KR100202305B1 - 엠피이지-2 영상압축장치용 가변장 부호화 장치 - Google Patents

엠피이지-2 영상압축장치용 가변장 부호화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상신호 압축알고리즘 중 MPEG-2 표준을 따르는 영상 부호화장치에 이용되는 가변장 부호화장치에 관한 것이다.
본 발명은 시스템 제어부로부터 제어신호에 따라 가변장부호화장치내의 가변장부호화단계를 제어하는 VLC제어부와 ; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 패킷통신에 필요한 헤드정보를 발생하는 헤더정보 부호화부와; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 제어정보를 부호화하는 제어정보 부호화부와 ; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 움직임검출/보상부로부터 입력된 움직임정보를 부호화하는 움직임정보 부호화부와; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 DCT부로부터 입력된 변환된 DCT계수를 부호화하는 DCT계수 부호화부 ; 및, 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 상기 헤드정보부호화부, DCT제어정보 부호화부, 움직임 정보 부호화부, 계수 부호화부로부터의 출력 정보들을 처리하여 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

MPEG-2 영상압축장치용 가변장 부호화장치
본 발명은 영상 신호 압축알고리즘 중 MPEG-2 표준을 따르는 영상 부호화 장치에 이용되는 가변장 부호화(VLC : Variable Length Coding) 장치에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 기술의 급격한 발달에 힘입어 신호처리 분야의 각 핵심 장치들이 기존의 대형 시스템이나 보드 수준에서 단일 ASIC(application specific integrated circuit)칩으로 구현되는 추세이다. 이에 따라 고속 대용량의 하드웨어를 고집적 반도체(이하 VLSI) 구현에 적합하게 설계하는 것이 필요하다. 본 발명에서 제시하는 가변장 부호화장치의 구조는 시스템이나 보드 수준의 저속 대량의 하드웨어가 아니라 고속의 처리에 적합한 특수 구조에 관한 것으로 고속 영상 부호화기의 일부로써 효과적으로 채용될 수 있는 것이다.
본 발명은 디지탈 TV, 고선명 텔레비젼(HDTV) 등에 응용될 수 있으며, 칩면적을 줄이고 고속동작이 가능한 가변장 부호화장치의 VLSI구현을 위한 하드웨어 구조를 제시하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명의 또다른 목적에 따른 가변장 부호화장치는 MPEG-2 부호화장치의 각 모듈로부터 받은 압축정보를 이용하여 영상데이터를 고정길이 및 가변장로 MPEG표준안의 구문(syntax)에 맞게 부호화하고 프레임 모듈이나 채널의 요구에 따라 고정길이로 패킹된 데이터를 제공한다.
제1도는 VLC의 전체 블럭도 및 다른 구성요소와의 인터페이스를 나타낸 도.
제2도는 VLC의 입력 타이밍도.
제3도는 VLC의 또다른 입력 타이밍도.
제4도는 VLC의 입출력 신호 정의도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 헤드정보부호화부 2 : 제어정보부호화부
3 : 움직임 정보부호화부 4 : DCT계수 부호화부
5 : VLC제어부 6 : 출력부
7 : 시스템 제어부 8 : 움직임검출/보상부
9 : DCT부
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
MPEG-2 영상압축 부호화장치에 사용되는 가변장 부호화장치에 있어서 ; 상기 부호화장치는
시스템 제어부로부터 제어신호에 따라 가변장부호화장치내의 가변장부호화단계를 제어하는 VLC 제어부와 ;
상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 패킷통신에 필요한 헤드정보를 발생하는 헤더정보 부호화부와 ;
상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 제어정보를 부호화하는 제어정보 부호화부와 ;
상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 움직임검출/보상부로부터 입력된 움직임정보를 부호화하는 움직임정보 부호화부와 ;
상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 DCT부로부터 입력된 변환된 DCT계수를 부호화하는 DCT계수 부호화부와 ;
상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 상기 헤드정보 부호화부, 제어정보 부호화부, 움직임 정보 부호화부, DCT계수 부호화부로부터의 출력 정보들을 처리하여 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
시스템 제어부(7)로부터 입력되는 신호는 인코더의 동작 개시시에 한번 발생하는 초기화신호(reset), 처리되는 영상의 최소단위인 슬라이스(slice)마다 발생하는 클럭신호(sick), 픽쳐마다 발생하는 클럭신호(pick), VLC가 코딩할 매크로블럭마다 발생하는 클럭신호(VICK), 시스템 기본동작 클럭신호(sck2) 등이다. 이들은 본원 발명 VLC 장치의 세부 블럭의 제어신호를 제공하며, 주로 각 처리단계의 개시를 지시하는 타이밍 신호로 사용된다.
또한 이러한 시스템 제어부(7)로부터의 제어신호외에 MPEG-2 부호화장치의 타 모듈로부터 처리된 결과가 VLC 부호화장치로 입력되는데, 이는 MPEG표준안에서 규정된 신호인 움직임검출/보상부(8)로부터의 움직임정보로 움직임 예측타입(mvtype)과 움직임추정데이터(mvdata), 부(9)로부터의 출력데이터(scandata) 등이 있다. 제4도에는 제1도에서 시스템제어부로부터 입력되는 각종 정보들과 제어신호들을 설명한다.
제1도는 가변장 부호화 장치의 전체 구조와 영상 인코더와의 인터페이스를 도시한다. 도시된 바와 같이 가변장 부호화장치는 헤더 정보 부호화부(1), 제어정보 부호화부(2), 움직임정보 부호화부(3), DCT 계수 부호화부(4), 그리고 출력부(6) 및 VLC제어부(5)로 구성된다. 이러한 가변장 부호화장치는 MPEG-2 부호화장치의 각 모듈로부터 받은 압축정보를 이용하여 영상데이터를 고정길이 및 가변장으로 MPEG 표준안의 구문(syntax)에 맞게 부호화하고 프레임 메모리 모듈이나 채널의 요구에 따라 고정길이로 패킹된 데이터를 제공하는 기능을 한다.
제1도에서 헤더정보부호화부(1)는 각 계층의 관련 정보를 나타내기 위해 영상의 수평크기(hsize), 수직크기(vsize), 비트율(bitrate), VBV버퍼크기(vbvsize) 등을 입력받아, VLC제어부(5)로부터의 제어신호에 따라 MPEG 표준안의 시스템 규정에서 규정된 바의 시퀀스(sequence) 계층, GOP계층, 픽쳐계층, 슬라이스 계층의 시작을 나타내는 확장자(extension)를 발생한다.
제어정보부호화부(2)는 매크로볼록타입, 매크로볼록 어드레스 인크리먼트, 프레임/필드 DCT여부, 픽쳐 타입에 따른 움직임벡터의 형태등의 관련 제어정보를 부호화한다.
움직임정보부호화부(3)는 움직임벡터 및 CBP(coded block pattern)정보를 부호화한다. 정보란 64개의 블록단위 정보중 '0'이 아닌 계수가 존재하는지를 체크하여 해당 블록이 코딩/논코딩 되는지에 관한 정보를 '1'과 '0'의 이진정보로 표현한 정보이다. 움직임정보부호화부(3)에서는 매크로블록단위로 발생되는 움직임벡터들을 이전 매크로블록의 그것과의 차이값을 구해 그 차이값들을 가변장부호화한다. 이때 픽쳐의 형태에 따른 움직임벡터의 구별과 움직임벡터 차이값의 범위에 따른 부호(motion_code, motion_risidual)의 처리등을 수행한다. 또한 CBP값에 따라 테이블로부터 해당값을 가변장부호화한다. 이러한 부호화에 관련된 허프만코딩(huffman coding)테이블은 MPEG표준안에 규정된 것이다.
DCT계수 부호화부(4)는 DCT부(9)로부터 받은 양자화데이터 활성화신호(scandata_en)에 따라 12비트의 양자화데이터(scandata)를 VLC제어부(5)로부터 입력된 제어정보에 응답하여 테이블에 따라 가변장부호화하여 데이터활성화신호(data_en) 및 데이터 길이(data_len)와 함께 출력한다.
VLC제어부(5)는 가변장부호화장치내의 각 부호화부(1, 2, 3, 4)의 부호화과정을 MPEG규정에 맞도록 제어하는 제어신호를 발생하는 모듈로 시스템 제어부(7) 등 의부 모듈에서 제공되는 각종 타이밍 정보와 가변장부호화장치 내의 각 세부 모듈에서 발생하는 제어신호를 이용하여 가변장부호화장치내의 각 정보의 부호화 동작을 동기화하며 제어한다. 제2도는 영상 부호화 장치의 전체 시스템에서 가변장부호화장치로 입력되는 각종 클럭과 제어신호들 상호간의 타이밍을 도시한 것이다. 제3도는 가변장부호화장치로 입력되는 데이터들의 포멧을 도시한 것이다. 제4도는 타 모듈로부터 가변장부호화장치로, 혹은 가변장부호화장치에서 타 모듈로의 입/출력 신호를 정의하고 각 신호들의 기능을 설명한 것이다.
출력부(6)는 헤드정보 부호화부, 제어정보부호화부, 움직임정보 부호화부, DCT계수 부호화부에서 가변상 부호화된 데이터를 32비트의 고정길이 단위로 패킹시켜 출력하는 출력부이다. 입력된 데이터중 유효데이터를 묶어 프레임 메모리의 버퍼에 저장한다.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명은 가변길이 부호화장치의 하드웨어 구현에 관한 기본구조로서 고속처리에 적합한 구조이므로 디지틀 TV나 HDTV와 같이 MPEG표준을 이용하는 응용분야에서 효과적으로 이용될 수 있다. 본 발명에서 제시하는 구조는 하드웨어 변경이나 비트열 문법의 변경시에도 용이하게 변경가능한 하드웨어 구조이다. 따라서 본 구조는 FPGA나 ASIC으로 구현하기에 적합하므로 MPEG-2 비디오 부호화기의 일부로 용이하게 사용될 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (2)

  1. MPEG-2 영상압축 부호화장치에 사용되는 가변장 부호화장치에 있어서 ; 상기 부호화장치는 ; 시스템 제어부로부터의 제어신호에 따라 가변장부호화장치내의 가변장부호화단계를 제어하는 VLC 제어부와 ; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 패킷통신에 필요한 헤드정보를 발생하는 헤더정보 부호화부와 ; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 제어정보를 부호화하는 제어정보 부호화부와 ; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 움직임검출/보상부로부터 입력된 움직임정보를 부호화하는 움직임정보 부호화부와 ; 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 DCT부로부터 입력된 변환된 DCT계수를 부호화하는 DCT계수 부호화부 ; 및, 상기 시스템 제어부 및 VLC제어부로부터의 제어신호에 따라 상기 헤드정보부호화부, 제어정보 부호화부, 움직임 정보 부호화부, DCT계수 부호화부로부터의 출력 정보들을 처리하여 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템 제어부로부터의 제어신호는 시스템클럭신호 및 초기화신호와, 각 처 리블록별 클럭신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장 부호화 장치.
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