생된 화상 데이터는 화상 표시 출력용 버퍼 메모리(26)를 통해 출력단(27)에 출력된다.
가변 길이 복호 및 하프만 복호는 엔트로피(entropy) 부호화에 의해 데이터 압축되어 있는 것을 원래대로 되돌리는 처리이며, 역이산 코사인 변환 처리(이하,'역DCT 처리'하고 함)는 직교 변환을 사용한 공간 주파수의 고역 성분 제거에 의한 데이터 압축을 원래대로 되돌리는 처리이다. 역양자화는 고주파 성분을 제거하기 위해 부호화시에 실시한 양자화에 의한 스케일링 처리를 원래대로 되돌리기 위해 필요한 처리이다. 프레인내 예측은 동인 프레임의 인접 영역(블록)과의 화상 상관을 이용하여 예측 화상을 얻는 방식이며, 그림이 단순한 경우에 데이터 압축효과가 높다. 이것에 대해 프레인간 압푹은 인접 프레임의 그림에서 당해 프레임 화상을 예측하는 것으로서, 동화상의 시간 변화가 작을 경우에 높은 데이터 압축효과가 얻어진다. 국제 통신 연합(International Telecommunication Union)에서 정한 P×64부호화(H.261) 방식에서는 전방 프레임으로부터의 예측(전방 예측)을 이용할 수 있고, MPEG(ISO-11172) 방식에서는 전방 예측에 부가해서, 후방 프레임으로부터의 예측(후방 예측)을 가능하게 한 쌍방향 예측을 이용할 수 있다.
상기 기록 매체의 화상을 재생하고, 또한 영상의 역방향 재생 기능을 부여하고자 했을 경우, 극히 방대한 메모리 용향이 필요해진다. 종래, 역방향 재생을 할 경우, 단순한 수법으로서는 신장 및 복호부(16)와 비디오 신호 엔코더(17)와의 사이에 메모리를 설치하고, 이곳에 수프레임 분량 또는 필요한 프레임수 분량의 재생 데이터를 격납해 두고, 프레임 순번을 역방향으로 독출하여 역재생 화상을 얻는 방법을 생각할 수 있다. 이 경우, H.261 방식의 경우는 최소한 리프레시 사이클분의 화상 데이터를 유지해 둘 필요가 있고, 또 MPEG(Moving Piture Experts Group;동화상 표준화 그룹)방식의 경우에는 규정되는 GOP(Group of Picture)의 하나의 단위분의 화상 데이터를 유지해 둘 필요가 있다. 이것은 데이터 압축 기술이 프레임간 예측을 사용함으로써 데이터량을 삭감하고 있기 때문에 참조 화면의 정보가 없으면 이것을 근거로 생성된 화상이 재현될 수 없이 때문이다. 또한, 재생순서를 교체하기 위해서는, 참조 화상과 이것을 근거로 생성된 화상 전부를 메모리에 유지해 두고, 재생 출력 순서를 교체 처리해야 하기 때문이다. 예를 들면, 해상도가 720×480 픽셀의 [4:2:0] 방식의 경우에는 프레임의 화상을 축적하는데는 518400 바이트가 필요하므로, 16M비트 메모리를 사용해도 4프레임분밖에 유지할 수 없다.
그래서, 본 발명은 역재생 화상의 해상도는 어느 정도 희생하더라도 역재생을 소규모의 하드웨어 추가에 의해 실현할 수 있는 화상 재생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 데이터 압축된 압축 화상 데이터를 신장 및 복호하는 수단에 해상도 변환기를 장착하고, 해상도 변환된 화상 데이터를 메모리에 축적하여, 그 화상 데이터의 화면의 독출 순서를 제어하도록 한 것이다.
상기 수단에 의해 해상도는 희생되지만, 그 만큼 메모리에 기억되는 화면수를 증가시킬 수 있어서 메모리 규모가 적어도 역재생 화상을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예이다. 입력단(21)에 고능률 부호화되어 화상 압축된 MPEG 방식의 코드 데이터가 입력된다. 이 데이터는 가변 길이 부호 복호기 및 하프만 복호기부(22)에 입력된다. 여기서 복호화된 데이터는 역이산 코사인 변환기 및 역양자화기부(23)에 입력되어 역 DCT 처리, 역양자화 처리가 실시된다. 다음에, 프레임내 및 프레임간(inter-frame and inter-frame) 예측 처리기 및 움직임 보상 처리기(24)에 있어서, 화상 데이터의 재생 출력이 얻어진다. 이 경우, 예측 처리용 메모리(25)가 이용된다. 재생된 화상 데이터는 화상 표시 출력용 버퍼 메모리(26) 및 셀렉터(31)를 통해 출력단(27)에 출력된다.
지금까지의 설명에 의한 구성을 종래예에서 설명한 통상의 재생을 얻는 장치와 같다. 여기서, 이 실시예에 있어서는 화상 표시 출력용 버퍼 메모리(26)의 출력은 해상도 변환기(41)에 입력된다. 해상도 변환기(41)는 화면 크기를 변환하는 것으로서 그 수법으로서는 각종 실시예가 가능하다.
예를 들면, 화소를 수평, 수직 방향으로 간인(間引) 처리함으로써 가능하다. 해상도 변화된 화상 데이터는 프레임 간인/삽입 처리부(42)에 있어서, 축소화면의 프레임 간인처리 또는 삽입 처리가 실시 된다. 이는 역재생의 속도에 따라 프레임수의 증감을 하기 위해서이다. 다음에, 화상 프레임 시간축 변환부(43)와 프레임 메모리(44)가 사용되고, 역재생을 위한 프레임 순서가 설정된다. 이와 같이 설정된 프레임은 셀렉터(31)를 통해 출력단(27)에 출력된다.
상기 실시예에 의하면 행상도 변환기(41)에서 해상도를 저하시킴으로써, 재생 화면의 출력 순서를 바꾸는 경우나 그 배속을 제어할 경우에 필요로 하는 사용메모리의 규모를 감소시킬 수 있다.
제2도는 본 발명의 다른 실시예이다.
제1도의 실시예와 동일 부분에는 동일 부호를 붙였다. 본 실시예는 제1도에 도시한 예측 처리용 메모리(25)와, 프레임 메모리(44)를 하나의 메모리(51)로 겸용한 얘이다. 즉, 통상의 재생의 경우는 예측 처리기 및 움직임 보상처리기(24)와 메모리(51)로 복호 처리된 화상 데이터는 셀렉터(31), 화상 프레임 시간축 변환부(43)를 통해 출력단(27)에 출력된다. 이 때에는, 화상 프레임 시간축 변환부(43)는 프레임의 시간축 교체 처리를 행하지 않는다.
다음에, 역재생의 경우에는 예측 처리기 및 움직임 보상처리기(24)와 메모리(51)로 복호처리된 화상 데이터는 해상도 변환기(41)에 입력되어, 화면 크기가 변환되고, 다음에 프레임 간인/삽입 처리부(41)에서 축소 화면의 프레임간인 처리 또는 삽입 처기가 실시 된다. 이 처리를 받은 화상 데이터는 셀렉터(31)를 통해 화상 프레임 시간축 변환부(43)에 입력된다. 화상 프레임 시간축 변환부(43)와 메모리(51)가 사용되고, 역재생을 위한 프레임 순서가 설정되어 출력단(27)에 출력된다. 제2도의 실시예에 의하면 더욱 메모리 규모를 축소할 수 있다.
제3도는 본 발명의 또 다른 실시예이다.
앞서의 실시예와 동일 기능을 갖는 부분을 동일 부호를 붙여 놓았다. 이 실시예의 경구, 역이산 코사인 변환기 및 역양자화기부(23)의 출력이 셀렉터(31)의 한 쪽에 직접 공급되는 동시에 해상도 변환기(41)에 입력되어 있다. 그리고, 셀렉터(31)의 다른쪽에는 해상도 변환기(41)의 출력이 공급된다. 셀렉터(31)의 출력은 예측 처리기 및 움직임 보상 처리기(24)에 입력된다.
예측 처리기 및 움직임 보상 처리기(24)는 메모리(52)를 사용하여 복호 처리를 하고, 복호한 출력을 프레임 간인/삽입 처리부(42)에 공급한다. 여기에서 역재생 처리의 경우에는 축소 화면의 프레임 간인 처리 또는 삽입처리가 실시 된다. 이 처리가 끝난 신호는 화상 프레임 시간축 변환부(43)와 메모리(52)에 의해 시간 축 방향의 교체, 즉 역재생을 위한 프레임 순서가 설정되어 출력단(27)에 출력된다.
그리고, 통상의 순차 재생의 경우는 셀렉터(31)는 직접 역이산 코사인 변환기 및 역양자화기부(23)의 출력을 선택하고, 프레임간인 간인처리나 삽입 처리, 시간축 변환 처리가 행해지지 않아 복호 출력이 출력단(27)에 출력된다.
상기 실시예에 있어서의 해상도 변환기(41)는 화소 블록 단위로 처리를 하게 된다. 예를 들면, 단위 블록이 수평8, 수짓8일 경우 그 블록 일부의 계수를 남기고, 다른 계수를 버림으로써 화상 크기를 변경할 수 있다.
제4도는 본 발명의 또 다른 실시예이다.
앞서의 실시예와 동일 가능을 갖는 부분에 동일 부호를 불였다. 이 실시예의 경우, 가변 길이 부호 복호기 및 하프만 복호기부(22)에 의해 복호화된 데이터는 역양자화기(61)로 역양자화되고, 다음에 해상도 변환 및 역DCT 처리가 실시될 뿐이다.
역DTC 처리된 신호는 예측처리기(24)에 입력된다. 이후의 처리 및 구성은 제제3도의 실시예와 같다.
이 실시예에 있어서는 역DTC 처리를 하는 동시에 화상의 크기의 변환을 하고 있다. 이것은 역DCT 단계에서의 화상 크기 변환(축소) 처리는 동시에 필터링 처리를 실시하는 것과 같으며, 나중에 디지털 필터링 처리를 실시할 필요가 없고, 또 해상도 변환용의 전용 하드웨어가 불필요해져서 회로 규모 축소에 유효하다. 구체적으로는, 예를 들어 8 X 8 화소를 1 블록으로서 DCT 처리되어 있는 화상에서, DCT 계수의 저역측의 예를 들면 4 X 4 화소를 선정하여 역DCT 처리하고, 또한 축소율에 따라 휘도를 조정함으로써 화상 크기를 변환할 수 있다. 이 화상 크기 변환 기술에 대해서는 문헌 '인터페이스의 1993년 1월호'에 개시되어 있고, 또 MPEG에 대해서는 문헌 '인터페이스의 1992년 8월호에 개시되어 있다.
다음에, 전술한 각 실시예(제1도,제2도,제3도,제4도)에 있어서의 메모리의 용량 및 사용 형태에 대해 설명한다.
먼저, 제5도는 MPEG 규격에 의해 압축 부호화한 화상 데이터를 재생한 경우, 각 프레임이 어떻게 압축 부호화되어 있었는지를 나타내고 있다. I 프레임은 프레임내 예측 화상, P 프레임은 전방 예측 화상, B 프레임은 쌍방향 예측 화상이다. 재생할 경우에는 I 프레임은 참조 화상이 불필요하지만, P 프레임은 그 이전의 2 화면(I 또는 P 프레임)을 참조 화상으로 사용한다. 또, B 프레임은 그 전후의 2 화면(I 또는 P 프레임)을 참조 화상으로서 사용한다. 따라서, I,P,B프레임을 모두 복호처리하기 위해서는 참조 화상 보존용으로서 최소한 2프레임분의 메모리 용량을 확보할 필요가 있다. 또, 복호 처리 시간의 불균일성을 흡수하여 화상출력을 안정되게 하기 위해서, 1프레임 정도의 버퍼 메모리를 필요로 한다. 또한, 화상 복호 처리 시간의 불균일성을 흡수하여 안정되게 화상 출력을 얻기 위해 출력 버퍼 메모리를 사용한다.
상기 조건을 고려하여, 각 실시예에 있어서의 메모리 용량 및 사용 형태가 실현된다.
제6도(a)는 제1실시예인 제1도의 예측 처리용 메모리(25)와, 프레임 메모리(44), 버퍼 메모리(26)의 메모리 맵을 나타내며, 6도(b)는 메모리 액세스 맵을 나타내고 있다. 이 예는 해상도를 변환하여 1화면이 (1/4)프레임분의 용량으로 되도록 한 예이다.
제7도(a)는 제2실시예인 제2도의 메모리(51)의 맵(통상 재생시와 특수 재생시)의 예를 나타내며,제 7도(b)는 메모리 액세스 맵(통상 재생시와 특수 재생시)의 예를 나타내고 있다. 이 예에서는 통상 재생시에 출력 버퍼로서 이용되고 있던 영역이 복수의 저해상도의 화상 기억부로서 이용된다.
제8도(a)는 제3실시예, 제4실시예인 제3도 및 제4도의 메모리(52)의 맵(통상 재생사와 특수 재생시)의 예를 나타내며, 제8도(b)는 메모리 액세스 맵(통상 재생시와 특수재생시)의 예를 나타내고 있다. 이 예에서는 해상도의 변환이 DCT블록의 단계에서 행해지고 있고, 복호 처리에 필요한 메모리 용량은 적어도 되므로, 다수 프레임(도면의 예에서는 9프레임분)을 축적할 수 있고, 역재생 출력의 자유도 등의 효과를 높일 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 역재생 화상의 해상도는 어느 정도 희생하더라도 역재생을 소규모의 하드웨어 추가에 의해 실현할 수 있다.

Claims (5)

  1. (a)프레임간/프레임내 예측 부호화 처리에 의해 압축된 압축 화상 데이터를 수신하는 수단과, (b)상기 압축화상 데이터를 복호화하는 수단과, (c)상기 화상 데이터의 크기를 감소기킴으로써 이 화상 데이터의 해상도를 저하시키는 해상도 변환수단과, (d)상기 해상도 변환 수단으로부터의 상기 화상 데이터의 프레임을 간인/삽입 처리하는 수단과, (e)상기 화상 데이터의 순서를 변경하는 수단과, (f)상기 화상 데이터를 재생하기 위해서 상기 순서 변경 수단과 복호화 수단 중 어느 하나의 수단으로서 화상 데이터를 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 재생 장치.
  2. (a)프레임내/프레임간 예측부호화 처리에 의해 압축된 압축 화상 데이터를 수신하는 수단과, (b)상기 압축 화상 데이터를 복호화하는 수단과 (c)상기 복호화 수단에 결합된 메모리와, (d)상기 화상 데이터를 감소시킴으로써 상기 화상 데이터의 해상도를 저하 시키는 해상도 변환 수단과, (e)상기 해상도 변환 수단으로부터의 화상 데이터의 프레임을 간인/삽입 처리하는 수단과, (f)상기 화상 데이터를 재생하기 위해 상시 프레임 간인/삽입 처리 수단과 상기 복호화 수단중 어느 하나의 수단으로부터 화상 데이터를 선택하는 수단과. (g)상기 선택 수단에 결합되고, 상기 화상 데이터를 역재생하기 위해 상기 메모리를 사용하여 상기 화상 데이터의 순서를 변경시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 재생 장치.
  3. (a)프레임내/프레임간 이산 코사인 변환, 양자화 및 가변 길이 부호화 처리 된 압축 화상 데이터를 수신하는 수단과, (b)상기 압축 화상 데이터를 가변 길이 복호화하는 수단과, (c)상기 가변 길이 복호화된 데이터를 역양자화하는 수단과, (d)상기 역양자화된 데이터를 역이산 코사인 변환하는 수단과, (e)상기 역이산 코사인 변환 수단에 결합되고, 저해상도를 제공하도록 상기 화상 데이터의 크기를 감소시켜 상기 화상 데이터의 해상고를 변경하는 수단과 (f)상기 해상도 변경수단 및 역이산 코사인 변환 수단 중 어느 하나의 수단으로부터의 화상 데이터를 선택하는 수단과, (g)프레임을 형성하기 위해 상기 선택 수단으로부터의 데이터를 복원하는 수단과. (h)역재생 동작에서 상기 복원 수단으로부터의 화상 데이터의 프레임을 간인/삽입하는 수단과, (i)역재생 동작에서 상기 간인/삽입 수단으로부터의 상기 화상 데이터의 순서를 변경하려는 수단과, (j)상기 복원 수단, 간인/삽입 수단 및 순서 변경 수단에 결합되어 상기 화상 데이터를 일시적으로 기억하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 재생 장치.
  4. (a)프레임내/프레임간 이산 코사인 변환 양자화 및 가변 길이 부호화 처리 elhs 압축화상 데이터를 수신하는 수단과, (b)상기 압축 화상 데이터를 가변 길이 복호화하는 수단과, (c)상기 가변 길이 복호화된 데이터를 역양자화하는 수단과, (d)상기 역양자화 수단에 결합되고, 상기 화상 데이터의 픽셀 데이터 부분을 삭제함으로써 해상도 변경 및 상기 화상 데이터의 역이산 코사인 변환을 행하는 수단과, (e)프레임을 형성하기 위해 해상도 변경 및 역이산 코사인 변환 수단으로부터의 상기 화상 데이터를 복원하는 수단과, (e)프레임을 형성하기 위해 해상도 변경 및 역이산 코사인 변환 수단으로부터의 상기 화상 데이터를 복원하는 수단과 (f)상기 복원 수단으로부터의 상기 화상 데이터의 프레임의 순서를 변경하는 수단과, (g)상기 복원 수단 및 상기 프레임의 순서 변경 수단에 결합되어 상기 화상 데이터를 일시적으로 기억하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이커 재생 장치.
  5. (a)프레임간 예측 부호화 처리에 의해 압축된 압축 화상 데이터를 수산하는 단계와, (b)상기 압축 화상 데이터를 복호하는 단계와. (c)상기 화상 데이터의 크기를 감소시켜 상기 화상 데이터의 해상도를 저하 시키는 단계와, (d)상기 해상도 저하 단계로부터의 화상 데이터의 프레임을 간인/삽입시키는 단계와, (e)상기 화상 데이터의 순서를 변경시키는 단계와, (f)상기 순서 변경된 화상 데이터와 상기 복호화된 화상 데이터 중 어느 하나의 화상 데이터를 선택하여 상기 화상 데이터를 재생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 재생 방법.
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