KR100197364B1 - 영상 신호 부호화 시스템에서의 적응적 벡터 양자화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상 데이타를 기 설정 블럭으로 분할하여 DCT 변환을 수행한후 해당 블럭의 에지 성분 포함 여부에 따라 스칼라 양자화와 벡터 양자화를 선택적으로 실행하여 부호화를 수행하는 영상 부호화 시스템의 적응적 벡터 양자화 장치에 관한 것으로, 에지 성분을 포함한 DCT블럭의 에지 방향을 검출하는 에지 방향 검출부(201), 상기 에지 방향에 상응하는 코드들을 저장한 다수개의 부호책, 상기 에지 방향 검출부(201)에 의해 검출된 방향에 상응하는 부호책을 이용하여 벡터 양자화를 수행하는 벡터 양자화부(205)를 구비하여 구성한다.
Description
제1도는 종래 기술의 영상 압축 장치를 나타낸 상세 구성도.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
201 : 에지 방향 검출부 202 내지 204 : 부호책
205 : 벡터 양자화부
본 발명은 영상 신호 부호화 장치에 있어서, 특히 영상의 국부적인 특성에 따라 적응적으로 벡터 양자화를 수행하는 적응적 벡터 양자화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상 신호의 전송시, 아날로그(analog)로 전송하는 것보다 디지탈(digital)로 전송하는 것이 훨씬 더 좋은 화질을 유지할수 있다는 것이 잘 알려진 사실이지만, 고화질 TV의 경우 프레임(frame) 단위로 구성된 영상이 디지탈 형태로 표현될 때 많은 양의 디지탈 데이타가 전송되어야 한다.
그러나 종래의 전송 채널에 있어서, 사용 가능한 주파수 영역은 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 전송되는 데이타를 압축하여 그 양을 줄일 필요가 있으며, 다양한 압축 기법 중에서, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축 기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.
대부분의 하이브리드 부호화 기법은 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT계수의 양자화, VLC(가변장 부호화)등을 이용하는데, 제1도에는 이러한 하이브리드 부호화 기법을 수행하기 위한 영상 부호화 장치가 도시된다.
제1도에 도시된 바와 같이 하이브리드 부호화 기법을 수행하기 위한 영상 부호화 장치는 프레임 메모리(100), DCT부(110), 에지 검출부(120), 양자화부(130), VLC부(140) 제어부(150), 다중화부(160)로 이루어지며 다음과 같은 동작을 수행한다.
먼저, 프레임 메모리(100)는 입력 영상을 프레임 단위로 저장한후 DCT부(110)에 영상 데이타를 제공하고, DCT부(110)는 디지탈 영상 데이타의 한 블럭, 예를 들면 8*8 화소의 블럭을 일군의 변환계수 데이타로 변환함으로서 영상 데이타들간의 공간적 중복성(spatial redundancy)을 줄이거나 제거한다. 또한 DCT 변환이, 예를 들어 8*8 블럭단위로 수행될때 좌,상측의 DCT 계수를 일반적으로 DC 계수 나머지를 AC 계수라 하며, 상기한 DC 계수는 8*8 블럭내의 각 픽셀값의 평균치에 비례한다.
이러한 DCT 기법은 Chen과 Pratt의 Scene Adaptive Coder, IEEE Transaction on Communications, COM-32, No.3 (1984년 3월)에 기재되어 있다.
DCT부(110)에 출력한 DCT 변환 계수는 양자화부(130)에 제공된다. 이때 양자화부(130)는 제1도에 도시된 바와 같이 DCT 계수를 스칼라 양자화하는 스칼라 양자화부(130A)와 DCT계수를 DCT계수의 길이에 상응하는 벡터 길이를 갖는 부호책을 통하여 벡터 양자화하는 벡터 양자화부(130B)로 구성된다.
따라서 에지 검출부(120)는 DCT부(110)의 DCT 변환 계수를 이용하여 8*8 화소의 블럭내의 장면이 에지 성분을 포함하고 있는지를 검출한후 에지 성분을 포함하고 있으면 DCT부(110)의 DCT 변환 계수를 벡터 양자화부(130B)에 제공하고, 8*8 화소의 블럭내의 장면이 에지 성분을 포함하고 있지 않으면 DCT부(110)의 DCT 변환 계수를 스칼라 양자화부(130A)에 제공한다.
스칼라 양자화부(130A)는 에지 검출부(120)로 부터 제공되는 8*8블럭의 DCT변환 계수들을 스칼라 양자화하여 VLC부(140)에 제공하고, VLC부(140)는 이를 다시 가변 길이 부호화하여 다중화부(160)에 제공한다. 이때 가변 길이 부호화는 데이타의 손실없이 데이타를 압축하는데 종종 사용되는 기법이다. 이러한 기법은 고정된 길이를 갖는 데이타를 가변 길이의 데이타로 변환하는 것으로 데이타의 통계적 발생에 기초한다. 자주 발생하는 데이타는 짧은 길이의 코드 워드(codeword)로 나타내고 발생 빈도가 작은 데이타는 긴 코드워드로 나타낸다.
가능성 있는 모든 코드 워드의 라이브러리(library)에 가변 길이 코드 워드를 적절히 할당함으로서 가변 길이 코드 워드의 평균 길이는 원래의 데이타 길이보다 짧게 되고, 결과적으로 데이타 압축과 같은 효과를 얻을수 있다.
가변 길이 부호화를 적용하기 위해 예를 들어 8*8블럭의 DCT 계수는 64개의 순열로 순차화되고, 진폭/줄길이로 부호화되며, 이를 줄길이 부호화라고 한다. 줄길이 부호화는 64개의 순열을 주사하여 영이 아닌 진폭을 가진 계수를 만날때마다 하나의 사건이 일어난 것으로 정의되고, 하나의 부호어가 계수의 진폭과 그것에 선행하는 영의 갯수를 나타내도록 할당을 받는다.
한편, 벡터 양자화부(130B)는 에지 성분을 포함한 8*8블럭의 DCT계수의 길이에 상응하는 벡터 길이를 갖는 부호책을 통하여 벡터 양자화를 수행한다.
제어부(150)는 에지 검출부(120)로 부터 각 8*8블럭의 에지 성분 포함에 대한 정보를 제공받아 에지 성분이 포함된 블럭에 대한 양자화시에는 벡터 양자화부(130B)의 출력이 다중화부(160)에 의해 선택되도록 하고, 에지 성분이 포함되지 않은 블럭에 대해서는 스칼라 양자화부(130A)의 출력을 선택하도록 다중화부(160)를 제어한다.
따라서 다중화부(160)는 제어부(150)의 제어 신호에 의해 스칼라 양자화부(130A)와 벡터 양자화부(130B)의 출력을 선택하여 복호화 시스템에 제공한다.
그러나 상술한 영상 부호화 장치에 있어서, 벡터 양자화부(130B)는 부호책을 한개만 이용하여 벡터 양자화를 수행하기 때문에 부호책 탐색 시간이 길고, 에지 성분에 대한 특성을 고려하지 않고 양자화를 수행하기 때문에 화질 열화를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, DCT 블럭의 에지 성분의 특성을 고려하여 에지 성분의 특성에 대응되는 다수개의 부호책으로 벡터 양자화를 수행함으로서 에지 열화를 방지할수 있는 적응적 벡터 양자화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 영상 데이타를 기 설정 블럭으로 분할하여 DCT 변환을 수행한후 해당 블럭의 에지 성분 포함 여부에 따라 스칼라 양자화와 벡터 양자화를 선택적으로 실행하여 부호화를 수행하는 영상 부호화 시스템에 있어서; 상기 에지 성분을 포함한 DCT블럭의 에지 방향을 검출하는 에지 방향 검출부, 상기 에지 방향에 상응하는 코드들을 저장한 다수개의 부호책, 상기 에지 방향 검출부에 의해 검출된 방향에 상응하는 부호책을 이용하여 벡터 양자화를 수행하는 벡터 양자화부를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
또한 상기 다수개의 부호책은 수평 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 제1 부호책, 수직 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 제2부호책, 대각선 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 제3 부호책으로 구성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세 구성도로서, 본 발명의 바람직한 실시예는 제1도에 도시된 종래 기술의 영상 부호화 장치에 있어서 에지 성분을 포함한 블럭에 대한 벡터 양자화를 수행한다는 점에 있어서는 실질적으로 유사하다 할수 있으나, 가장 특징적인 다른점은 에지 성분의 방향을 고려한후 에지 성분의 방향에 따라 적응적으로 다른 부호책을 사용하여 벡터 양자화를 수행한다는 점이다.
제2도를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예는 상술한 종래 기술의 영상 부호화 장치를 도시한 제1도와 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재들에 대해서는 이해를 쉽게하기 위하여 동일 참조 번호로서 도시하였다.
따라서 기타 다른 구성 부재들에 대해서는 이미 앞에서 상세히 설명하였으므로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 새로이 부가되는 구성 부재들의 기능 및 작용을 중심으로 설명하고자 한다.
제2도에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 에지 성분을 포함한 블럭의 에지 방향을 검출하기 위한 에지 방향 검출부(201), 수평 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 부호책(202), 수직 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 부호책(203), 대각선 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 부호책(204), 에지 방향 검출부(201)에 의해 검출된 방향에 상응하는 부호책을 이용하여 벡터 양자화를 수행하여 그 결과를 다중화부(160)에 제공하는 벡터 양자화부(205)를 구비한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 설명은 다음과 같다.
일반적으로, 에지 성분을 포함한 8*8블럭을 DCT하면 수평 에지 성분은 8*8블럭의 좌측에 집중되고, 수직 에지 성분은 8*8블럭의 상측에 집중되며, 대각성 에지 성분은 8*8블럭의 대각선 방향으로 집중되는 특성이 있다.
따라서 에지 방향 검출부(201)는 에지 검출부(120)를 통하여 제공되는 8*8 DCT블럭의 DCT 변환 계수들의 집중 특성을 고려하여 에지 방향을 검출하여 그 결과를 벡터 양자화부(205)에 제공한다.
벡터 양자화부(205)는 에지 방향 검출부(201)에 의해 검출된 방향에 상응하는 부호책을 이용하여 벡터 양자화를 수행한다. 즉, 8*8 DCT 블럭이 수평 방향의 에지 성분을 포함한 블럭이면 이에 대응되는 코드가 저장된 부호책(202)를 이용하여 벡터 양자화를 수행하고 8*8 DCT 블럭이 수직 방향의 에지 성분을 포함한 블럭이면 이에 대응되는 코드가 저장된 부호책(203)를 이용하여 벡터 양자화를 수행하며, 8*8 DCT 블럭이 대각선 방향의 에지 성분을 포함한 블럭이면 이에 대응되는 코드가 저장된 부호책(204)를 이용하여 벡터 양자화를 수행하고 그 결과를 다중화부(160)에 제공한다.
제어부(150)는 에지 검출부(120)로 부터 각 8*8 블럭의 에지 성분 포함에 대한 정보를 제공받아 에지 성분이 포함된 블럭에 대한 양자화시에는 벡터 양자화부(205)의 출력이 다중화부(160)에 의해 선택되도록 하고, 에지 성분이 포함되지 않은 블럭에 대해서는 스칼라 양자화단(130A)의 출력을 선택하도록 다중화부(160)를 제어한다.
따라서 다중화부(160)는 제어부(150)의 제어 신호에 의해 스칼라 양자화부(130A)와 벡터 양자화부(205)의 출력을 선택하여 복호화 시스템에 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 DCT블럭의 에지 성분의 특성을 고려하여 에지 성분의 특성에 대응되는 다수개의 부호책으로 벡터 양자화를 수행함으로서 에지 열화를 방지할수 있으며, 양자화 속도를 향상시킬수 있는 효과가 있다.
Claims (2)
- 영상 데이타를 기 설정 블럭으로 분할하여 DCT 변환을 수행한후 해당 블럭의 에지 성분 포함 여부에 따라 스칼라 양자화와 벡터 양자화를 선택적으로 실행하여 부호화를 수행하는 영상 부호화 시스템에 있어서; 상기 에지 성분을 포함한 DCT블럭의 에지 방향을 검출하는 에지 방향 검출부(201), 상기 에지 방향에 상응하는 코드들을 저장한 다수개의 부호책, 상기 에지 방향 검출부(201)에 의해 검출된 방향에 상응하는 부호책을 이용하여 벡터 양자화를 수행하는 벡터 양자화부(205)를 구비하여 구성한 적응적 벡터 양자화 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 다수개의 부호책은 수평 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 제1 부호책(202), 수직 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 제2 부호책(203), 대각선 방향 에지 성분을 포함한 블럭에 상응하는 코드를 저장한 제3부호책(204)으로 구성한 적응적 벡터 양자화 장치.
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| KR1019950049801A KR100197364B1 (ko) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 영상 신호 부호화 시스템에서의 적응적 벡터 양자화장치 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100772391B1 (ko) | 2006-01-23 | 2007-11-01 | 삼성전자주식회사 | 직교 변환 및 벡터 양자화에 기반한 동영상 부호화 및복호화 방법과 이를 이용한 장치 |
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1995
- 1995-12-14 KR KR1019950049801A patent/KR100197364B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100772391B1 (ko) | 2006-01-23 | 2007-11-01 | 삼성전자주식회사 | 직교 변환 및 벡터 양자화에 기반한 동영상 부호화 및복호화 방법과 이를 이용한 장치 |
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| KR970057872A (ko) | 1997-07-31 |
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