KR100203637B1 - 동영상을 부호화하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전송할 MPEG-Ⅱ 동영상의 화질을 향상 시키는 장치에 관한 것이다. 종래의 기술에 있어서는 제2 파라메터 계산부(24)가 출력하는 파라메터가 변할때마다 저장부(26)는 새로운 파라메터를 가변길이 부호화부(16)에 인가하기 때문에, 거대 구획의 헤더 비트량 증가로 최종적인 전송 비트량이 많아지는 결점이 있다. 또한, 양자화부(14)도 제2 파라메터 계산부(24)가 출력하는 파라메터가 변할 때 마다 양자화 스케일을 다르게 해서 양자화 하기 때문에, 복원되는 화상의 화질이 떨어진다. 이에, 본 발명에서는 양자화 스케일을 결정하는제2 파라메터 계산부(64)의 출력인 파라메터의 변화 빈도를 비교부(68)에서 절충 시켜조정하도록 해서 그 파라메터 변화에 따른 양자화부(54)의 양자화 스케일 및 가변길이 부호화부(56)의 파라메터 전송을 제어한다. 따라서, 전송할 영상의 복잡도에 따른 화질이 적절하게 향상되는 효과가 있는 것이다.

Description

동영상을 부호화하는 장치

제1도는 종래 동영상을 부호화하는 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도.

제2도는 본 발명에 따른 동영상을 부호화하는 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50,74 : 제1, 제2가산기 52 : 이산 코사인 변환부

54 : 양자화부 56 : 가변 길이 부호화부

58 : 버퍼 60 : 복잡도 계산부

62,64 : 제1, 제2파라메터 계산부 66 : 저장부

68 : 비교부 70 : 역양자화부

72 : 역 이산 코사인 변환부 76 : 프레임 버퍼

78 : 움직임 추정부 80 : 움직임 보상부

본 발명은 동영상을 부호화하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 전송할 MPEG-Ⅱ 동영상의 화질을 향상시키는 장치에 관한 것이다.

MPEG은“Moving Picture Experts Group”또는“Motion Picture Experts Group”의 약자로 ISO-IEC 기술위원회가 만든 비디오 오디오의 압축에 관한 표준안이며, MPEG은 고율의 압축비로 전송비용이 낮아 VOD(Video on demand)나 화상전화등 멀티미디어 통신에 유리한압축기술이고, MPEG은 현제 버전업이 되어가고 있으며 MPEG-Ⅵ까지 제안 되어지고 있다.

이에, MPEG-Ⅰ은 1.0-1.5Mbps의 전송 속도를 가지는 디지털 저장 매체에 영상을 저장하기 위한 압축표준안이며, MPEG-Ⅱ는 MPEG에서 방송 및 통신을 목적으로 만든 영상 압축 표준안이다.

최근 동화상 데이터 압축 및 복원에 관한 표준으로 MPEG에 이어 최근에는 M-JPEG 이 부각되고 있으며, M-JPEG은 Motion-joint Photographic Experts Group의 약자로 정지화상 압축기법인 JPEG을 연속적으로 프레임에 적용한 것으로, 다시 말해서 한 프레임내에서 같은부분을 삭제한 압축 프레임을 초당 24-30 프레임까지 연속적으로 뿌려 동화상을 연출하는 기법이다.

그러나 MPEG은 프레임 내에서 뿐만아니라 프레임과 프레임 사이에 변화된 부분만을 기록하는 변화 부화기법을 적용한 방식이다.

MPEG에서는 I-Picture, B-picture, P-picture라고 하는 세 개의 Picture를 보여주는데, 이에 대해 간단히 설명하자면 I-Picture는 한 화면의 전체를 말하며, B-Picture는 앞화면과의 변화만을 저장한 것이고, P-Picture는 앞뒤화면 모두의 변화를 저장한 것이다.

따라서 MPEG은 각각의 프레임 압축이 아니기 때문에 M-JPEG보다 일정한 프레임에서 임의의 프레임을 삽입하는 등의 편집상에 많은 어려움이 있고, MPEG의 압축비는 최대 200대1까지 가능하며, 압축을 하지 않은 상태일 경우에는 분당 1.5GByte의 사이즈를 갖는다.

일반적으로 MPEG은 압축률이 높음에도 불구하고 부드러운 동화상 재생이 가능하지만 빠른 물의 흐름이나 타오르는 불과 같이 빠른 영상의 경우에는 블록현상이 일어나는 단점이 있다.

MPEG-Ⅰ는 CD-ROM과 같은 디지털 저장 매체등의 전송 오류가 없는 분야에서 응용(현제 MPEG-Ⅰ 방식에 따르는 복호화기 IC 칩은 상용화되고 있으며, 이 칩의 대표적인 이용 분야는 CD-Vision이라고 불리우는 상품으로 MPEG-Ⅰ 방식으로 CD에 기록된 동화상을 실시간 재생한다. (CD-Vision에 기록된 Motion picture의 세부적인 사양은 회사마다 차이가 있다.))되는 반면, MPEG-Ⅱ는 디지털 저장 매체를 비롯한 TV, HDTV, 화상회의 시스템 등 방송, 통신분야를 포함하는 오디오, 비디오의 데이타 전송분야에 응용된다.

제1도는 종래 동영상을 부호화하는 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로서, 제1, 제2 가산기 (10,32), 이산 코사인 변환부(12), 양자화부(14), 가변 길이 부호화부(16)와, 버퍼(18), 역 양자화부(28), 역 이산 코사인 변환부(30), 프레임 버퍼(34), 움작임 추정부(36), 움직임 보상부(38), 복잡한 계산부(20), 제1, 제2 파라메터 계산부(22, 24), 그리고 저장부(26)로 구성된다.

동 도면에 있어서, 제1가산기(10)는 현제 입력되는 영상 신호에서 움직임 보상부(38)로부터 제공되는 움직임 보상된 영상 신호를 감산하여 이산 코사인 변환부(12)로 제공한다.

이산 코사인 변환부(12)는 제1가산기(10)의 출력울 이산 코사인 변환하여 양자화부(14)로 제공한다.

양자화부(14)는 제2파라메터 계산부(24)의 출력에 따른 양자화 스케일에 의거하여 이산 코사인 변환부(12) 출력을 양자화하여 가변길이 부호화부(16)로 제공한다.

가변 길이 부호화부(16)는 양자화부(14)의 출력을 기설정된 부호책을 이용하여 가변 길이 부호화하여 버퍼(18)로 제공한다.

버퍼(18)는 가변길이 부호화부(16)의 출력을 일시적으로 저장했다가 출력한다.

역 양자화부(28)는 양자화부(14)의 출력을 역 양자화해서 양자화되기 이전의 신호로 환원하여 역 이산 코사인 변환부(30)로 제공한다.

역 이산 코사인 변환부(30)는 역 양자화부(28)의 출력을 역 이산 코사인 변환해서 이산 코사인 변환되기 이전의 신호로 환원하여 제2 가산기(32)로 제공한다.

제2가산기(32)는 역 이산 코사인 변환부(30)의 출력과 움직임 보상부(38)의 움직임 보상된 영상 신호를 가산하여 프레임 버퍼(34)로 제공한다.

프레임 버퍼(34)는 램(Random Access Memory ; RAM)등의 메모리로 이루어져 제2가산기(32)의 출력을 프레임 단위로 인가받아 일시적으로 저장한다.

움직임 추정부(36)는 프레임 버퍼(34)의 출력 및 현재의 영상싱호를 제공받아 움직임을 추정하여 움직임 추정신호를 움직임 보상부(38)로 제공한다.

움직임 보상부(38)는 움직임 추정부(36)의 움직임 추정된 프레임 버퍼(34)의 출력을 제공받아 움직임을 보상해서 움직임 보상된 신호를 제1, 제2 가산기(10,32)로 제공한다.

복잡도 계산부(20)는 현제 입력되는 영상 신호에 따른 거대 구획의 복잡도를 계산하여 제2 파라메터 계산부(24)로 제공한다.

제1파라메터 계산부(22)는 버퍼(18)의 데아터량에 따라서 레퍼런스 양자화 파라메터를 계산하여 제2 파라메터 계산부(24)로 제공한다.

제2 파라메터 계산부(24)는 복잡도 계산부(20)의 복잡도와 제1 파라메터 계산부(22)의 레퍼런스 양자화 파라메터를 곱셈시켜서 실제 양자화에 사용할 파라메터를 생성하여 양자화부(14)로 제공한다. 따라서, 영상 신호가 복잡할수록 실제 양자화에 사용할 파라메터의 값이 커진다.

저장부(26)는 제2 파라메터 계산부(24)로부터 실제 양자화에 사용할 파라메터를 인가받아 저장했다가 새로 들어오는 파라메터가 저장했던 파라메터와 다를 경우, 그 새로 들어온 파라메터를 가변 길이 부호화부(16)에 제공하여 전송되도록 한다.

상술한 가변 길이 부호화부(16)에 인가되 는파라메터는 거대구획의 헤더 부분에 실려서 전송되며, 제2 파라메터 계산부(24)의 실제 양자화에 사용할 파라메터는 역 양자화부(28)에서 역 양자화할 때도 사용되므로 수신기에 전송되어야 하는데, MPEG-Ⅱ에서는 하나의 거대 구획마다 5피트의 정보인 파라메터를 항상 전송하지는 않고, 이전 거대 구획에 사용된 파라메터와 비교해서 변했을 때에만 현제 거대 구획의 파라메터를 전송한다.

따라서, 제2 파라메터 계산부(24)가 출력하는 파라메터가 변할 때 마다 저장부(26)는 새로운 파라메터를 가변 길이 부호화부(16)에 인가하기 때문에, 거대 구획의 헤더 비트량 증가로 최종적인 전송 비트량이 많아지는 결점이 있다. 또한, 양자화부(14)도 제2 파라메터 계산부(24)가 출력하는 파라메터가 변할때마다 양자화 스케일을 다르게해서 양자화하기 때문에, 복원되는 화상의 화질이 떨어진다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 양자화 스케일을 결정하는 파라메터의 변화 빈도를 조정해서 그 파라메터 변화에 따른 양자화 스케일 및그 파라메터전송을 제어함으로써 전송할 영상의 화질을 높일 수 있는 동 영상을 부호화하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 현재 입력되는 영상 신호와 움직임 보상된 영상신호의 차이 신호를 출력하는 제1 가산기, 상기 제1 가산기의 출력을 이산 코사인 변환하는 이산 코사인 변환부, 상기 이산 코사인 변환부의 출력을 양자화 하는 양자화부와, 상기 양자화부의 출력을 가변 길이 부호화하는 가변 길이 부호화부, 그리고 상기 가변길이 부호화부의 출력을 일시적으로 저장 했다가 출력하는 버퍼를 포함하는 동 영상을 부호화하는 장치에 있어서: 상기 현제 입력되는 영상 신호에 따른 거대 구획의 복잡도를 계산해 내는 복잡도 계산부; 상기 버퍼의 데이터량에 따라서 레퍼런스 양자화 파라메터를 계산해 내는 제1 파라메터 계산부; 상기 복잡도 계산부의 복잡도와 상기 제1 파라메터 계산부의 레페런스 양자화 파라메테를 곱셈시켜서 실제 양자화에 사용한 파라메터를 생성하여 출력하는 제2 파라메터 계산부; 상기 제2 파라메터 계산부의 출력에 따른 이미 저장된 파라메터와 현재의 파라메터 가소정의 값만큼 차이가 날 경우, 상기 양자화부에서 현재의 파라메터를 새로운 양자화 스케일로 사용하도록하고 상기 가변길이 부호화부가 전송하도록 하고 상기 현제의 파라메터를 새로이 저장시키기 위한 비교부; 상기 비교부에서 새로이 저장하고자 하는 파라메터를 저장하는 저장부 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 따른 동영상을 부호화하는 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로서, 제1, 제2 가산기(50,74), 이산 코사인 변환부(52), 양자화부(54), 가변길이 부호화부(56), 버퍼(58), 역 양자화부(70), 역 이산 코사인부(72), 프레임버퍼(76), 움직임 추정부(78), 움직임 보상부(80), 복잡도 계산부(60), 제1, 제2 파라메터 계산부(62, 64), 비교부(68), 그리고 저장부(66)로 구성된다.

동 도면에 있어서 제1 가산기(50)는 현재 입력되는 영상 신호에서 움직임 보상된 영상신호를 감산한 영상신호를 출력한다.

이산 코사인 변환부(52)는 제1 가산기(50)의 출력을 이산 코사인 변환해서 출력한다.

양자화부(54)는 비교부(68)의 출력에 따른 양자화 스케일에의해 이산 코사인 변환부(52)의 출력을 양자화해서 출력 한다.

가변 길이 부호화부(56)는 양자화부(54)의 출력을 기설정된 부호책을 이용하여 가변길이 부호화해서 출력한다.

버퍼(58)는 길이 부호화부(56)의 출력을 일시적으로 저장한다.

역 양자화부(70)는 양자화부(54)의 출력을 역양자화해서 양자화되기 이전의 신호로 환원해서 출력한다.

역 이산 코사인 변환부(72)는 역 양자화부(70)의 출력을 역 이산코사인 변환해서 이산 코사인 변환되기 이전의 신호로 환원해서 출력한다.

제2 가산기(74)는 역 이산 코사인 변환부(72)의 출력과 움직임 보상부(80)의 움직임 보상된영상 신호로 가산해서 출력한다.

프레임 버퍼(76)는 램 등의 메모리로 이루어져 제2 가산기(74)의 출력을 프레임단위로 인가받아 일시적으로 저장했다가 출력한다.

움직임 추정부(78)는 프레임 버퍼(76)의 출력 및 현재의 영상 신호를 인가받아 움직임을 추정한다.

움직임 보상부(80)는 움직임 추정부(78)의 움직임 추정된 신호와 프레임 버퍼(76)의 출력을 인가받아 움직임을 보상해서 움직임 보상된 신호를 제1 ,제2 가산기(50, 74)에 인가한다.

복잡도 계산부(60)는 현재 입력되는 영상 신호에 따른 거대 구획의 복잡도를 계산한다.

제1 파라메터 계산부(62)는 버퍼(58)의 데이터량에 따라서 레퍼런스 양자화 파라메터를 계산한다.

제2 파라메터 계산부(62)는 복잡도 계산부(60)의 복잡도와 제1파라메터 계산부(62)의 레퍼런스 양자화 파라메터를 곱셈시켜서 실제 양자화에 사용할 파라메터를 생성한다. 따라서, 영상신호가 복잡할수록 실제 양자화에 양자화에 사용할 파라메터의 값이 커진다.

비교부(68)는 제2 파라메터 계산부(64)의 출력에 따른 이미 저장된 저장부(66)의 파라메터와 현재의 파라메터가 소정의 값 예로, 3이상 차이가 날 경우, 현재의 파라메터를 양자화부(54)가 새로운 양자화 스케일로 사용 하도록하며, 가변 길이 부호화부(56)가 이 현재의 파라메터를 전송 하도록 하고 이를 저장부(66)에 새로운 파라메터로 업데이트(update)시켜 저장 시킨다.

저장부(66)는 비교부(68)와 정보를 송 수신해서 비교부(68)에서 새로이 저장 하고자 하는 파라메터를 저장한다.

이때, 가변 길이 부호하부(56)에 인가되는 파라메터는 거대 구획의 헤더 부분에 실려서 전송 된다. 또한, 제2 파라메터 계산부(54)의 실제 양자화에 사용할 파라메터는 역 양자화부(70)에서 역 양자화 할 때도 사용되므로 수신기에 전송 되어야하는데, MPEG-Ⅱ에서는 하나의 거대 구획마다 5피트의 정보인 파라메터를 항상 전송 하지는 않고, 이전 거대 구획에 사용된 파라메터와 비교해서 변했을 때에만 현재 거대 구획의 파라메터를 전송한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 양자화 스케일을 결정하는 제2 파라메터 계산부(64)의 출력인 파라메터 변화 빈도를 비교부(68)에서 절충시켜 조정하도록 해서 그 파라메터 변화에 따른 양자화부(54)의 양자화 스케일 및 가변길이 부호화부(56)의 파라메터 전송을 제어한다. 따라서, 전송할 영상의 복잡도에 따른 화질이 적절하게 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 현재 입력되는 영상 신호와 움직임 보상된 영상신호의 차이 신호를 출력하는 제1 가산기, 상기 제1 가산기의 출력을 이산 코사인 변환하는 이산 코사인 변환부, 상기 이산 코사인 변환부의 출력을 양자화하는 양자화부와, 상기 양자화부의 출력을 가변길이 부호화 하는 가변길이 부호화부, 그리고 상기 가변길이 부호화부의 출력을 일시적으로 저장했다가 출력하는버퍼를 포함하는 동 영상을 부호화 하는 장치에 있어서 :

   상기 현재 입력되는 영상 신호에 따른 거대 구획의 복잡도를 계산해 내는 복잡도 계산부 ; 상기 버퍼의 데이터량에 따라서 레퍼런스 양자화 파라메터를 계산해 내는 제1 파라메터 계산부; 상기 복잡도 계산부의 복잡도와 상기 제1 파라메터 계산부의 레퍼런스 양자화 파라메터를 곱셈시켜서 실제 양자화에 사용할 파라메터를생성하여 출력하는 제2 파라메터 계산부; 상기 제2 파라메터 계산부의 출력에 따른 이미 저장된 파라메터와 현재의 파라메터가 소정의 값만큼 차이가 날 경우, 상기 양자화부에서 현재의 파라메터를 새로운 양자화 스케일로사용하도록 하고 상기 가변길이 부호화부가 전송 하도록 하고 상기 현재의 파라메터를 새로이 저장 시키기 위한 비교부; 상기 비교부에서 새로이 저장하고자 하는 파라메터를 저장하는 저장부를 포함하는 동 영상을 부호화하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비교부의 소정의 값은“3”임을 특징으로 하는 동영상을 부호화하는 장치.