KR100203623B1 - An improved image coding system having functions for controlling generated amount of coded bit stream - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 매 프레임마다 발생되는 부호화된 비트 발생량 정보에 근거하여 부호화하고자 하는 영상의 복잡도를 산출하고, 그 산출결과에 따라 1차원 저역 통과 필터링을 이용하여 입력 영상신호의 고주파 성분을 적응적으로 제거함으로써, 부호화후의 비트 발생량을 적응적으로 조절할 수 있도록 한 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 움직임 추정, 보상기법, DCT 및 양자화 기법을 갖는 부호화 수단으로부터 발생되는 부호화된 비트 스트림을 가산하여 매 프레임 단위로 각각의 비트 발생량을 산출하는 비트량 계산 수단; 산출된 각 프레임의 비트 발생량에 대한 액티비티값을 산출하고, 이 산출된 액티비티값을 현재 부호화하고자 하는 프레임의 복잡도로서 참조하며, 산출된 액키비티값에 의거하여 입력되는 현재 프레임의 주파수 통과 대역폭을 제한하기 위한 필터 제어신호를 발생하는 필터 제어 수단; 및 필터 제어신호에 의거하여, 입력되는 현재 프레임을 움직임 추정, 보상을 위한 현재 프레임 신호로써 부호화 수단에 제공하거나 입력 현재 프레임에 1차원 저역 통과 필터링을 적용하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 프레임 신호를 움직임 추정, 보상을 위한 현재 프레임 신호로써 부호화 수단에 제공하는 1차원 저역 통과 필터링 수단을 포함함으로써, 부호화 수단에서의 양자화시 과도한 스텝 사이즈의 증가 없이 부호화후 발생되는 비트량을 효과적으로 조절할 수 있는 것이다.The present invention calculates the complexity of an image to be encoded based on the coded bit generation information generated every frame, and adaptively modulates the high frequency components of the input video signal using one-dimensional low pass filtering according to the calculation result. The present invention relates to an image encoding system having a bit generation amount adjusting function for adaptively adjusting a bit generation amount after encoding. To this end, the present invention is directed to an encoding unit having a motion estimation, a compensation method, a DCT, and a quantization method. Bit amount calculation means for adding each encoded bit stream to calculate a respective bit generation amount in each frame unit; Calculate the activity value of the calculated bit generation amount of each frame, refer to the calculated activity value as the complexity of the frame to be currently encoded, and limit the frequency passband of the current frame input based on the calculated activity value. Filter control means for generating a filter control signal for performing; And based on the filter control signal, the input current frame is provided to the encoding means as a current frame signal for motion estimation and compensation, or the one-dimensional low pass filtering is applied to the input current frame to remove the high-frequency components. By including the one-dimensional low-pass filtering means for providing the frame signal to the encoding means as a current frame signal for motion estimation and compensation, it is possible to effectively adjust the amount of bits generated after encoding without excessive step size increase during quantization in the encoding means. It is.

Description

비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템Image Coding System with Bit Rate Control

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템의 블록구성도.1 is a block diagram of a video encoding system having a bit generation amount adjusting function according to a preferred embodiment of the present invention.

제2도는 본 발명에 따라 일예로서 8×8 픽셀 블록에 대한 예시도.2 is an illustration of an 8x8 pixel block as an example in accordance with the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 일예로써 차수가 7인 1차원 저역통과 필터계수를 도시한 예시도.3 is an exemplary view showing a one-dimensional lowpass filter coefficient of order 7 as an example according to the present invention.

제4도는 본 발명에 따른 일예로써 (0,4) 위치에서의 수평방향 필터링과 (3,0) 위치에서의 수직 방향 필터링 과정을 도시한 예시도.4 is an exemplary view illustrating a horizontal filtering process at (0,4) and a vertical filtering process at (3,0) as an example according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100, 170 : 프레임 메모리 110 : 감산기100, 170: frame memory 110: subtractor

120 : 영상 부호화 블록 130 : 엔트로피 부호화 블록120: image coding block 130: entropy coding block

140 : 전송 버퍼 150 : 영상 복호화 블록140: transmission buffer 150: video decoding block

160 : 가산기 180 : 현재 프레임 예측 블록160: adder 180: current frame prediction block

210 : 비트량 계산 블록 220 : 필터 제어 블록210: bit amount calculation block 220: filter control block

230 : 저역 통과 필터링 블록230: low pass filtering block

본 발명은 영상신호를 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상신호를 압축 부호화하는 영상 부호화기에서 영상을 부호화할 때, 출력측의 부호화된 비트 발생량에 근거하여 예측되는 입력 영상신호의 복잡도(Variance)를 참조하여 부호화후의 발생 비트량을 적응적으로 조절하는 데 적합한 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a video encoding system for compressing and encoding a video signal. More particularly, the present invention relates to a video encoding system for encoding an image signal. The present invention relates to a video encoding system having a bit generation amount adjustment function suitable for adaptively adjusting the amount of generated bits after encoding with reference to complexity.

이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 이산된 영상신호의 전송은 아날로그 신호보다 좋은 화질을 유지할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 비디오 신호가 디지털 형태로 표현될 때, 특히 고품질 텔레비젼(일명 HDTV 라함)의 경우 상당한 양의 데이터가 전송되어야 한다. 그러나 종래의 전송 채널의 사용 가능한 주파수 영역은 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지털 데이터를 전송하기 위해서는 전송되는 데이터를 압축하여 그 양을 줄일 필요가 있다. 이와 같이 데이터를 압축하는 다양한 압축 기법 중에서, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있으며, 이러한 기법들은, 예를들면 세계 표준화 기구에 의해 그 표준안이 이미 제정된 MPEG-1 및 MPEG-2등의 권고안에 광범위하게 개시되어 있다.As is well known in the art, the transmission of discrete video signals can maintain better image quality than analog signals. When a video signal consisting of a series of image frames is represented in digital form, a significant amount of data must be transmitted, especially for high quality televisions (aka HDTVs). However, since the usable frequency range of the conventional transmission channel is limited, in order to transmit a large amount of digital data, it is necessary to compress the transmitted data and reduce the amount thereof. Among the various compression techniques for compressing data, hybrid coding techniques combining probabilistic coding and temporal and spatial compression are known to be the most efficient, and these techniques are already established by the World Standards Organization. It is widely disclosed in recommendations such as MPEG-1 and MPEG-2.

대부분의 하이브리드 부호화 기법은 움직임 보상 DCPM (차분펄스 부호 변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화, VLC(가변장 부호화)등을 이용한다. 움직임 보상 DPCM은 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 결정하고, 물체의 움직임에 따라 현재 프레임을 예측하여 현재 프레임과 예측치간의 차이를 나타내는 차분신호를 만들어내는 방법이다. 이 방법은 예를 들어 Staffan Ericsson 의 Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, COM-33, NO.12 (1985년, 12월), 또는 Ninomiy와 Ohtsuka의 A motion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communication, COM-30, NO.1 (1982년, 1월)에 기재되어 있다.Most hybrid coding techniques use motion compensated DCPM (Differential Pulse Code Modulation), two-dimensional DCT (Discrete Cosine Transform), quantization of DCT coefficients, VLC (variable length coding), and the like. The motion compensation DPCM determines a motion of an object between a current frame and a previous frame, and predicts a current frame according to the motion of the object to generate a difference signal representing a difference between the current frame and a predicted value. This can be done for example by Staffan Ericsson's Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive / Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, COM-33, NO.12 (1985, December), or A motion Compensated Interframe Coding by Ninomiy and Ohtsuka. Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communication, COM-30, NO.1 (January, 1982).

일반적으로, 이차원 DCT 는 영상 데이타간의 공간적 리던던시를 이용하거나 제거하는 것으로써, 디지털 영상 데이터 블록, 예를 들면 8 × 8 블록을 DCT 변환계수로 변환한다. 이 기법은 Chen 과 Pratt 의 Scene Adaptive Coder, IEEE Transactions on Communication, COM-32, NO.3 (1984년 3월)에 개시되어 있다. 이러한 DCT 변환계수는 양자화기 지그재그 주사, VLC등을 통해 처리됨으로써 전송할 데이터의 양을 효과적으로 감축(또는 압축)할 수 있다.In general, two-dimensional DCT converts digital image data blocks, for example, 8x8 blocks, into DCT conversion coefficients by using or removing spatial redundancy between image data. This technique is described in Chen and Pratt's Scene Adaptive Coder, IEEE Transactions on Communication, COM-32, NO.3 (March 1984). The DCT transform coefficient is processed through quantizer zigzag scan, VLC, etc., thereby effectively reducing (or compressing) the amount of data to be transmitted.

보다 상세하게 움직임 보상 DPCM에서는 현재 프레임과 이전 프레임간에 추정된 물체의 움직임에 따라, 현재 프레임을 이전프레임으로부터 예측한다. 이와 같이 추정된 움직임은 이전 프레임과 현재 프레임간의 변위를 나타내는 2차원 움직임 벡터로 나타낼 수 있다.More specifically, the motion compensation DPCM predicts the current frame from the previous frame according to the motion of the object estimated between the current frame and the previous frame. The estimated motion may be represented by a two-dimensional motion vector representing the displacement between the previous frame and the current frame.

통상적으로, 물체의 변위를 추정하는 데에는 여러 가지 접근방법이 있다. 이들은 일반적으로 두 개의 타입으로 분류되는데, 그중 하나는 블록 매칭 알고리즘을 이용하는 블록단위 움직임 추정방법이고 다른 하나는 화소순환 알고리즘을 이용하는 화소단위 움직임 추정방법이다.Typically, there are several approaches to estimating the displacement of an object. These are generally classified into two types, one of which is a block-by-block motion estimation method using a block matching algorithm and the other is a pixel-by-pixel motion estimation method using a pixel circulation algorithm.

상기와 같이 물체의 변위를 추정하는 움직임 추정방법중, 화소단위 움직임 추정방법을 이용하면 변위는 각각의 화소 전부에 대해 구해진다. 이러한 방법은 화소값을 더 정확히 추정할 수 있고 스케일 변화(예를들어, 영상면에 수직한 움직임인 주밍(zooming)도 쉽게 다룰수 있다는 장점을 갖는 반면에, 움직임 벡터가 모든 화소 각각에 대해 결정되기 때문에, 다량의 움직임 벡터들이 발생하는 데 실질적으로 모든 움직임 벡터를 수신기로 전송한다는 것은 불가능하다.In the motion estimation method for estimating the displacement of an object as described above, the displacement is obtained for each pixel by using the pixel-based motion estimation method. This method has the advantage of being able to estimate pixel values more accurately and easily handle scale changes (e.g. zooming, a movement perpendicular to the image plane), while motion vectors are determined for each pixel. Because of this, it is impossible to send substantially all motion vectors to the receiver as large amounts of motion vectors occur.

또한, 블럭단위 움직임 추정에서는 , 현재 프레임의 소정 크기의 블록을 이전 프레임의 소정 범위의 탐색영역내에서 한 화소씩 이동하면서 대응 블록들과 비교하여 그 오차값이 최소인 최적 정합블럭을 결정하며, 이것으로부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블록 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블록이 이동한 정도)가 추정된다. 여기에서, 현재 프레임과 이전 프레임간의 대응하는 두 블록간의 유사성 판단은, 이 기술분야에 잘 알려진 바와 같은, 평균 절대차와 평균 제곱차 등이 주로 사용된다.In addition, in block-by-block motion estimation, a block having a predetermined size of the current frame is moved by one pixel in a search range of a previous frame and compared with corresponding blocks to determine an optimal matching block having a minimum error value. From this, the interframe displacement vector (the extent to which the block has moved between frames) for the entire block is estimated for the current frame to be transmitted. Here, in determining the similarity between two corresponding blocks between the current frame and the previous frame, the average absolute difference, the mean square difference, etc. are mainly used, as is well known in the art.

한편, 상술한 바와 같은 부호화 기법, 즉 움직임 보상 DPCM, 2차원 DCT, DCT 계수의 양자화 및 VLC(또는 엔트로피 부호화) 등의 부호화 기법을 통해 부호화된 영상 비트 스트림은 영상 부호화 시스템의 출력측에 구비되는 전송 버퍼에 저장된 다음 전송시점이 되면 원격지수신측으로의 송신을 위해 전송기로 보내진다. 이때, 여기에서의 전송시점은 전송 버퍼의 크기(즉, 용량)와 전송율에 관계되며, 전송 버퍼에서의 오동작(데이터 오버플로우(overflow)또는 데이터 언더플로우(underflow))이 발생하지 않도록 제어된다.On the other hand, the image bit stream encoded by the encoding technique as described above, that is, encoding techniques such as motion compensation DPCM, two-dimensional DCT, DCT coefficient quantization, and VLC (or entropy encoding) is transmitted to the output side of the image encoding system. When the next transmission point is stored in the buffer, it is sent to the transmitter for transmission to the remote destination. At this time, the time of transmission here is related to the size (that is, capacity) and the transmission rate of the transmission buffer, and is controlled so that no malfunction (data overflow or data underflow) occurs in the transmission buffer.

보다 상세하게, 여러 가지 요인(예를들면, 영상의 복잡도)으로 인해 부호화시에 각 프레임마다 발생되는 비트량이 달라지게 되는데, 이러한 점을 고려하여 영상 부호화 시스템에서는, 평균 전송율이 일정하게 유지될 수 있도록 출력측 전송 버퍼의 제어를 수행한다. 즉, 영상 부호화 시스템에서는 출력측 전송 버퍼의 데이터 충만상태 정보에 근거하여 현재 부호화하고 있는 프레임 이전까지의 비트 발생량을 조사하고 있다가 현재 프레임에서 할당해야하는 비트량을 조절한다. 다시말해, 종래의 전형적인 영상 부호화 시스템에서는 출력측 전송 버퍼의 데이터 충만상태 정보에 의거하여 실질적으로 양자화 스텝 사이즈(QP)를 제어함으로써 부호화 시스템에서의 발생 비트량을 조절, 즉 이전까지 비트 발생량이 많으면 양자화 스텝 사이즈를 크게 조절하여 비트 발생량을 줄이고, 이와 반대의 경우에는 양자화 스텝 사이즈를 작게 조절하여 비트 발생량을 늘리는 등의 방법을 통해 비트 발생량을 조절하고 있다.More specifically, various factors (e.g., image complexity) may cause a different amount of bits to be generated for each frame at the time of encoding. In view of this, in an image encoding system, the average bit rate may be kept constant. Control of the output buffer. That is, the video encoding system checks the bit generation amount up to the frame currently encoded based on the data fullness state information of the output transmission buffer and adjusts the bit amount to be allocated in the current frame. In other words, in the conventional typical video encoding system, the amount of bits generated in the encoding system is adjusted by controlling the quantization step size (QP) substantially based on the data full state information of the output transmission buffer, that is, if the amount of bits generated before has been large, The bit generation amount is controlled by reducing the bit generation amount by adjusting the step size largely, and in the opposite case, by adjusting the quantization step size small to increase the bit generation amount.

그러나, 상술한 바와 같이 출력측 전송 버퍼의 데이터 충만상태 정보에 의거하여 양자화 스텝 사이즈를 조절함으로써 비트 발생량을 조절하는 종래방법은, 각 프레임에 해당하는 영상 데이터를 동일한 전송율로 부호화하여 전송하고자 하는 경우에 있어서, 부호화하고자 하는 영상이 복잡한 경우(고주파 성분이 다량 발생)에는 비트 발생량이 많아지게 되는데 이로 인해 양자화 스텝 사이즈가 커져 결과적으로 재생 영상에서의 심각한 화질열화가 야기된다는 문제를 갖는다. 여기에서 발생하는 고주파 성분은 실질적으로 인간의 시각에 매우 둔감한 성분(재생 영상의 화질에 거의 영향을 미치지 않는 성분)이다.However, as described above, the conventional method of adjusting the bit generation amount by adjusting the quantization step size based on the data fullness state information of the output side transmission buffer is performed when encoding and transmitting video data corresponding to each frame at the same data rate. In the case where the image to be encoded is complex (a large amount of high frequency components are generated), a large amount of bits is generated, which causes a problem that the quantization step size becomes large, resulting in severe image quality degradation in the reproduced image. The high frequency component generated here is a component that is substantially insensitive to human vision (a component that hardly affects the image quality of a reproduced video).

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 매 프레임마다 발생되는 부호화된 비트 발생량 정보에 근거하여 부호화하고자 하는 영상의 복잡도를 산출하고, 그 산출결과에 따라 1차원 저역 통과 필터를 이용하여 입력 영상신호의 고주파 성분을 선택적으로 제거함으로써, 부호화후의 비트 발생량을 적응적으로 조절할 수 있는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention solves the problems of the prior art described above, and calculates the complexity of an image to be encoded based on the coded bit generation amount information generated every frame, and according to the calculation result, the one-dimensional low pass filter. It is an object of the present invention to provide a video encoding system having a bit generation amount adjusting function capable of adaptively adjusting a bit generation amount after encoding by selectively removing high frequency components of an input video signal by using a?

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력되는 현재 프레임과, 이 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 차분신호에 대해 이산 코사인 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화를 포함하는 부호화 수단을 통해 압축 부호화하여 부호화된 비트 스트림을 발생하며, 상기 양자화는 출력측 버퍼에 저장되는 상기 비트 스트림의 충만상태 정보에 의거하여 그 스텝 사이즈가 조절되는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템에 있어서, 상기 부호화 수단으로부터 발생되는 상기 부호화된 비트 스트림을 가산하여 매 프레임 단위로 각각의 비트 발생량을 산출하는 비트량 계산 수단; 상기 산출된 각 프레임의 비트 발생량에 대한 액티비티값을 산출하고, 이 산출된 액티비티값을 현재 부호화하고자 하는 프레임의 복잡도로서 참조하며, 상기 산출된 액티비티값에 의거하여 상기 입력되는 현재 프레임의 주파수 통과 대역폭을 제한하기 위한 필터 제어신호를 발생하는 필터 제어 수단; 및 상기 필터 제어신호에 의거하여, 상기 입력되는 현재 프레임을 상기 움직임 추정, 보상을 위한 현재 프레임 신호로써 상기 부호화 수단에 제공하거나 상기 입력 현재 프레임에 1차원 저역 통과 필터링을 적용하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 프레임을 신호를 상기 움직임 추정, 보상을 위한 현재 프레임 신호로써 상기 부호화 수단에 제공하는 1차원 저역 통과 필터링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a discrete cosine transform, quantization and entropy encoding on the difference signal between the input current frame and the prediction frame obtained through motion estimation and compensation using the current frame and the reconstructed previous frame. To a video encoding system having a bit generation amount adjusting function of compressing and encoding the encoded bit stream by encoding means, wherein the quantization is adjusted based on the full state information of the bit stream stored in an output buffer. A bit amount calculating means for adding each of the encoded bit streams generated from the encoding means to calculate a respective bit generation amount in every frame unit; Calculates an activity value for the calculated bit generation amount of each frame, refers to the calculated activity value as the complexity of the frame to be currently encoded, and based on the calculated activity value, the frequency passband of the input current frame Filter control means for generating a filter control signal for limiting And based on the filter control signal, provide the input current frame to the encoding means as the current frame signal for motion estimation and compensation, or limit the pass band by applying one-dimensional low pass filtering to the input current frame. And a one-dimensional low-pass filtering means for providing a signal from the high frequency component to the encoding means as a current frame signal for motion estimation and compensation. to provide.

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템에 대한 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 영상 부호화 시스템은 제1 프레임 메모리(100), 감산기(110), 영상 부호화 블록(120), 엔트로피 부호화 블록(130), 전송 버퍼(140), 영상 복호화 블록(150), 가산기(160), 제2프레임 메모리(170), 현재 프레임 예측 블록(180), 비트량 계산 블록(210), 필터 제어 블록(220) 및 저역 통과 필터링 블록(230)을 포함한다.1 is a block diagram of a video encoding system having a bit generation amount adjusting function according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, the image encoding system of the present invention includes a first frame memory 100, a subtractor 110, an image encoding block 120, an entropy encoding block 130, a transmission buffer 140, and image decoding. Block 150, adder 160, second frame memory 170, current frame prediction block 180, bit rate calculation block 210, filter control block 220, and low pass filtering block 230. do.

제1도를 참조하면, 입력되는 현재 프레임 신호는 제1프레임 메모리(100)에 저장된 다음 저역 통과 필터링 블록(230)으로 입력되며, 저역 통과 필터링 블록(230)에서는 후술되는 필터 제어 블록(220)으로부터 제공되는 부호화후 영상의 복잡도에 의거해 산출되는 제어신호(레벨 0 또는 1의 논리신호)에 따라 입력 프레임 신호의 주파수를 선택적으로 필터링, 즉 1차원 저역 통과 필터링을 이용하여 입력 영상신호의 고주파 성분(비교적 인간의 시각에 둔감한 부분임)을 필터링하는 데, 이러한 저역 통과 필터링 블록(230)에 대한 구체적인 동작과정에 대해서는 후에 상세하게 기술될 것이다. 그런다음, 이와 같이 입력 영상에서 고주파 성분이 제거되거나 제거되지 않은 현재 프레임 신호는 라인 L11을 통해 감산기(110)와 현재 프레임 예측 블록(180)에 각각 제공된다.Referring to FIG. 1, the input current frame signal is stored in the first frame memory 100 and then input to the low pass filtering block 230, and the low pass filtering block 230 includes the filter control block 220 described later. The frequency of the input frame signal is selectively filtered according to a control signal (a logic signal of level 0 or 1) calculated based on the complexity of the post-encoding video provided from < RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > The filtering of components (which are insensitive to comparative human vision) will be described later in detail with respect to the specific operation of this low pass filtering block 230. Then, the current frame signal in which the high frequency component is removed or not removed from the input image is provided to the subtractor 110 and the current frame prediction block 180 through the line L11, respectively.

먼저, 감산기(110)에서는 라인 L11을 통해 저역 통과 필터링 블록(230)으로부터 제공되는 고주파 성분이 선택적으로 제거된(또는 제거되지 않은)현재 프레임 신호로부터 라인 L19를 통해 후술되는 현재 프레임 예측 블록(180)으로부터 제공되는 이동 물체에 대하여 움직임 보상된 예측된 현재 프레임 신호를 감산하며, 그 결과 데이터, 즉 차분화소값을 나타내는 에러신호는 영상 부호화 블록(120)을 통해 이산 코사인 변환(DCT)과 이 기술분야에서 잘 알려진 양자화 방법들중의 어느 하나를 이용함으로서, 일련의 양자화된 DCT 변환계수들로 부호화된다. 이때, 영상 부호화 블록(120)에서의 에러신호에 대한 양자화는 라인 L21을 통해 후술되는 출력측 전송 버퍼(140)로부터 제공되는 데이터 충만상태 정보에 따라 결정되는 양자화 파라메터(QP)에 의거하여 그 스텝 사이즈가 조절된다.First, subtractor 110 includes current frame prediction block 180 described below via line L19 from a current frame signal from which high frequency components provided from low pass filtering block 230 via line L11 have been selectively removed (or not removed). Subtracts the predicted current frame signal that is motion compensated for the moving object provided from the N-th subfield, and as a result, the data, i.e., the error signal representing the differential pixel value, is transmitted through the image coding block 120 and the discrete cosine transform (DCT) By using any of the quantization methods well known in the art, it is encoded into a series of quantized DCT transform coefficients. At this time, the quantization of the error signal in the image encoding block 120 is based on the step size based on the quantization parameter QP determined according to the data fullness state information provided from the output side transmission buffer 140 described later through the line L21. Is adjusted.

다음에, 라인 L13상의 양자화된 DCT 변환계수들은 엔트로피 부호화 블록(130)과 영상 복호화 블록(150)으로 각각 보내진다. 여기에서, 엔트로피 부호화 블록(130)에 제공된 양자화된 DCT 변환계수들은, 예를들면 가변길이 부호화 기법등을 통해 부호화되어 출력측의 전송 버퍼(140)에 제공되며, 이와 같이 부호화된 영상신호는 수신측으로의 전송을 위해 도시 생략된 전송기로 전달된다.Next, the quantized DCT transform coefficients on line L13 are sent to entropy coding block 130 and image decoding block 150, respectively. Here, the quantized DCT transform coefficients provided to the entropy coding block 130 are encoded, for example, through a variable length coding scheme, and provided to the transmission buffer 140 on the output side. It is delivered to the transmitter not shown for the transmission of.

한편, 영상 부호화 블록(120)으로부터 영상 복호화 블록(150)에 제공되는 라인 L13상의 양자화된 DCT 변화계수들은 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 통해 다시 복원된 프레임 신호로 변환된 다음, 가산기(160)에 제공되며, 가산기(160)에서는 영상 복호화 블록(150)으로부터의 복원된 프레임 신호와 라인 L19를 통해 후술되는 현재 프레임 예측 블록(180)으로부터 제공되는 예측된 현재 프레임신호를 가산하여 재구성된 이전 프레임 신호를 생성하며, 이와 같이 재구성된 이전 프레임 신호는 제2프레임 메모리(170)에 저장된다. 따라서, 이러한 경로를 통해 부호화 처리되는 매 프레임에 대한 바로 이전 프레임 신호가 계속적으로 갱신되며, 이와 같이 갱신되는 재구성된 이전 프레임 신호는 움직임 추정, 보상을 위해 후술되는 현재 프레임 예측 블록(180)으로 제공된다.Meanwhile, the quantized DCT change coefficients on the line L13 provided from the image coding block 120 to the image decoding block 150 are converted into a frame signal reconstructed again through inverse quantization and inverse discrete cosine transform, and then adder 160. The adder 160 adds the reconstructed frame signal from the image decoding block 150 and the predicted current frame signal provided from the current frame prediction block 180 described later through line L19 to reconstruct the previous frame. A signal is generated, and the previous frame signal reconstructed as described above is stored in the second frame memory 170. Accordingly, the immediately previous frame signal for every frame encoded through such a path is continuously updated, and the reconstructed previous frame signal thus updated is provided to the current frame prediction block 180 described later for motion estimation and compensation. do.

다른한편, 현재 프레임 예측 블록(180)에서는, 본 발명에 따른 저역 통과 필터링 블록(230)으로부터 제공되는 라인 L11 상의 고주파 성분이 제거되거나 혹은 고주파 성분이 제거되지 않은 현재 프레임신호와 상기한 제2프레임 메모리(170)로부터 제공되는 라인 L15상의 재구성된 이전 프레임 신호에 기초하여 블록 매칭 알고리즘을 이용해 재구성된 이전 프레임의 기설정 탐색범위(예를들면, 16X16 탐색범위)에서 소정의 블록(예를들면, 8X8 DCT 블록)단위로 현재 프레임을 예측한 다음 라인 L19상에 예측된 현재 프레임 신호를 발생하여 상술한 감산기(110)와 가산기(160)에 각각 제공한다.On the other hand, in the current frame prediction block 180, the current frame signal on which the high frequency component on the line L11 provided from the low pass filtering block 230 according to the present invention is removed or the high frequency component is not removed and the second frame described above. Based on the reconstructed previous frame signal on the line L15 provided from the memory 170, a predetermined block (e.g., the search range of the previous frame reconstructed using the block matching algorithm (e.g., 16X16 search range) After predicting the current frame in units of 8 × 8 DCT blocks, the predicted current frame signal is generated on the line L19 and provided to the subtractor 110 and the adder 160, respectively.

이때, 라인 L19상의 스위치(sw)는 도시 생략된 시스템 제어기로 부터의 제어신호(CS)에 따라 그 접점이 온/오프되는 것으로, 스위치(SW)가 온일때는 현재의 부호화 모드가 인터모드임을 의미하고 반대로 오프일때는 현재의 부호화 모드가 인트라 모드임을 의미한다. 따라서, 감산기(110)에서는 인터모드 부호화시에 현재 프레임 신호와 예측 프레임 신호간의 에러신호를 영상 부호화 블록(120)에 제공하고, 인트라 모드 부호화시에 현재 프레임 신호 자체를 영상 부호화 블록(120)에 제공한다.At this time, the switch sw on the line L19 is turned on / off according to a control signal CS from a system controller (not shown). When the switch SW is on, the current encoding mode is an inter mode. In contrast, when off, the current encoding mode is intra mode. Accordingly, the subtractor 110 provides an error signal between the current frame signal and the predicted frame signal to the image encoding block 120 during inter-mode encoding, and transmits the current frame signal itself to the image encoding block 120 during intra-mode encoding. to provide.

또한, 현재 프레임 예측 블록(180)은 선택되는 각 블록(8X8 블록)들에 대한 움직임 벡터들의 세트를 라인 L17상에 발생하여 전술한 엔트로피 부호화 블록(130)에 제공한다. 여기에서, 검출되는 움직임 벡터들의 세트들은 현재 프레임의 블록(8X8 블록)과 이전 프레임내의 기설정 탐색영역(예를들면, 16X16 탐색범위)에서 예측된 가장 유사한 블록간의 변위이다. 따라서 전술한 엔트로피 부호화 블록(130)에서는 라인 L17 상의 움직임 벡터들의 세트들과 더불어 라인 L13상의 양자화된 DCT 변환계수들은, 예를들면 가변길이 부호화 기법 등을 통해 부호화하여 부호화된 비트 스트림을 발생한다.In addition, the current frame prediction block 180 generates a set of motion vectors for each selected block (8 × 8 block) on the line L17 and provides it to the entropy coding block 130 described above. Here, the sets of motion vectors detected are the displacements between the most similar block predicted in the block of the current frame (8 × 8 block) and the preset search area (eg 16 × 16 search range) in the previous frame. Accordingly, in the entropy coding block 130 described above, the quantized DCT transform coefficients on the line L13 together with the sets of the motion vectors on the line L17 are encoded through a variable length coding technique to generate an encoded bit stream.

한편, 본 발명에 따라 전술한 엔트로피 부호화 블록(130)에서 출력되는 부호화된 비트 스트림은 츨력측의 전송 버퍼(140)로 제공됨과 동시에 본 발명에 따른 부호화 비트 발생량 조절을 위해 라인 L23을 통해 비트량 계산 블록(210)으로 제공된다.Meanwhile, according to the present invention, the encoded bit stream output from the entropy encoding block 130 described above is provided to the transmission buffer 140 on the output side, and at the same time, the bit amount is adjusted through the line L23 to adjust the amount of encoding bit generation according to the present invention. Provided to calculation block 210.

다음에, 본 발명의 비트량 계산 블록(210)에서는 라인 L23을 통해 입력되는 부호화된 비트 스트림, 즉 DCT, 양자화 및 가변길이 부호화 등과 같은 에트로피 부호화되어 최종적으로 발생되는 비트 스트림을 모두 가산함으로써 그 비트 발생량을 산출한다. 이때, 발생되는 비트량은 곧 영상신호의 정보량에 관련된다고 볼 수 있는데, 만일 현재 입력되는 영상이 복잡한 경우에는 부호화후에 발생되는 비트량이 많아질 것이고, 그 반대의 경우에는 부호화후에 발생되는 비트량이 적어지게 될 것이다.Next, in the bit amount calculation block 210 of the present invention, by adding all of the coded bit streams input through the line L23, that is, bit streams that are finally generated by the epitaxial coding such as DCT, quantization and variable length coding, etc. Calculate the bit generation amount. In this case, the amount of bits generated may be related to the amount of information of a video signal. If the current input image is complex, the amount of bits generated after encoding will be increased, and in the opposite case, the amount of bits generated after encoding is small. You will lose.

통상, 한 프레임에서 발생되는 평균 비트량(AF)은, 전송율이 R(bit/sec)이고, 프레임율(frame rate)이 F인 경우, 초당 F개의 프레임이 전송되므로, 평균 비트량(AF)는 R/F가 된다. 따라서, 현재 프레임에서 발생된 비트량을 R/F와 비교함으로써, 현재 입력되어 부호화되는 영상의 복잡도를 상대적으로 구할 수 있다. 즉, 현재 프레임에서 발생된 비트량이 평균 비트량(AF)보다 크면 상대적으로 복잡한 영상이다. 이와 같은 복잡성은 영상신호가 매프레임마다 급격하게 변하지 않으므로 현재의 프레임에서 발생된 비트량과 평균비트량(AF)을 비교하여 다음에 입력되는 영상의 복잡도로서 이용할 수 있다.In general, the average bit amount AF generated in one frame has an average bit amount AF since F frames are transmitted per second when the transmission rate is R (bit / sec) and the frame rate is F. Becomes R / F. Therefore, by comparing the bit amount generated in the current frame with the R / F, it is possible to relatively obtain the complexity of the image that is currently input and encoded. That is, if the bit amount generated in the current frame is larger than the average bit amount AF, the image is relatively complicated. This complexity can be used as the complexity of the next input image by comparing the bit amount generated in the current frame with the average bit amount AF since the video signal does not change rapidly every frame.

즉, 제1도의 엔트로피 부호화 블록(130)으로부터 출력되는 비트 스트림을 모두 가산한 량을 비트량(Bit Amount) BA라고 하고, 이 비트량 BA값을 평균 비트량 AF와 비교하여 상대적으로 표현된 값을 ACT(Activity)라 하면, ACT 값은 다음의 (1)식과 계산된다.That is, the amount of the sum of all the bit streams output from the entropy coding block 130 of FIG. 1 is referred to as bit amount BA. The value represented by comparing this bit amount BA value with the average bit amount AF is relatively expressed. If ACT (Activity) is, ACT value is calculated by the following equation (1).

ACT = (BA/AF) ------------------------- (1)ACT = (BA / AF) ------------------------- (1)

따라서, 상기와 같은 연산은 매 프레임마다 수행되며, 새로운 프레임에 대해서는 발생 비트량을 처음부터 계산한 다음 각 프레임의 액티비티(ACT)를 산출한 다음, 산출된 액티비티(ACT)를 이 프레임에 대한 영상신호의 복잡도로써 이용한다. 이때, 산출된 액티비티(ACT)값이 작으면 단순한 영상임을 해당되고, 산출된 액티비티(ACT)값이 크면 복잡한 영상임을 해당된다. 그런다음, 이와 같은 과정을 통해 산출된 액티비티(ACT)값은 다음단의 필터 제어 블록(220)으로 제공된다.Therefore, the above operation is performed every frame. For the new frame, the generated bit amount is calculated from the beginning, the activity ACT of each frame is calculated, and the calculated activity ACT is imaged for this frame. It is used as the complexity of the signal. In this case, when the calculated activity ACT value is small, it corresponds to a simple image, and when the calculated activity ACT value is large, it corresponds to a complex image. Then, the activity ACT value calculated through the above process is provided to the next filter control block 220.

한편, 필터 제어 블록(220)은 상기한 비트량 계산 블록(210)으로부터 제공되는 액티비티(ACT)값에 의거하여 입력 영상의 1차원 필터링을 위한 필터 제어신호를 라인 L25상에 발생하여 저역 통과 필터링 블록(230)에 제공, 즉 필터 제어 블록(220)에서는 비트량 계산 블록(210)으로부터 입력되는 산출 액티비티(ACT)값이 기설정된 임계값보다 크면, 하이레벨의 논리신호를 발생하여 저역 통과 필터링 블록(230)으로 제공하고, 산출 액티비티(ACT)값이 기설정된 임계값보다 작으면, 로우레벨의 논리신호를 발생하여 저역 통과 빌터링 블록(230)으로 제공한다. 이때, 기설정 임계값은 부호화가 진행되는 과정에서 일정시간 경과하는 동안 발생되는 액티비티(ACT)값을 평균한 값으로 설정하는 것이 바람직할 것이다. 일예로서, 영상신호의 프레임 전송율이 30 인 경우에는 1초동안 계산되는 액티비티(ACT)값 30개를 평균하여, 이 값고 매 프레임마다에 발생되는 액티비티(ACT)값과 비교하면 된다. 즉, 이전의 30 프레임 동안 발생된 액티비티(ACT)값의 평균값을 C라 할 때, 필터 제어 블록(220)에서는 현재의 프레임에서 발생되는 액티비티(ACT)값이 평균값 C보다 크면 라인 L25상의 필터 제어신호로서 하이레벨의 논리신호를 발생하고, 작으면 라인 L25상의 필터제어신호로서 로우레벨의 논리신호를 발생한다. 물론, 이전의 30 프레임에 대한 액티비티(ACT) 평균값 C는 발생되는 매 프레임마다의 액티비티(ACT)값에 의해 연속적으로 갱신될 것이며, 이때 이전의 30 프레임에 대한 액티비티(ACT)값들중 시간적으로 가장 오래된 액티비티(ACT)값이 버려지게 된다.Meanwhile, the filter control block 220 generates a filter control signal for performing one-dimensional filtering of the input image on the line L25 based on the activity (ACT) value provided from the bit amount calculation block 210, thereby performing low pass filtering. Provided to block 230, i.e., in filter control block 220, if the calculated activity value ACT input from the bit rate calculation block 210 is greater than a preset threshold, a low pass filtering is generated by generating a high level logic signal. If the calculated activity ACT value is less than the predetermined threshold value, the low level logic signal is generated and provided to the low pass filtering block 230. In this case, the preset threshold may be set to an average value of the activity ACT generated during a predetermined time in the course of encoding. As an example, when the frame rate of the video signal is 30, 30 activity (ACT) values calculated for 1 second are averaged, and this value is compared with the activity (ACT) value generated every frame. That is, when the average value of the activity (ACT) generated during the previous 30 frames is C, the filter control block 220, if the activity (ACT) value generated in the current frame is larger than the average value C, filter control on the line L25 A high level logic signal is generated as a signal, and when it is small, a low level logic signal is generated as a filter control signal on the line L25. Of course, the activity (ACT) average value C for the previous 30 frames will be continuously updated by the activity (ACT) value for every frame generated, with the highest temporal of the activity (ACT) values for the previous 30 frames. Old Activity (ACT) values are discarded.

한편, 저역 통과 필터링 블록(230)에서는 상기한 필터 제어 블록(220)으로부터의 필터 제어신호에 의거하여 입력 영상신호를 그대로 통과(즉, 라인 L11을 통해 감산기(110) 및 현재 프레임 예측 블록(180)으로 바로 보냄)시키거나 입력 영상신호에 1차원 저역 통과 필터링을 적용하여 그 통고 대역을 제한함으로써, 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제거한 영상신호를 라인 L11상에 발생한다. 즉, 저역 통과 필터링 블록(230)은 라인 L25상의 필터 제어신호가 하이레벨의 논리신호일 때 1차원 저역 통과 필터링을 통해 입력 영상에서 고주파 성분을 제거하고, 라인 L25 상의 필터 제어신호가 로우레벨의 논리신호일 때 입력 영상에서 고주파 성분을 제거하지 않고 그대로 통과시킨다.Meanwhile, the low pass filtering block 230 passes the input video signal as it is, based on the filter control signal from the filter control block 220 (that is, the subtractor 110 and the current frame prediction block 180 through the line L11). Or a 1-dimensional low pass filtering is applied to the input video signal to limit the notification band, thereby generating a video signal on the line L11 from which high frequency components are relatively insensitive to human visual characteristics. That is, the low pass filtering block 230 removes high frequency components from the input image through one-dimensional low pass filtering when the filter control signal on the line L25 is a high level logic signal, and the filter control signal on the line L25 is low level logic. In the case of a signal, a high frequency component is removed from the input image without being removed.

보다 상세하게, 본 발명에 따른 입력 영상신호의 저역 통과 필터링 방법은, 입력되는 영상신호에 저역 통과 필터를 곱함으로써 수행된다. 즉, NXM의 한 블록(예를들면, 8×8 블록)의 영상에 대한 각 필셀의 값을 f(x,y)라 할 때, 일예로서 제2도에 도시된 바와 같이 한 블록이 8×8의 블록인 경우, 픽셀의 수평 및 수직 방향으로의 위치값 x 및 y는 0에서 7사이의 정수값을 갖으며, 각 값들은 0에서 255사이의 레벨값을 갖는다. 즉, 제2도로부터 알 수 있는 바와 같이, 8×8 블록의 각 픽셀의 수평 및 수직 방향의 위치값은 f(0,0)에서 f(7,7)의 값을 갖는다.More specifically, the low pass filtering method of an input video signal according to the present invention is performed by multiplying a low pass filter by an input video signal. That is, when the value of each pixel for an image of one block of NXM (for example, 8 × 8 block) is f (x, y), one block is 8 × as shown in FIG. 2 as an example. In the case of a block of 8, the position values x and y of the pixel in the horizontal and vertical directions have integer values between 0 and 7, and each value has a level value between 0 and 255. That is, as can be seen from FIG. 2, the horizontal and vertical position values of each pixel of the 8x8 block have a value of f (0,0) to f (7,7).

한편, 본 발명에서의 저역 통과 필터로서는, 일예로서 제3도에 도시된 바와 같이, 1차원 저역 통과 필터계수가 7개의 차수를 갖는 것이라 가정하여 도시하였다. 이러한 저역 통과 필터는 입력 영상신호의 샘플링 주파수가 fs인 경우 그 주파수 대역폭이 fs/2이므로 이 신호를 fs/4의 주파수 대역폭을 갖도록 대역 제한하는 저주파 통과 필터를 예로 든 것이다.On the other hand, as the low pass filter in the present invention, as shown in FIG. 3 as an example, it is assumed that the one-dimensional low pass filter coefficient has seven orders. The low pass filter is an example of a low pass filter that band-limits the signal to have a frequency bandwidth of fs / 4 because the frequency bandwidth is fs / 2 when the sampling frequency of the input video signal is fs.

따라서, 저역 통과 필터링 블록(230)에서 본 발명에 따라 영상신호를 저역 통과 필터링하는 과정은 입력 영상신호가 수평 및 수직 방향으로의 2차원 신호이므로 각각의 방향에 대하여 1차원 저역 통과 필터링을 수행함으로써 구현할 수 있다. 이러한 과정에 대해서는 (0,4) 위치에서의 수평 방향 필터링과 (3,0)위치에서의 수직 방향 필터링 과정을 도시한 제4도에 상세하게 도시되어 있다.Accordingly, in the low pass filtering block 230, the low pass filtering of the video signal according to the present invention is performed by performing one-dimensional low pass filtering on each direction since the input video signal is a two-dimensional signal in the horizontal and vertical directions. Can be implemented. This process is illustrated in detail in FIG. 4, which shows the horizontal filtering at position (0,4) and the vertical filtering at position (3,0).

즉, (x,y)의 위치에서 수직 방향으로 저역 통과 필터링된 신호를 z(x,y)라고 하면, 아래의 (2)식에 의해 계산된다.In other words, if the low-pass filtered signal in the vertical direction at the position of (x, y) is z (x, y), it is calculated by the following expression (2).

상기한 (2)식에서 T는 필터의 차수를 의미하므로, T = 7이다.In the above formula (2), T means the order of the filter, so T = 7.

따라서, u,v 값은 -3에서 3 사이의 정수값을 갖는다. 또한, 상기한 (2)식에서 k(u) 값은 필터계수값이고, f(x,y) 값은 픽셀값이다. 만일, 상기한 (2)식에서 f(x,y-u)의 (y-u)값이 0보다 작아지면 0으로 하고, 혹은 전체 한 프레임의 영상 크기에 해당하는 M-1 값보다 커지는 경우에는 M-1 값으로 해 준다. 이것은, 그 영역, 즉 0에서 M-1 사이에서만 픽셀값이 존재하므로 이 영역을 넘는 경우에는 끝값으로 설정해 주는 방법인 것으로, 이러한 필터링 방법은 이 기술분야에 이미 공지된 기술이다.Thus, the u, v values have integer values between -3 and 3. In the above equation (2), the k (u) value is a filter coefficient value, and the f (x, y) value is a pixel value. In the above equation (2), if the value of f (x, yu) is less than 0, the value is 0. If the value is larger than the M-1 value corresponding to the image size of one frame, the value of M-1 is M-1. Do it. This is a method of setting the end value when the pixel value exists only in the area, that is, 0 to M-1, and this filtering method is a technique known in the art.

따라서, 상기한 (2)식에서와 같이 모든 픽셀의 위치에서 필터링을 수행하면, 일예로서 제4도에 도시된 바와 같이, 수평 및 수직 방향으로 1차원 필터링한 결과를 얻을 수 있다. 이때, 본 발명에 따라 모든 픽셀의 위치에서 이러한 필터링을 수행하는 과정에서 수평 방향 필터링을 먼저 수행하고, 수평 방향필터링된 결과에 대해 다시 수직 방향 필터링을 수행하거나 혹은 그 순서를 바꾸어서 수행할 수도 있다.Therefore, if filtering is performed at all pixel positions as in Equation (2), as shown in FIG. 4, for example, one-dimensional filtering in the horizontal and vertical directions can be obtained. In this case, according to the present invention, in the process of performing such filtering at all pixel positions, the horizontal filtering may be performed first, and the vertical filtering may be performed again or the order of the horizontal filtering may be performed again.

그 결과, 저역 통과 필터링 블록(230)에서는 라인 L25상의 필터제어신호가 하이레벨인 경우, 즉 영상의 복잡도가 큰 것으로 판단되는 경우, 입력 영상신호에 1차원 저역 통과 필터링을 적용하여 그 통과 대역을 제한함으로써, 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제거한 영상신호를 라인 L11상에 발생하여 제1도의 감산기(110) 및 현재 프레임 예측 블록(180)으로 각각 제공하게 된다.As a result, the low pass filtering block 230 applies one-dimensional low pass filtering to the input video signal when the filter control signal on the line L25 is high level, that is, when it is determined that the complexity of the image is large. By restricting, a video signal from which a high frequency component relatively insensitive to human visual characteristics is removed is generated on a line L11 and provided to the subtractor 110 and the current frame prediction block 180 of FIG.

따라서, 제1도의 영상 부호화 블록(120)에서는, 복잡한 영상의 경우, 상술한 바와 같이 1차원 저역 통과 필터링을 통해 인간의 시각에 비교적 둔감한 영상의 고주파 성분을 제거한 상태에서 부호화(양자화)를 수행하게 되므로, 시각적으로 중요한 성분인 저주파 신호에 대해 양자화 오차가 적게 생기도록 하면서 부호할 수 있는 것이다. 만일, 복잡한 영상임에도 불구하고 본 발명에서와 같이 주파수의 통과 대역폭을 제한(고주파 성분 제거)하지 않게 되면, 결과적으로 부호화후에 발생되는 비트량이 많아져 양자화 스텝 사이즈가 커지게 되므로 모든 주파수 대역(고주파에서 저주파 대역)에 대하여 양자화 오차가 많이 발생되고, 그 결과 수신측의 재생 영상에서 양자화로 인한 화질열화가 야기될 것이다.Accordingly, in the image encoding block 120 of FIG. 1, in the case of a complex image, encoding (quantization) is performed in a state in which a high frequency component of an image that is relatively insensitive to human vision is removed through one-dimensional low pass filtering as described above. Therefore, the low frequency signal, which is a visually important component, can be coded while generating less quantization error. If the passband of the frequency is not limited (high frequency component removal) as in the present invention despite the complicated image, as a result, the amount of bits generated after encoding increases and the quantization step size becomes large. In the low frequency band), a lot of quantization errors are generated, and as a result, image quality deterioration due to quantization will be caused in the playback image of the receiver.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 바로 이전 프레임의 부호화후에 발생되는 비트량을 이용하여 현재 부호화하고자 하는 영상의 복잡도를 계산하고, 그 계산결과에 따라 현재 입력 영상이 복잡한 영상인 경우, 1차원 저역 통과 필터링을 통해 인간의 시각에 둔감한 영상의 고주파 성분을 일차적으로 제거한 다음 MC-DCT, 양자화 등의 부호화를 수행하도록 함으로써 양자화 단계에서의 과도한 스텝 사이즈의 증가 없이 부호화후 발생되는 비트량을 효과적으로 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 부호화된 영상을 복원하여 디스플레이할 때, 재생 영상에서 필연적으로 나타내는 양자화 오차로 인한 화질열화를 효과적으로 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the complexity of an image to be currently encoded is calculated by using a bit amount generated after the encoding of a previous frame, and when the current input image is a complex image according to the calculation result, the one-dimensional low pass Pass filtering removes the high-frequency components of the image insensitive to human vision first and then performs coding such as MC-DCT and quantization to effectively control the amount of bits generated after encoding without excessive step size increase in the quantization step. Can be. Therefore, according to the present invention, it is possible to effectively reduce image quality deterioration due to quantization error inevitably displayed in a reproduced image when the encoded image is restored and displayed.

Claims (5)

입력되는 현재 프레임과, 이 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 차분신호에 대해 이산 코사인 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화를 포함하는 부호화 수단을 통해 압축 부호화하여 부호화된 비트 스트림을 발생하며, 상기 양자화는 츨력측 버퍼에 저장되는 상기 비트 스트림의 충만상태 정보에 의거하여 그 스텝사이즈가 조절되는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템에 있어서, 상기 부호화 수단으로부터 발생되는 상기 부호화된 비트 스트림을 가산하여 매 프레임 단위로 각각의 비트 발생량을 산출하는 비트량 계산 수단; 상기 산출된 각 프레임의 비트 발생량에 대한 액티비티값을 산출하고, 이 산출된 액티비티값을 현재 부호화하고자 하는 프레임의 복잡도로서 참조하며, 상기 산출된 액티비티값에 의거하여 상기 입력되는 현재 프레임의 주파수 통과 대역폭을 제한하기 위한 필터 제어신호를 발생하는 필터 제어 수단; 및 상기 필터 제어신호에 의거하여, 상기 입력되는 현재 프레임을 상기 움직임 추정, 보상을 위한 현재 프레임 신호로써 상기 부호화 수단에 제공하거나 상기 입력 현재 프레임에 1차원 저역 통과 필터링을 적용하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 프레임 신호를 상기 움직임 추정, 보상을 위한 현재 프레임 신호로써 상기 부호화 수단에 제공하는 1차원 저역 통과 필터링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상부호화 시스템.The differential signal between the input current frame and the prediction frame obtained through motion estimation and compensation using the current frame and the reconstructed previous frame is encoded by compression encoding by encoding means including discrete cosine transform, quantization, and entropy encoding. A video encoding system having a bit generation amount adjusting function for generating a bit stream, wherein the quantization is adjusted based on the full state information of the bit stream stored in an output side buffer, wherein the quantization is generated from the encoding means. Bit amount calculation means for adding each encoded bit stream to calculate a respective bit generation amount in each frame unit; Calculates an activity value for the calculated bit generation amount of each frame, refers to the calculated activity value as the complexity of the frame to be currently encoded, and based on the calculated activity value, the frequency passband of the input current frame Filter control means for generating a filter control signal for limiting And based on the filter control signal, provide the input current frame to the encoding means as the current frame signal for motion estimation and compensation, or limit the pass band by applying one-dimensional low pass filtering to the input current frame. And one-dimensional low-pass filtering means for providing a frame signal from which high frequency components are removed to the encoding means as a current frame signal for motion estimation and compensation. 제1항에 있어서, 상기 각 해당 프레임의 복잡도는, 전송율과 프레임율을 이용하여 산출되는 평균 비트량과 상기 해당 프레임의 발생 비트량에 의거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템.The image having a bit generation amount adjusting function of claim 1, wherein the complexity of each corresponding frame is calculated based on an average bit amount calculated by using a transmission rate and a frame rate and a generation bit amount of the corresponding frame. Coding system. 제1항에 있어서, 상기 필터 제어신호는, 하이 또는 로우 레벨의 논리신호인 것을 특징으로 하는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템.The video encoding system according to claim 1, wherein the filter control signal is a logic signal of a high or low level. 제1항에 있어서, 상기 현재 프레임에 대한 1차원 저역 통과 필터링은, 8×8 블록 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상부호화 시스템.The video encoding system of claim 1, wherein the one-dimensional low pass filtering of the current frame is performed in units of 8 × 8 blocks. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 8×8 블록에 대한 1차원 저역 통과 필터링은, 상기 8×8블록내의 각 픽셀 위치의 수평 - 수직 또는 수직 - 수평 방향으로 순차 수행되는 것을 특징으로 하는 비트 발생량 조절기능을 갖는 영상 부호화 시스템.5. The method of claim 1 or 4, wherein the one-dimensional low pass filtering for the 8x8 block is performed sequentially in the horizontal-vertical or vertical-horizontal direction of each pixel position in the 8x8 block. An image encoding system having a bit generation amount adjustment function.
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