KR100200627B1 - 영상신호 압축 부호화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상신호 압축 부호화 장치에 관한 것으로서, 입력 영상 신호를 직교변환 블록과 소블록 및 대블록으로 블록화시키는 블록화 수단; 상기 블록화 수단으로부터 출력된 신호를 직교변환 블록단위로 직교변환을 수행하는 직교변환 수단; 상기 직교변환 수단으로부터 출력된 직교변환된 계수들을 입력으로하여 다단계 부호화 과정을 거쳐 양자화 스텝사이즈를 결정하는 양자화 스텝사이즈 선정 수단; 상기 양자화 스텝사이즈 선정 수단에서 양자화 스텝사이즈를 선정하는 동안 상기 직교변환 수단으로부터 출력된 직교변환된 계수들을 지연시키는 버퍼; 상기 양자화 스텝사이즈 선정 수단에서 선정된 양자화 스텝사이즈로 상기 버퍼로부터 출력된 계수에 양자화를 수행하는 양자화 수단; 상기 양자화 수단으로부터 양자화된 신호로 연속장 부호화를 수행하는 연속장 부호화 수단; 상기 연속장 부호화 수단으로부터 출력된 신호로 가변장 부호화를 수행하는 가변장 부호화 수단; 및 상기 가변장 부호화 수단으로부터 출력된 신호를 소정의 포맷에 맞게 기록하기 위하여 데이터를 재배치하는 데이터 정렬기를 포함한다. 따라서, 고속 탐색의 효율을 높이기 위하여 입력신호를 독립적인 일정 단위로 압축 부호화하고, 입력신호의 부호량을 일정한 크기로 맞추기 위한 보다 효율적인 양자화를 수행할 수 있도록 함으로써, 화질을 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

영상신호 압축 부호화 장치

본 발명은 영상신호 압축 부호화 장치에 관한 것으로서, 특히 화질의 측면에서 크게 영향을 미치는 신호압축단계에서 사용되는 양자화 스텝사이즈 생성방법 및 그에 적합한 장치에 관한 것이다.

디지탈 비디오 카셋트 레코더(Digital Video Cassette Recorder; 이하 DVCR이라 함)의 출현은 비디오 테이프의 기록 밀도 증가와 디지탈 압축 기법의 향상 및 디지탈 회로 기술의 발달로 가능하게 되었다. 현재 DVCR은 여러번 반복 재생하여도 그 화질에 열화가 없이 원화상의 화질을 유지할 수 있는 등 많은 장점을 갖고 있기 때문에 아날로그 비디오 테이프 레코더에서 디지탈 비디오 테이프 레코더로의 변환은 필연적이라 할 수 있다. 표준 비디오 영상의 DVCR에 대한 국제 표준안이 결정됨에 따라 향후 DVCR의 많은 수요가 예상되며 그 응용분야도 다양해져 간다.

DVCR 시스템의 성능, 특히 화질의 측면에서 크게 영향을 미치는 부분인 압축단계에서 사용되는 양자화 스텝 사이즈의 생성기법은 영상신호의 압축방법에 있어 대부분의 사양이 고정되어 있기 때문에 전체 시스템의 화질에 관련된 핵심부분이다.

종래에는 디지탈 영상신호를 비디오 테이프에 기록시 매 프레임마다 일정수의 비디오 트랙에 기록해야 하므로 출력이 일정치 않은 가변장 부호화 방법을 사용하여 영상신호를 압축 기록하는데 있어서 많은 문제점이 발생하게 된다. 즉, 압축되어 출력되는 영상신호는 어떤 경우는 고정된 목표 길이보다 적을 수도 있고, 어떤 경우는 초과할 수도 있게 된다. 이 경우 재생되는 화질의 저하 및 손상을 가져오게 되므로 가급적이면 주어진 영역을 효율적으로 이용하여 고정된 목표 길이에 근접하는 부호 길이의 출력 방법이 DVCR의 영상신호 압축부분에 있어서 필수적이다.

또한, DVCR의 부가 기능중에서 고속 탐색이 필수적이며 이 기능의 구현이 가장 어려운 문제점 중의 하나가 된다. 아날로그 비디오 테이프 레코더의 경우 고속 탐색시에도 별도의 방법이 없이 그냥 읽혀진대로 재생하여 디스플레이하면 된다. 그러나, DVCR의 경우는 가변장 부호화 방법을 사용하여 기록하므로 일부분이 읽혀지더라도 모든 신호가 재생되지 못한다. 현재 이러한 고속 탐색 기능의 구현을 위하여 압축되어 출력되는 부호 코드를 가능하면 적은 단위의 독립적인 복호화가 가능한 단위로의 고정이 필요하다.

이러한 것을 위하여 일정수의 소블럭으로 구성된 하나의 대블럭 단위로 가변장 부호화를 수행하며, 출력된 부호 코드는 일정한 비디오 테이프의 영역에 기록하기 위하여 일정 포맷에 맞게 강제로 고정하게 된다. 독립적인 부호화 단위를 전체 프레임에서 소단위로 축소함으로서 고속 탐색의 성능을 높일 수 있다. 그러나, 대블럭 단위의 고정은 고속 탐색에는 그 성능이 좋을지 몰라도 신호 압축 측면에서 보면 프레임 단위에 비하여 화질 측면 등에서 상대적인 손해가 있게된다.

하나의 독립적인 대블럭 단위로 부호화된 코드를 일정 영역의 비디오 테이프에 기록하기 위한 방법에 있어서 그 성능을 좌우하는 가장 중요한 부분은 양자화 과정이 된다. 압축과정은 크게 가변장 부호화 과정과 양자화 과정으로 구성되는데, 가변장 부호화 과정에서는 연속장 부호화(RLC;Run Length Coding)을 거친 신호를 가변장 부호 테이블에 의하여 부호화를 수행하므로 입력되는 신호에 따라 그대로 부호화만 해주는 에러가 없는 압축과정이 된다. 이러한 과정의 전단계에 있어서 입력된 신호의 정보량에 따라 일정 크기의 고정된 영역에 기록하기 위하여 데이터의 양을 줄이는데 이용되는 정확하고 효율적인 양자화 과정이 중요하고 필수적이다.

본 발명은 적당한 크기의 비디오 테이프에 충분한 시간동안 재생될 수 있도록 디지탈 영상 신호를 영상 데이터 압축 기법을 제공하기 위한 것으로서, 특히 고속 탐색의 효율을 높이기 위하여 입력 신호를 독립적인 일정 단위로 압축 부호화하는 방법에 있어서 입력 신호의 부호량을 일정한 크기로 맞추기 위한 보다 효율적인 영상신호 압축 부호화 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고정된 크기의 영역에 압축 부호화된 신호를 기록하기 위한 영상 신호 압축 부호화기의 블록도이다.

도 2는 도 1의 블록화 유니트(2)의 구성을 보이는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 양자화 스텝사이즈를 선정하기 위한 일실시예로서 양자화 스텝사이즈 선택 유니트의 상세 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 양자화 스텝사이즈를 선정하기 위한 다른 일실시예로서 양자화 스텝사이즈 선택 유니트의 상세 블록도이다.

도 5는 본 발명에 따른 양자화기의 블록도이다.

도 6은 본 발명에 따른 양자화 스텝사이즈의 선택을 보이는 일실시예의 흐름도이다.

도 7은 본 발명에 따른 양자화 스텝사이즈의 선택을 보이는 다른 일실시예의 흐름도이다.

도 8은 본 발명에 따른 양자화 스텝사이즈 선택 방법 흐름도이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상신호 압축 부호화 장치는 입력 영상 신호를 직교변환 블록과 소블록 및 대블록으로 블록화시키는 블록화 수단; 상기 블록화 수단으로부터 출력된 신호를 직교변환 블록단위로 직교변환을 수행하는 직교변환 수단; 상기 직교변환 수단으로부터 출력된 직교변환된 계수들을 입력으로하여 다단계 부호화 과정을 거쳐 양자화 스텝사이즈를 결정하는 양자화 스텝사이즈 선정 수단; 상기 양자화 스텝사이즈 선정 수단에서 양자화 스텝사이즈를 선정하는 동안 상기 직교변환 수단으로부터 출력된 직교변환된 계수들을 지연시키는 버퍼; 상기 양자화 스텝사이즈 선정 수단에서 선정된 양자화 스텝사이즈로 상기 버퍼로부터 출력된 계수에 양자화를 수행하는 양자화 수단; 상기 양자화 수단으로부터 양자화된 신호로 연속장 부호화를 수행하는 연속장 부호화 수단; 상기 연속장 부호화 수단으로부터 출력된 신호로 가변장 부호화를 수행하는 가변장 부호화 수단; 및 상기 가변장 부호화 수단으로부터 출력된 신호를 소정의 포맷에 맞게 기록하기 위하여 데이터를 재배치하는 데이터 정렬기를 포함한다.

상기 입력 정보의 균등화를 위한 블록화 수단은 수개의 직교변환 블록으로 구성된 소블럭 단위의 처리 후 수개의 소블록으로 구성된 대블록 단위의 처리 또는 대블록 단위의 처리 후 소블록 단위의 처리가 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 양자화 수단은 양자화 스텝사이즈에 의하여 제어되며 입력신호를 비트 시프트 시키거나 또는 양자화 테이블에 스텝사이즈를 곱한 것을 입력 신호에 나누는 것을 특징으로 한다.

상기 양자화 스텝사이즈 선정 수단은 기준 양자화 스텝사이즈 외에 수개의 양자화 스텝사이즈를 이용하여 병렬로 양자화 수단, 연속장 부호화 수단, 가변장 부호화 수단 및 누적 수단을 수행하여 목표 정보량에 가장 근접한 결과를 출력시키는 양자화 스텝사이즈를 선정하는 것을 특징으로 한다.

상기 양자화 스텝사이즈 선정기의 정규화기는 주어진 입력 신호인 직교변환된 계수들에 대하여 기준 양자화 스텝사이즈를 사용하여 양자화 과정을 수행한 후 연속장 부호화 과정을 거쳐 발생된 직교 변환 블록 단위의 심볼의 개수를 소블록 단위와 대블록 단위로 합한 값과 대블록 단위의 사용 가능한 고정된 길이에 대응하는 심볼의 개수와의 정규화 관계를 이용하여 소블록마다 사용 가능한 새로운 심볼의 개수를 할당하는 것을 특징으로 한다.

상기 양자화 스텝사이즈 선정기의 정규화기는 주어진 입력 신호인 직교 변환된 계수들에 대하여 기준 양자화 스텝사이즈를 사용하여 양자화 과정, 연속장 부호화 과정 및 가변장 부호화 과정을 거쳐 발생된 직교 변환 블록 단위의 부호 길이를 소블록 단위와 대블록 단위로 합한 값과 대블록 단위의 사용 가능한 고정된 길이와의 정규화 관계를 이용하여 소블록마다 사용 가능한 새로운 부호코드 길이를 할당하는 것을 특징으로 한다.

상기 양자화 스텝사이즈 선정기의 양자화 스텝사이즈의 결정은 정규화 과정에 의하여 각각의 소블록에 할당된 값과 수개의 양자화 스텝사이즈에 의한 출력값 중에서 가장 오차가 적은 결과를 출력시키는 양자화 스텝사이즈를 실제의 양자화기에서 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고정된 크기의 영역에 압축 부호화된 신호를 기록하기 위한 영상 신호 압축 부호화기의 블록도이다.

도 1에 있어서, 참조부호 1은 입력신호이고, 2는 블록화 유니트이고, 3은 직교변환 유니트이고, 4는 양자화 스텝 사이즈 선택 유니트이고, 5는 버퍼이고, 6은 양자화 유니트이고, 7은 연속장 부호화 유니트이고, 8은 가변길이 부호화 유니트이고, 9는 데이터 정렬기 유니트이며, 10은 출력신호이다.

디지탈 영상 신호(1)가 입력되면, 직교변환 부호화의 수행단위인 직교변환블럭과 이러한 직교변환블럭이 수개로 이루어진 소블럭 단위의 블록화와 수개의 소블럭으로 이루어진 대블럭 단위의 블록화 처리가 수행된다. 블록화 유니트(2)는 압축의 효율성을 위하여 한 프레임에 걸쳐 입력된 디지탈 영상 신호의 정보를 균등하게 분할한다.

도 2는 도 1의 블록화 유니트(2)의 구성을 보이는 도면이다.

블록화의 최소단위는 직교변환블록(11)이며 수개의 직교변환블럭단위로 이루어진 소블럭(12)은 다시 이러한 소블럭이 수개로 이루어진 대블록화 유니트(13)를 거치게 된다. 도 2에 나타난 소블록화 유니트(12)와 대블록화 유니트(13)는 그 구성 방법에 있어서 도시한 순서와 반대로 즉, 대블록화 유니트(13)와 소블록화 유니트(12)의 순서로 구성할 수도 있다.

이처럼 압축 부호화 과정에서 독립적으로 복호화가 가능한 단위의 입력이 들어오면 먼저 직교변환을 수행한다. 직교 변환의 가장 대표적인 예로는 가장 많이 사용하는 이산여현변환(DCT)을 들 수 있다. 직교 변환이 수행된 계수들은 두 개의 경로를 거치게 된다. 한쪽 양자화 과정에서 사용되는 양자화 스텝 사이즈 선택 유니트(4)로 구성되며, 다른 한쪽은 양자화 스텝 사이즈가 구해지는 동안 직교변환을 거친 계수들을 지연시키는 버퍼(5)로 구성된다.

입력된 신호를 일정한 압축 비율로 압축 부호화하여 기록하는데 있어서, 다양한 입력신호에 대하여 거의 일정한 크기로 압축 부호화된 데이터를 출력하는데 양자화 유니트(6)의 양자화 수단이 가장 중요한 역할을 한다. 뒷단에 나오는 연속장 부호화 유니트(7)의 연속장 부호화와 가변길이 부호화 유니트(8)의 가변장 부호화의 경우 에러없이 어느 정도 부호량을 줄여주지만 그 양에는 한계가 있기에 양자화 수단에 전체적인 압축 비율의 조정을 의존할 수밖에 없다.

선택된 양자화 스텝사이즈에 의하여 양자화 과정을 거친 계수들은 연속장 부호화 과정을 수행한다. 연속장 부호화는 직교변환블록 단위로 입력된 계수들의 값에서 연속적으로 '0'일 경우 '0'이 아닌 값을 만날때까지 그 개수를 카운팅하여 '0'이 아닌 값과의 조합으로 이루어진 심볼(symbol)을 출력한다. 가변장 부호화 유니트(7)는 연속장 부호화 유니트(7)에서 출력된 심볼에 대하여 그 발생 확률이 높은 심볼에는 부호 길이가 적은 코드워드(code word)를 할당하고, 발생확률이 낮은 심볼에 대해서는 상대적으로 부호 길이가 긴 코드워드를 할당하여 부호화 과정을 수행한다.

가변길이 부호화 유니트(8)로부터 출력된 데이터는 그 길이가 일정치 않고 출력되는 주기도 일정치 않다. 따라서, 압축 부호화된 데이터를 고정된 크기의 영역에 주어진 포맷에 맞게 기록하기 위하여 가변길이 부호화 유니트(8)로부터 출력된 데이터를 정렬해야만 한다. 데이터 정렬기 유니트(9)는 가변길이 부호화 유니트(8)로부터 출력된 부호코드를 일정한 길이의 워드로 변환하여 정해진 고정된 영역에 기록하는 역할을 한다.

그러면, 상술한 바와 같은 압축 부호화 과정에 있어서 양자화를 수행하기 위한 양자화 스텝사이즈의 선정 방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 양자화 스텝사이즈를 선정하기 위한 일실시예로서 양자화 스텝사이즈 선택 유니트(4)의 상세 블록도이다.

도 3에 있어서, 참조부호 13은 다단계 양자화기이고, 14는 다단계 연속장 부호화기이고, 15는 다단계 누적기이고, 16은 정규화기이고, 17은 양자화 스텝사이즈 검출기이다. 다단계 양자화기(13)로 입력되는 신호는 도 1에서 보인 바와 같은 직교변환 부호화 유니트(3)로부터 출력된 신호이며, 양자화 스텝사이즈 검출기(17)로부터 출력된 신호는 도 1에서 보인 바와 같은 양자화 유니트(6)로 출력된다.

수개의 소블럭으로 구성된 대블럭 단위마다 출력되는 부호량이 고정된 영역에 기록되어야 하므로 직교변환 블록마다 양자화 스텝사이즈가 정해지는 경우와, 소블럭마다 양자화 스텝사이즈가 정해질 경우 및 대블럭 전체에 걸쳐 양자화 스텝사이즈가 정해질 수 있다.

소블럭마다 양자화 스텝사이즈가 주어지게 될 경우; 다단계 양자화기(13)에서는 입력된 직교변환 블럭들을 고정된 수개의 양자화 스텝사이즈에 의하여 양자화를 수행한다. 한편, 양자화 과정은 도 5에 나타난 바와 같이 입력된 직교변환된 계수들을 양자화 스텝사이즈에 따라 비트 시프트(bit shift)하여 그 값을 줄이거나, 직교변환 블록에 해당하는 양자화 테이블에 의하여 테이블에 의하여 각각의 계수들에 곱셈을 행하여 양자화를 수행한다. 다음은 각각의 양자화 스텝사이즈에 의하여 출력된 각각의 직교변환 블록단위의 계수들에 대하여 병렬 연속장 부호화(14)를 수행한다. 다단계 누적기(15)는 직교변환 블록 단위의 연속장 부호화의 출력 심볼을 소블럭 단위마다 누적하여 출력한다. 정규화기(16)는 기준 대블럭 단위로 누적된 심볼 값과 소블럭 단위로 누적된 심볼 값을 이용하여 소블럭 단위마다 새로운 목표 심볼값을 할당한다. 양자화 스텝사이즈 검출기(17)는 소블럭 단위로 주어진 목표 심볼값과 수개의 양자화 스텝사이즈에 의하여 병렬로 출력된 소블럭 단위의 심볼값과의 차이가 가장 적은 값을 나오게 하는 양자화 스텝사이즈를 선정한다. 이 선정된 양자화 스텝사이즈는 실제로 양자화 과정에 사용된다.

도 4는 또 다른 예로서 도 3처럼 정규화기에 사용되는 입력값으로 연속장 부호화기의 출력값을 사용치 않고 연속장 부호화기의 출력을 가변장 부호화 과정을 거쳐 실제와 같은 부호길이를 계산하여 정규화기에서 사용한다. 즉, 연속장 부호화기의 심볼값이 아닌 보다 정확한 값인 부호길이를 이용하여 소블럭마다 목표 부호길이를 할당한다.

양자화 스텝사이즈의 선정방법은 도 6에서 상세히 설명한다.

먼저, 직교변환된 계수들이 양자화기에 입력된다. 대블럭 단위로 출력되는 부호량은 고정된 영역에 기록해야 하는 제한 때문에 반드시 이 크기에 맞추어 출력되어야 하며 따라서, 소블럭 단위로 양자화 스텝사이즈를 조절하여 이러한 목적을 이룬다. 이 과정에 있어서, 가장 중요한 것은 어떠한 방법으로 소블럭마다 양자화 스텝사이즈를 고정된 크기에 가장 근접하게 접근하느냐에 있다. 본 발명에서는 수개의 양자화 스텝사이즈를 동시에 사용하여 연속장 부호화의 심볼을 구하거나 가변장 부호화의 부호길이를 구하여 이를 이용한 정규화 단에서 각 소블럭마다 목표치를 할당하여 이 값과 앞서 수행한 수개의 양자화 스텝사이즈에 의한 출력값과의 비교시 가장 근접한 결과를 가져오는 양자화 스텝사이즈를 실제의 양자화기에서 사용한다.

기준 양자화기(34)에서는 상위 다단계 양자화기(35)에서 사용되는 양자화 스텝사이즈들과 하위 다단계 양자화기(33)에서 사용되는 양자화 스텝사이즈들의 중간값으로 정해지며 이에 의한 결과값이 정규화기의 입력값으로 사용되어 소블럭마다 새로운 목표값이 설정된다.

앞서 설명한 것과 마찬가지로 각각의 양자화 스텝사이즈에 대한 양자화기의 출력된 값은 직교변환 블록 단위로 연속장 부호화 과정을 거쳐 심볼이 출력되며, 이 심볼값들이 바로 소단위의 누적기(39, 40, 41)로 입력되거나 도 7에 나타난 것과 같이 가변장 부호화기로 입력될 수 있다. 처음의 경우는 연속장 부호화기의 출력값이 정규화기에서 사용되고 후자의 경우는 가변장 부호화의 출력값이 사용된다.

도 6에 있어서, 하위와 상위의 다단계 누적기에는 각각의 양자화 스텝사이즈에 대한 연속장 부호화기의 출력 심볼값이 소블럭 단위로 누적되어 양자화 스텝사이즈 선택기(44)에 들어가며, 기준 양자화 스텝사이즈에 의한 연속장 부호화기의 출력심볼값은 소블럭 단위로 누적됨과 동시에 대단위 누적기(42)에서 수개의 소블럭 단위의 심볼값을 누적시킨다. 이러한 값들은 정규화기(43)에서 각각의 소블럭마다 목표 심볼값을 다시 할당하는데 사용된다.

정규화기의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.

기준 양자화 스텝사이즈에 의한 최종 출력을 대블럭 단위로 합하여 볼 때, 일정한 영역에 압축 부호화된 데이터를 기록해야 하는 경우에 있어서 그 출력이 일정한 크기를 넘으면 안되는 제한이 있기에 만일, 출력값이 일정 크기를 넘을 경우엔 전체적으로 양자화 스텝사이즈를 넓게하여 부호량을 줄이는 과정이 필요하고, 이와 반대로 출력값이 목표치보다 적을 경우엔 기록되지 않고 남는 부분이 있게 되므로 부호량을 늘이는 즉 양자화 스텝사이즈를 줄여 부호량의 감소를 적게하는 방향으로 압축부호화 해야만 복호화시 화질의 열화를 막을 수 있다.

정규화기에서는 이와 같이 복호화시 화질의 열화를 막기 위하여 기록 가능한 영역을 최대로 활용하기 위한 양자화 스텝사이즈를 결정하는 기준값을 정하는데 있다. 다시 말해서, 기준 양자화 스텝사이즈에 의한 대블럭 단위의 전체 출력값이 목표치보다 많으면 소블럭 단위로 각기 부호량을 줄여 전체적으로 목표치에 근접하게 맞추고 반대로 대블럭의 출력값이 목표치보다 적으면 소블럭 단위로 양자화 스텝사이즈를 줄여 전체적으로 고정된 크기의 목표치에 도달하게 조절한다. 이처럼 소블럭 단위의 양자화 스텝사이즈의 조절로 부호량을 증감하는데 있어서 각각의 소블럭 단위의 양자화 스텝사이즈의 선정이 가장 중요하다.

대블럭내의 소블럭중에서 그 출력값이 다른 소블럭에 비해 많은 것도 있고, 어떤 것은 적은 것도 있다. 대블럭 단위의 출력값이 목표치보다 넘을 경우 출력값이 상대적으로 많은 소블럭의 경우 그 감소시키는 양도 다른 소블럭에 비해 많게 감소시키는 양자화 스텝사이즈를 선정한다. 이는 상대적으로 정보량이 많은 부분이 그렇지 않은 경우보다 인간의 시각적 특성에 덜 민감하기 때문에 단순한 영역의 소블럭의 출력값을 줄이는 것보다 상대적으로 더 복잡한 소블럭의 출력값을 줄이는 것이 복호화시 화질의 열화를 줄일 수 있다.

따라서, 이러한 원리가 적용되는 정규화 과정을 통해서 각각의 소블럭마다 적절한 양자화 스텝사이즈를 선정하여 목표치에 도달할 수 있는 보다 효율적인 양자화 스텝사이즈의 선정을 수행할 수 있다.

이러한 정규화 과정에 사용되는 기준값으로 도 6에 나타낸 것과 같이 연속장 부호화기의 출력값을 이용하는 경우와 도 7에 나타낸 것과 같이 가변장 부호화기의 출력값을 이용하는 것을 들 수 있다. 전자의 경우는 가변장 부호화기가 생략되었기에 하드웨어 측면에서 보면 그 양이 줄어드는 반면 실제로 기록되는 데이터는 가변장 부호화기의 출력이므로 약간의 오차가 발생할 수 있다. 한편, 가변장 부호화기의 출력값을 이용할 경우 보다 정확한 양자화 스텝 사이즈를 구할 수 있다.

연속장 부호화기의 출력값을 이용할 경우는 이 부호화기의 출력값이 실제의 가변장 부호화기의 출력값에 비례하기 때문에 이러한 관계를 이용하여 가변장 부호화기의 생략도 어느 정도 가능하게 된다.

먼저, 도 6에 나타난 정규화기에서는 각 소블럭마다 사용가능한 부호 길이에 대응하는 목표 심볼의 개수를 할당하는 정규화 과정을 수행한다. 여기서, 사용되는 정규화 수학식 1에 나타낸 것과 같이 기준되는 양자화 스텝사이즈에 의한 양자화 과정에서 출력된 대블럭의 심볼의 개수와 대블럭을 구성하는 각각의 소블럭의 심볼 개수에 의한 정규화를 수행하여 각각의 소블럭마다 사용 가능한 목표 심볼의 개수를 다시 할당한다.

여기서, D는 대블럭이 사용 가능한 고정된 부호 길이에 대응되는 심볼의 개수로서 고정된 부호 길이와 심볼의 개수와는 항상 똑같은 값을 유지하지 않지만 다양한 입력 영상신호로부터 평균값을 취하여 얻어진 값을 사용한다.

한편, 도 7에 나타난 정규화기에서는 각 소블럭마다 사용 가능한 부호 길이를 할당하는 과정으로서 아래의 수학식 2에 해당한다.

상기 A, B, C, D 및 A', B', C', D'는 다음과 같다.

A : 각 소블럭마다 할당된 사용 가능한 심볼 개수

B : 기준 양자화 스텝사이즈에 의한 대블럭의 심볼 개수

C : 기준 양자화 스텝사이즈에 의한 소블럭의 심볼 개수

D : 대블럭에 해당하는 사용 가능한 고정된 부호 길이에 대응되는 목표 심볼 개수

A' : 각 소블럭마다 할당된 사용 가능한 부호 길이

B' : 기준 양자화 스텝사이즈에 의한 대블럭의 부호 길이

C' : 기준 양자화 스텝사이즈에 의한 소블럭의 부호 길이

D' : 대블럭에 해당하는 사용 가능한 고정된 부호 길이

이와 같은 정규화기를 거친 정보들은 도 8에 나타난 것과 같이 오차가 가장 적은 결과를 가져오는 양자화 스텝사이즈를 선정한다. 즉, 각 양자화 스텝사이즈에 의한 소블럭 단위의 출력값들과 정규화 식에 의하여 소블럭마다 할당된 값과의 비교에 의하여 그 차이값의 절대값이 가장 적은 결과를 가져오는 양자화 스텝사이즈를 선택한다. 이와 같은 과정을 거쳐 결정된 양자화 스텝사이즈는 실제로 양자화 과정의 양자화 스텝사이즈로 사용된다.

도 6과 도 7의 양자화 스텝사이즈 선택기의 구조는 다음과 같다.

부호 길이 정보(63)는 도 6의 경우엔 각각의 양자화 스텝사이즈들에 의한(기준 양자화 스텝사이즈, 상위 양자화 스텝사이즈들, 하위 양자화 스텝사이즈들) 소블럭 단위의 심볼의 개수이며 도 7의 경우엔 이에 해당하는 소블럭 단위의 부호 길이가 되며, 목표 부호길이 정보(64)는 기준 양자화 스텝사이즈에 의한 정규화 과정을 거친 소블럭 단위마다의 할당된 부호 길이 정보값이며, 부호 길이 정보 오차 추정(65)는 두 입력신호를 뺄셈하는 연산기이며, 양자화 스텝사이즈 추정(66)은 이 오차값들 중에서 그 값이 가장 적은 결과를 가져오는 양자화 스텝사이즈를 선정하는 연산기이다.

상술한 바와 같은 영상신호 압축 부호화 장치는 고속 탐색의 효율을 높이기 위하여 입력신호를 독립적인 일정 단위로 압축 부호화하고, 입력신호의 부호량을 일정한 크기로 맞추기 위한 보다 효율적인 양자화를 수행할 수 있도록 함으로써, 화질을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (7)

1. 입력 영상 신호를 직교변환 블록과 소블록 및 대블록으로 블록화시키는 블록화 수단;

   상기 블록화 수단으로부터 출력된 신호를 직교변환 블록단위로 직교변환을 수행하는 직교변환 수단;

   상기 직교변환 수단으로부터 출력된 직교변환된 계수들을 입력으로하여 다단계 부호화 과정을 거쳐 양자화 스텝사이즈를 결정하는 양자화 스텝사이즈 선정 수단;

   상기 양자화 스텝사이즈 선정 수단에서 양자화 스텝사이즈를 선정하는 동안 상기 직교변환 수단으로부터 출력된 직교변환된 계수들을 지연시키는 버퍼;

   상기 양자화 스텝사이즈 선정 수단에서 선정된 양자화 스텝사이즈로 상기 버퍼로부터 출력된 계수에 양자화를 수행하는 양자화 수단;

   상기 양자화 수단으로부터 양자화된 신호로 연속장 부호화를 수행하는 연속장 부호화 수단;

   상기 연속장 부호화 수단으로부터 출력된 신호로 가변장 부호화를 수행하는 가변장 부호화 수단; 및

   상기 가변장 부호화 수단으로부터 출력된 신호를 소정의 포맷에 맞게 기록하기 위하여 데이터를 재배치하는 데이터 정렬기를 포함하는 영상신호 압축 부호화 장치.
2. 제1항에 있어서, 입력 정보의 균등화를 위한 블록화 수단은 수개의 직교변환 블록으로 구성된 소블럭 단위의 처리 후 수개의 소블록으로 구성된 대블록 단위의 처리 또는 대블록 단위의 처리 후 소블록 단위의 처리가 가능한 것을 특징으로 하는 영상신호 압축 부호화 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 양자화 수단은 양자화 스텝사이즈에 의하여 제어되며 입력신호를 비트 시프트 시키거나 또는 양자화 테이블에 스텝사이즈를 곱한 것을 입력 신호에 나누는 것을 특징으로 하는 영상신호 압축 부호화 장치.
4. 제1항에 있어서, 양자화 스텝사이즈 선정 수단은 기준 양자화 스텝사이즈 외에 수개의 양자화 스텝사이즈를 이용하여 병렬로 양자화 수단, 연속장 부호화 수단, 가변장 부호화 수단 및 누적 수단을 수행하여 목표 정보량에 가장 근접한 결과를 출력시키는 양자화 스텝사이즈를 선정하는 것을 특징으로 하는 영상신호 압축 부호화 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 양자화 스텝사이즈 선정기의 정규화기는 주어진 입력 신호인 직교변환된 계수들에 대하여 기준 양자화 스텝사이즈를 사용하여 양자화 과정을 수행한 후 연속장 부호화 과정을 거쳐 발생된 직교 변환 블록 단위의 심볼의 개수를 소블록 단위와 대블록 단위로 합한 값과 대블록 단위의 사용 가능한 고정된 길이에 대응하는 심볼의 개수와의 정규화 관계를 이용하여 소블록마다 사용 가능한 새로운 심볼의 개수를 할당하는 것을 특징으로 하는 영상신호 압축 부호화 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 양자화 스텝사이즈 선정기의 정규화기는 주어진 입력 신호인 직교 변환된 계수들에 대하여 기준 양자화 스텝사이즈를 사용하여 양자화 과정, 연속장 부호화 과정 및 가변장 부호화 과정을 거쳐 발생된 직교 변환 블록 단위의 부호 길이를 소블록 단위와 대블록 단위로 합한 값과 대블록 단위의 사용 가능한 고정된 길이와의 정규화 관계를 이용하여 소블록마다 사용 가능한 새로운 부호코드 길이를 할당하는 것을 특징으로 하는 영상신호 압축 부호화 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 양자화 스텝사이즈 선정기의 양자화 스텝사이즈의 결정은 정규화 과정에 의하여 각각의 소블록에 할당된 값과 수개의 양자화 스텝사이즈에 의한 출력값 중에서 가장 오차가 적은 결과를 출력시키는 양자화 스텝사이즈를 실제의 양자화기에서 사용하는 것을 특징으로 하는 영상신호 압축 부호화 장치.