KR100207378B1 - 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 움직임 추정 보상 없이도 입력 영상에 대한 효율적인 부호화를 실현할 수 있는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 입력 영상을 순차적으로 다단계 지연시켜 시간축상으로 연속하는 복수의 프레임 신호를 생성하고, 현재 프레임에 대해 바로 이전의 시간축상으로 연속하는 복수의 프레임을 8

Description

적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템의 블럭구성도.

제2도는 본 발명에 따라 시간적으로 연속하는 4개의 프레임에 대해 시간축상으로 대응하는 DCT 블럭의 일예를 보여주는 예시도.

제3도는 시간축상에 연속하는 4개의 DCT 블럭을 3차원으로 도시한 도면.

제4도는 본 발명에 따른 적응 양자화를 위해 소정 크기의 DCT 블럭을 고역부분과 저역부분으로 나눈 일예를 보여주는 도면.

제5도는 MC-DCT를 이용한 전형적인 통상의 영상 부호화 시스템에 대한 개략적인 블럭구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 프레임 메모리 200 : 프레임 지연 블럭

112,114,116 : 프레임 지연기 120 : 블럭 추출 블럭

130 : DCT 블럭 140 : 스칼라 양자화 블럭

150 : VLC 블럭 160 : 벡터 양자화 블럭

170 : 멀티플렉서

본 발명은 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 DCT와 적응 벡터 양자화를 이용하여 시간축, 공간축상의 중복성을 제거할 수 있도록 한 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에 관한 것이다.

이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 이산화된 영상신호의 전송은 아나로그신호보다 좋은 화질을 유지할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 영상신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 특히 고품질 텔레비젼(HDTV)의 경우 상당한 양의 데이타가 전송되어야 한다. 그러나, 종래의 전송 채널의 사용가능한 주파수 영역이 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 전송하고자 하는 데이타를 압축하여 그 전송량을 줄일 필요가 있다. 또한, 압축되는 영상신호와 오디오신호는 그들 신호의 특성상 서로 다른 부호화 기법을 통해 각각 부호화되는데, 이와 같은 부호화에 있어서 오디오신호에 비해 보다 많은 양의 디지탈 데이타가 발생하는 영상신호의 압축 기법은 특히 중요한 부분을 차지한다고 볼 수 있다.

따라서, 송신측에서는 영상신호를 전송할 때 그 전송되는 데이타량을 줄이기 위하여 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 압축 부호화한 다음 전송채널을 통해 압축 부호화된 영상신호를 수신측에 전송하게 된다.

한편, 영상신호를 부호화하는데 주로 이용되는 다양한 압축 기법으로서는, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축 기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.

상기한 효율적인 부호화 기법중의 하나인 대부분의 하이브리드 부호화 기법은 움직임 보상 DPCM(차분 펄스 부호 변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화, VLC(가변장 부호화) 등을 이용한다. 여기에서, 움직임 보상 DPCM은 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 결정하고, 물체의 움직에 따라 현재 프레임을 예측하여 현재 프레임과 예측치간의 차이를 나타내는 차분신호를 만들어내는 방법이다. 이러한 방법은, 예를 들어 Staffan Ericsson의 Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, COM-33, NO.12(1985년, 12월), 또는 Ninomiy와 Ohtsuka의 Amotion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communication, COM-30, NO.1(1982년, 1월)에 기재되어 있다.

보다 상세하게, 움직임 보상 DPCM에서는 현재 프레임과 이전 프레임간에 추정된 물체의 움직임에 따라, 현재 프레임을 이전 프레임으로 부터 예측하는 것이다. 여기에서, 추정된 움직임은 이전 프레임과 현재 프레임간의 변위를 나타내는 2차원 움직임 벡터로 나타낼 수 있다.

통상적으로, 물체의 화소 변위를 추정하는 데에는 여러가지 접근 방법이 있으며, 이들은 일반적으로 두개의 타입으로 분류되는데 그중 하나는 블럭단위의 움직임 추정 방법이고 다른 하나는 화소단위의 움직임 추정 방법이며, 블럭단위 움직임 추정에서는 현재 프레임의 블럭을 이전 프레임의 블럭들과 비교하여 최적 정합블럭을 결정한 다음, 이로 부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블럭 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블럭이 이동한 정도)가 추정된다.

따라서, 송신측에서는 영상신호를 전송할 때 상술한 바와 같은 부호화 기법을 통해 블럭단위 또는 화소단위로 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 고려해 압축 부호화하여 출력측의 버퍼에 차례로 저장하게 되며, 이와 같이 저장된 부호화된 영상데이타는 채널의 요구에 부응하여 소망하는 비트 레이트로 전송 채널을 통해 수신측의 복호화 시스템에 전송하게 된다.

보사 상세하게, 송신측의 부호화 시스템에서는 이산 코사인 변환(DCT) 등의 변환 부호화를 이용하여 영상신호의 공간적인 중복성을 제거하고, 또한 움직임 추정, 예측 등을 통한 차분 부호화를 이용하여 영상신호의 시간적인 중복성을 제거함으로서, 영상신호를 효율적으로 압축하게 된다.

상기한 바와 같이, 수신측으로의 압축전송을 위해 시간적, 공간적인 상관성을 이용하여 영상신호를 압축 부호화하는 하이브리드 부호화 기법을 사용하는 종래의 전형적인 부호화 시스템의 일예로서는 제5도에 도시된 바와 같은 형태의 것이 있다. 동도면에 도시된 바와 같이, 전형적인 부호화 시스템은 감산기(10), DCT 블럭(20), 양자화 블럭(30), 국부 복호 블럭(40), 움직임 예측 블럭(50), 가변길이 부호화 블럭(variable length coding:이하 VLC라 약칭함)(60) 및 버퍼(70)를 포함한다.

또한, 제5도에서 점선으로 표시된 국부 복호 블럭(40)은 역양자화 블럭(42), IDCT 블럭(44) 및 가산기(46)로 구성되며, 움직임 예측 블럭(50)은 프레임 메모리(52), 움직임 추정 블럭(54) 및 움직임 보상 블럭(56)으로 구성된다.

먼저, 감산기(10)에서는 움직임 보상 차분 부호화를 위한 움직임 예측 블럭(50)내의 움직임 보상 블럭(56)으로 부터의 예측된 이전 프레임 신호가 입력측에서 입력되는 현재 프레임신호로 부터 감산되며, 그 결과 데이타, 즉, 차분화소값을 나타내는 차분신호는 DCT 블럭(20)과 양자화 블럭(30)을 통해 일련의 양자화된 DCT 변환계수로 변환된다. 그런 다음 이와 같이 양자화된 DCT 변환계수는 VLC 블럭(60)과 국부 복호 블럭(40)을 이루는 역양자화 블럭(42)으로 동시에 제공된다.

보다 상세하게, DCT 블럭(20)은, 입력되는 움직임 추정 및 예측에 의거하는 차분신호에 대한 시간영역의 영상신호(화소 데이타)를 코사인함수를 이용하여 88 단위의 주파수영역의 DCT 변환계수로 변환한다. 또한, 양자화 블럭(30)은, 상기한 DCT 블럭(20)으로 부터의 DCT 변환계수에 대해 비선형연산을 통해 유한한 갯수의 값으로 양자화하기 위한 것으로, 부호화하고자 하는 프레임과 예측된 프레임간의 차분신호를 양자화한다. 이와 같은 양자화시에 양자화 블럭(30)은 출력측 버퍼(70)로 부터의 데이타의 충만도에 기초하는 양자화 파라메터(QP)에 의해 양자화 스텝 사이즈가 조절된다.

따라서, VLC 블럭(60)은 상기한 바와 같이 양자화 블럭(30)을 통해 양자화된 차분 부호화된 영상데이타(양자화된 DCT 변환계수)를 지그재그 스캐닝 등을 통해 런과 계수로 부호화한다. 보다 상세하게, VLC 블럭(70)은, 부호 테이블을 이용하여 각 부호의 발생빈도에 따라 가변적, 즉 부호의 발생빈도가 많은 것은 짧은 길이의 부호로, 부호의 발생빈도가 적은 것은 긴 길이의 부호로 부호화한 다음 수신측으로의 전송을 위해 출력측 버퍼(70)에 제공한다. 여기에서, VLC 블럭(60)을 통해 모든 부호에 서로 다른 길이를 할당하는 이유는 실질적으로 부호 길이의 평균치를 줄임으로서 부호화 효율을 높이기 위한 것이다.

한편, 상기한 바와 같은 움직임 예측 차분 부호화를 수행하기 위한 수단으로서 전형적인 부호화기에 채용되어 국부 복호 블럭(40)을 이루는 역양자화 블럭(42)과 IDCT 블럭(44)은 상기한 DCT 블럭(20)과 양자화 블럭(30)을 통해 압축 부호화된 영상신호(양자화된 DCT 변환계수)를 움직임 추정, 보상을 위해 부호화되기 이전의 원래의 신호로 복원하여 가산기(46)에 제공하며, 그 이후에 가산기(46)가 IDCT 블럭(44)으로 부터 제공되는 복원된 현재 프레임신호(차분신호)와 움직임 보상 블럭(56)으로 부터 제공되는 예측된 이전 프레임신호를 가산하여 프레임 메모리(52)에 제공함으로서, 프레임 메모리(52)에는 복원된 현재의 프레임신호, 즉 현재 부호화를 위해 입력되는 현재 프레임신호의 바로 이전 프레임으로서 저장된다.

따라서, 이와 같은 과정을 통해 프레임 메모리(52)에 저장되는 이전 프레임신호가 현재 부호화되는 입력 영상데이타 바로 이전의 영상데이타로 연속적으로 갱신된다.

다음에, 움직임 추정 블럭(54)은 부호화하고자 하는 현재의 입력 프레임에 대하여 프레임 메모리(52)에 저장된 이전 프레임에서 소정의 탐색범위내에서 예를 들면 1616 단위로 그 움직임을 추정, 즉 현재 프레임과 가장 유사한 이전 프레임의 블럭을 결정하여 움직임 보상부(56)에 제공하며, 움직임 보상 블럭(56)은 움직임 추정 블럭(54)으로 부터의 출력정보(탐색정보)에 의거하여 프레임 메모리(52)로 부터 이전 프레임의 해당 블럭을 읽어 들여 전술한 감산기(10)와 가산기(46)에 각각 제공한다. 또한, 제1도에서의 도시는 생략하였으나 움직임 추정 블럭(54)에서 결정된 움직임 벡터는 수신측 복호화 시스템으로의 전송을 위해 소정의 부호화 과정을 거쳐 부호화된 다음 전송기(도시생략)로 보내진다.

따라서, 감산기(10)에서는 입력측으로 부터의 현재 프레임신호와 움직임 보상 블럭(56)으로 부터 제공되는 예측된 이전 프레임신호와의 감산을 통해 그 차분신호(차분화소값)가 얻어지며, 이와 같이 구해진 차분신호가 다음단의 DCT 블럭(20)에 제공되므로서 전술한 바와 같은 차분신호에 대한 DCT 및 양자화가 실행된다.

그러나, 상술한 바와 같이, MC-DCT(움직임 보상 DCT)를 이용하여 영상신호의 시간적 및 공간적인 중복성을 제거하는 종래의 전형적인 영상 부호화 시스템은 부호화의 효율면에서 볼 때, 대단히 우수한 특성을 갖는다고 볼 수 있으나, 실제적인 구현에 있어서는 움직임 추정을 위한 움직임 예측 블럭(50)의 하드웨어 구현이 어려울 뿐만 아니라 그 구성이 복잡하여 결과적으로 전체 부호화 시스템의 구성이 복잡해진다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 움직임 추정 보상 없이도 입력 영상에 대한 효율적인 부호화를 실현할 수 있는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력 영상에 대해 이산 코사인 변환, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 압축 부호화하여 전송기로 전달하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 압축 부호화하고자 하는 상기 입력 영상을 저장하기 위한 프레임 메모리; 상기 프레임 메모리로 부터 제공되는 상기 입력 영상을 순차적으로 다단계 지연시켜 시간축상으로 연속하는 복수의 프레임 신호를 발생하는 프레임 지연 수단; 상기 프레임 메모리로 부터 제공되는 현재 프레임과 상기 프레임 지연 수단으로 부터 제공되며 상기 현재 프레임에 대해 바로 이전의 시간축상으로 연속하는 상기 복수의 이전 프레임을 소정의 DCT 블럭으로 각각 분할하여 현재 DCT 블럭 및 이에 대응하는 위치의 다수의 이전 DCT 블럭들을 발생하고, 상기 발생된 현재 DCT 블럭 및 다수의 대응 이전 DCT 블럭들을 시간축을 고려하여 순차적으로 출력하는 블럭 추출 수단; 상기 블럭 추출 수단으로 부터 제공되는 상기 현재 DCT 블럭 및 다수의 대응 이전 DCT 블럭들에 대해 3차원 이산 코사인 변환을 수행하여 각각의 DCT 변환계수들로 변환하고, 상기 변환된 각 DCT 변환계수 블럭들을 그 대역별로 재분할함으로서 소정 크기의 복수의 현재 또는 이전 부블럭들을 생성하는 DCT 수단; 상기 DCT 블럭으로 부터 제공되는 상기 현재 또는 이전 부블럭중 저역부분의 각 부블럭들을 스칼라 양자화하여 양자화된 저역 DCT 변환계수로 변환하고, 이 양자화된 저역 DCT 변환계수에 대해 가변길이 부호화를 수행하는 제1부호화 수단; 상기 DCT 블럭으로 부터 제공되는 상기 현재 또는 이전 부블럭중 고역부분의 각 부블럭들에 대해 다수개의 코드워드를 갖는 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 상기 각 고역 부블럭들에 상응하는 코드워드 값들을 출력하는 제2부호화 수단; 및 상기 제1부호화 수단으로 부터 제공되는 상기 가변길이 부호화된 상기 저역 DCT 변환계수 데이타와 상기 제2부호화 수단으로 부터 제공되는 상기 코드워드값들을 다중화하여 상기 전송기에 제공하는 다중화 수단으로 이루어진 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템의 블럭구성도를 나타낸다. 동 도면으로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템은, 제5도에 도시된 종래 부호화 시스템과는 달리, 시간축상의 중복성을 제거하기 위한 구성부재(제1도의 국부 복호 블럭(40) 및 움직임 예측 블럭(50))를 포함하지 않는다.

즉, 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템은 프레임 메모리(100), 프레임 지연 블럭(110), 블럭 추출 블럭(120), DCT 블럭(130), 스칼라 양자화 블럭(SQ:140), VLC 블럭(150), 코드 테이블(162)을 갖는 벡터 양자화 블럭(VQ:160) 및 멀티플렉서(MUX)(170)를 포함한다. 따라서, 본 발명은 상기와 같이 영상 부호화 시스템을 구성함으로서, 3차원 DCT 및 적응적인 대역별 양자화(SQ 또는 VQ)를 통해 압축 부호화하고자 하는 입력 영상에 대한 시간적 및 공간적인 중복성을 제거한다.

제1도에 있어서, 프레임 지연 블럭(110)은 세개의 프레임 지연기(112,114,116)로 구성되며, 각각의 프레임 지연기는 전단의 프레임 메모리(100)로 부터 입력되는 프레임 신호를 순차적으로 지연시킨다. 즉, 제2도에 도시된 바와 같이, 라인 L10을 통해 프레임 메모리(100)로 부터 블럭 추출 블럭(120)으로 제공되는 현재의 프레임 신호가 n이라고 가정하면, 제1프레임 지연기(112)로 부터 라인 L12를 통해 블럭 추출 블럭(120)으로 제공되는 프레임 신호는 라인 L10상의 n 프레임 신호에 대해 시간적으로 바로 이전의 것인 n-1 프레임 신호이고, 제2프레임 지연기(114)로 부터 라인 L14를 통해 블럭 추출 블럭(120)으로 제공되는 프레임 신호는 라인 L12상의 n-1 프레임 신호에 대해 시간적으로 바로 이전의 것인 n-2 프레임 신호이며, 제3프레임 지연기(116)로 부터 라인 L16을 통해 블럭 추출 블럭(120)으로 제공되는 프레임 신호는 라인 L14상의 n-2 프레임 신호에 대해 시간적으로 바로 이전의 것인 n-3 프레임 신호가 된다. 즉, 블럭 추출 블럭(120)에는 실질적으로 현재 프레임 신호와 지연된 세개의 프레임 신호가 동시에 제공되는 것이다.

한편, 블럭 추출 블럭(120)에서는 각각의 라인 L10, L12, L14, L16을 통해 제공되는 각 프레임 신호에 대하여 DCT를 위해 소정의 블럭단위, 예를 들면 88 크기의 블럭단위로 분할한 다음, 이와 같이 각 프레임들간에 공간적으로 서로 대응하는 위치에 존재하는 분할된 각 DCT 블럭들은 시간축을 고려하여 순차적으로 다음 단의 DCT 블럭(130)으로 제공된다.

일예로서, 제2도에 도시된 바와 같이, 블럭 추출 블럭(120)에서 분할된 시간적으로 서로 대응하는 위치에 존재하는 각 DCT 블럭(각 프레임의 상단 오른쪽에서 첫번째 DCT 블럭)이 a1, a2, a3, a4라고 하면, 블럭 추출 블럭(120)으로 부터 다음단의 DCT 블럭(130)으로 제공되는 시간적으로 대응하는 DCT 블럭들은 a1-a2-a3-a4의 순서로 출력된다. 즉, 블럭 추출 블럭(120)에서는 입력되는 시간축상의 4개의 프레임 신호에 대해 84의 DCT 블럭으로 분할한다.

다른 한편, DCT 블럭(130)에서는 상기한 블럭 추출 블럭(120)에서 순차적으로 제공되는 시간축상의 884의 DCT 블럭들에 대하여 각각 88 블럭을 먼저 DCT한 후에 다시 4개의 DCT 블럭을 묶어서 각각의 픽셀마다 다시 DCT를 수행한다. 따라서, 이러한 과정을 통해 각각의 884의 DCT 블럭들에 대한 각 DCT 변환계수들이 얻어진다. 즉, 제3도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 시간적으로 연속하는 각 프레임들의 서로 대응하는 위치에 존재하는 DCT 블럭들은 3차원 DCT가 적용되는 것이다.

따라서, 상술한 바로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템은, 움직임 추정, 보상 수단 등을 통해 시간적으로 연속하는 프레임간의 시간축상의 중복성을 제거하여 부호화의 효율을 높이고자 한 전술한 종래의 부호화 시스템과는 달리, 프레임 지연 블럭(110), 블럭 추출 블럭(120) 및 DCT 블럭(130)을 통해 시간적으로 연속하는 프레임간의 시간축상의 중복성을 제거함으로서 입력 영상을 효과적으로 부호화할 수가 있게 된다.

한편, DCT 블럭(130)에서는 상술한 바와 같이 시간축상으로 서로 연속하는 각 프레임간의 대응하는 884의 DCT 블럭들을 그에 상응하는 3차원 DCT된 각 DCT 변환계수들로 변환한 다음, 필터 등의 수단을 통해 각 대역별로 분할, 즉 일예로서, 제4도에 도시된 바와 같이, 각각의 884의 DCT 변환계수 블럭들에 대하여 그 대역에 따라 4개의 부블럭으로 분할한다. 본 발명에 따라 각 884의 DCT 변환계수 블럭들을 그 대역별로 4개의 부블럭으로 분할하는 것은, 통상적으로 영상의 경우 저역부분에 영상의 거의 모든 이미지 데이타가 집중된다는 점을 고려하여, 각 부블럭들에 적응적인 양자화, 즉, 그 대역에 따라 스칼라 양자화와 코드북을 이용하는 벡터 양자화를 적응적으로 적용하기 위해서이다.

일예로서, 제4도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템에서는 하나의 각 884의 DCT 변환계수 블럭이 대역에 따라 4개의 부블럭, 즉 고역 HH, 고저역 HL, 저고역 LH 및 저역 LL의 부블럭으로 분할되는 경우, 저역 LL의 부블럭에 대해서는 스칼라 양자화를 수행하고, 그 이외의 나머지 부블럭들에 대해서는 벡터 양자화를 수행한다.

따라서, DCT 블럭(130)을 통해 각 884의 DCT 변환계수 블럭에서 분할된 4개의 부블럭중 저역인 LL 부블럭에 대한 DCT 변환계수들은 라인 L22를 통해 스칼라 양자화 블럭(SQ)(140)으로 출력되고, 그 이외의 나머지 부블럭 HH, HL, LH는 벡터 양자화 블럭(VQ)(160)으로 출력된다.

한편, DCT 블럭(130)으로 부터 라인 L22를 통해 스칼라 양자화 블럭(140)에 제공되는 각 884의 DCT 변환계수 블럭에서 분할된 4개의 부블럭중 저역인 LL 부블럭에 대한 DCT 변환계수들은 선형 양자화를 통해 유한한 갯수의 값으로 양자화되며, 이와 같이 양자화된 DCT 변환계수값은 다음단의 VLC 블럭(150)으로 제공된다.

따라서, VLC 블럭(150)에서는 상기한 스칼라 양자화 블럭(140)으로 부터 제공되는 양자화된 DCT 변환계수값에 대해 지그재그 스캐닝 등을 통해 런과 계수로 가변길이 부호화한다. 보다 상세하게, VLC 블럭(150)은, 부호 테이블을 이용하여 각 부호의 발생 빈도에 따라 가변적, 즉 부호의 발생 빈도가 많은 것은 짧은 길이의 부호로, 부호의 발생빈도가 적은 것은 긴 길이의 부호로 부호화한 다음 다음단의 멀티플렉서(MUX)(170)에 제공한다. 여기에서, VLC 블럭(150)을 통해 모든 부호에 서로 다른 길이를 할당하는 이유는, 전술한 종래기술에서 이미 언급한 바와 같이, 실질적으로 부호 길이의 평균치를 줄임으로서 부호화 효율을 높이기 위한 것이다.

다른 한편, DCT 블럭(130)을 통해 그 대역별로 분할된 4개의 부블럭중 저역인 LL 부분의 부블럭을 제외한 나머지 부블럭 HH, HL, LH는 라인 L24를 통해 벡터 양자화 블럭(160)으로 입력된다. 여기에서, 884의 DCT 변환계수 블럭이 분할된 4개의 각 부블럭은 44 크기의 부블럭인 것으로, 이러한 각 부블럭들(HH, HL, LH)은 벡터 양자화 블럭(160)에 구비된 코드 테이블(162)내의 다수의 코드워드(즉, 패턴 코드워드)중 상응하는 코드워드의 인덱스로 대치된다. 즉, 벡터 양자화 블럭(160)에서는 해당 부블럭에 대응하는 코드워드의 인텍스만을 출력하게 된다.

보다 상세하게, 본 발명에서 이용하고자 하는 벡터 양자화는 코드 테이블을 가지고 그 코드 테이블내의 패턴(코드워드)들 중에서 소정크기, 예를 들면 44 영역의 블럭으로 구획된 각 부블럭의 데이타와 가장 매칭이 잘되는, 즉 가장 유사한 데이타를 선택하여 해당 부블럭의 각 화소에 대한 부호화 비트값을 출력하는 것이 아니라 그 패턴의 인덱스를 출력, 즉 소정크기로 구획된 각 부블럭별로 벡터 양자화를 이용하여 부호화하는 부호화 방법을 말한다. 물론, 본 발명에 따라 이와 같이 부호화된 영상데이타는 송신측의 부호화 시스템과 동일한 코드 테이블을 갖는 수신측의 복호화 시스템을 통해 원신호로 복원될 수 있다.

또한, DCT 블럭(130)에서 각 부블럭과 다수개의 패턴을 매칭시키는 방법은, 이 기술분야에 잘 알려진 평균 제곱 오차(MSE) 등의 연산 방법을 이용하여 입력 영상(각 부블럭)의 패턴에 최적인 기준 패턴이 결정되며, 따라서 입력 패턴(부블럭의 패턴)과 가장 매칭이 잘되는 최적의 기준 패턴에 대한 인덱스(index)가 멀티플렉서(170)로 출력된다.

따라서, 멀티플렉서(170)에서는 전술한 VLC 블럭(150)으로 부터 제공되는 스칼라 양자화되어 가변길이 부호화된 가장 저역부분의 부호 데이타와 상기한 벡터 양자화 블럭(160)으로 부터 제공되는 가장 저역부분의 부블럭을 제외한 나머지 부블럭들에 대한 인덱스 값을 다중화하여 제1도에서 도시 생략된 출력측의 버퍼에 제공함으로서 압축 부호화된 영상데이타의 수신측으로의 전송이 수행된다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 송신측의 부호화 시스템과 실질적으로 동일한 코드 테이블을 갖는 수신측의 복호화 시스템에서는 채널을 통해 수신된 해당 인덱스에 대응하는 패턴을 대응하는 코드 테이블에서 찾아 이를 대치시킴으로서 압축 부호화되기 이전의 원신호로 복원할 수 있게 될 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템은, 전술한 종래의 부호화 시스템과는 달리, 시간축상으로 연속되는 프레임을 지연시킨 복수개의 프레임들에 대해 3차원 DCT를 수행하고, 또한 각 DCT 블럭들에 대하여 대역에 따라 스칼라 양자화와 벡터 양자화를 적응적으로 적용하여 부호화하고자 하는 입력 영상에 대한 시간적 및 공간적인 중복성을 제거할 수 있다.

이 경우, 본 발명에 따른 DCT 블럭(130)에서는, 각 DCT 블럭들을 대역에 따라 22 크기를 갖는 16개의 부블럭으로 분할하게 되며, 스칼라 양자화 블럭(140)에서는 하나의 DCT 블럭을 재분할하여 구성한 16개의 각 부블럭중 적어도 1/4 대역부분에 해당되는 부블럭중 적어도 하나 이상의 저역부분 부블럭을 양자화하게 되고, 벡터 양자화 블럭(160)에서는 스칼라 양자화가 적용되는 적어도 하나 이상의 저역부분 부블럭을 제외한 나머지 부블럭들에 대해 코드워드를 이용하여 벡터 양자화를 수행하게 된다.

따라서, 본 발명은 전체 시스템의 복잡도를 매우 증가시키는 종래 부호화 시스템에서의 움직임 추정 보상 수단을 제거함으로서, 결과적으로 전체 시스템의 구조를 간소화하면서도 효율적인 압축 부호화를 실현할 수가 있다.

다른 한편, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 각 884의 DCT 변환계수 블럭을 그 대역별로 4등분하여 그 대역에 따라 스칼라 양자화와 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 적응적으로 수행하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 국한되는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.

따라서, 본 발명은 각 884의 DCT 변환계수 블럭을 그 대역에 따라 4등분하지 않고 8등분하는 경우, 즉 22의 16개의 부블럭으로 분할하여 스칼라 양자화와 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 적응적으로 적용하게 되면 더욱 고정밀한 양자화(양자화에 따른 화질 열화를 최소화함)를 실현할 수가 있을 것이다.

Claims (7)

1. 입력 영상에 대해 이산 코사인 변환, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 압축 부호화하여 전송기로 전달하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 압축 부호화하고자 하는 상기 입력 영상을 저장하기 위한 프레임 메모리(100); 상기 프레임 메모리로 부터 제공되는 상기 입력 영상을 순차적으로 다단계 지연시켜 시간축상으로 연속하는 복수의 프레임 신호를 발생하는 프레임 지연 수단(110); 상기 프레임 메모리로 부터 제공되는 현재 프레임과 상기 프레임 지연 수단으로 부터 제공되며 상기 현재 프레임에 대해 바로 이전의 시간축상으로 연속하는 상기 복수의 이전 프레임을 소정의 DCT 블럭으로 각각 분할하여 현재 DCT 블럭 및 이에 대응하는 위치의 다수의 이전 DCT 블럭들을 발생하고, 상기 발생된 현재 DCT 블럭 및 다수의 대응 이전 DCT 블럭들을 시간축을 고려하여 순차적으로 출력하는 블럭 추출 수단(120); 상기 블럭 추출 수단으로 부터 제공되는 상기 현재 DCT 블럭 및 다수의 대응 이전 DCT 블럭들에 대해 3차원 이산 코사인 변환을 수행하여 각각의 DCT 변환계수들로 변환하고, 상기 변환된 각 DCT 변환계수 블럭들을 그 대역별로 재분할함으로서 소정 크기의 복수의 현재 또는 이전 부블럭들을 생성하는 DCT 수단(130); 상기 DCT 블럭으로 부터 제공되는 상기 현재 또는 이전 부블럭중 저역부분의 각 부블럭들을 스칼라 양자화하여 양자화된 저역 DCT 변환계수로 변환하고, 이 양자화된 저역 DCT 변환계수에 대해 가변길이 부호화를 수행하는 제1부호화 수단(140,150); 상기 DCT 블럭으로 부터 제공되는 상기 현재 또는 이전 부블럭중 고역부분의 각 부블럭들에 대해 다수개의 코드워드를 갖는 코드 테이블(162)을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 상기 각 고역 부블럭들에 상응하는 코드워드 값들을 출력하는 제2부호화 수단(160); 및 상기 제1부호화 수단으로 부터 제공되는 상기 가변길이 부호화된 상기 저역 DCT 변환계수 데이타와 상기 제2부호화 수단으로 부터 제공되는 상기 코드워드값들을 다중화하여 상기 전송기에 제공하는 다중화 수단(170)으로 이루어진 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 프레임 지연 수단은, 세개의 프레임 지연기를 포함하며, 상기 현재 프레임에 대해 시간축상으로 연속하는 이전의 세개의 프레임을 발생하여 상기 블럭 추출 수단에 제공하는 것을 특징으로 하는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 블럭 추출 수단은, 상기 현재 프레임을 포함하는 복수의 각 이전 프레임내에서 공간축상으로 서로 대응하는 88 크기의 4개의 각 DCT 블럭들을 시간축을 고려하여 순차적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 DCT 수단은, 상기 현재 DCT 블럭 및 다수의 이전 DCT 블럭들을 대역별로 4개의 부블럭으로 각각 재분할하는 것을 특징으로 하는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 재분할된 4개의 현재 또는 이전 부블럭중 가장 저역의 현재 또는 이전 부블럭은 상기 제1부호화 수단을 통해 부호화하고, 상기 저역 부블럭을 제외한 나머지 현재 또는 이전 부블럭들은 상기 제2부호화 수단을 통해 부호화하는 것을 특징으로 하는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
6. 제3항에 있어서, 상기 DCT 수단은, 상기 현재 DCT 블록 및 다수의 이전 DCT 블럭들을 대역별로 16개의 부블럭으로 각각 재분할하는 것을 특징으로 하는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 재분할된 16개의 현재 또는 이전 부블럭들에서 적어도 1/4 저역부분에 해당되는 현재 또는 이전 부블럭중 적어도 하나 이상의 현재 또는 이전 저역 부블럭은 상기 제1부호화 수단을 통해 부호화하고, 상기 적어도 하나 이상의 현재 또는 이전 저역 부블럭을 제외한 나머지 현재 또는 이전 부블럭들은 상기 제2부호화 수단을 통해 부호화하는 것을 특징으로 하는 적응 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.