KR100207391B1 - 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템 및 그의 움직임 정보 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 서로 다른 움직임량에 대처 가능한 두개의 코드 테이블을 구비하고, DCT 블럭 단위의 움직임 정보에 기초하여 벡터 양자화를 선택적으로 적용할 수 있도록 한 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템 및 그 움직임 정보 검출 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명의 부호화 시스템은, 입력 프레임에 대해 인접하는 복수의 픽셀들끼리 묶어 복수의 88의 DCT 블럭을 발생하는 블럭 분할 블럭; 이 블럭 분할 블럭으로 부터 제공되는 88의 각 DCT 블럭에 대해 각 블럭 단위로 이산 코사인 변환을 수행하여 88의 각 DCT 변환계수 블럭들을 생성하는 DCT 블럭; 블럭 분할 블럭으로 부터 제공되는 각 88의 DCT 블럭들에 대해 서로 인접하는 세로행들간의 차분값들을 산출하고, 이들 차분값들의 총합과 기설정된 임계값과의 비교를 통해 각 88의 DCT 블럭들에 대한 움직임 상태정보를 각각 발생하는 양자화 경로 결정 블럭; 이 양자화 경로 결정 블럭으로 부터 제공되는 각 움직임 상태정보에 근거하는 절환 제어신호에 의거하여 88의 각 DCT 변환계수 블럭들의 출력을 DCT 블럭단위로 스위칭하는 스위칭 블럭; 이 스위칭 블럭을 통해 제공되며, 기설정된 임계값에 근거하는 움직임이 적은 상기 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대응 가능한 다수개의 코드워드를 갖는 제1 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 각각의 부블럭들에 상응하는 인덱스 값들을 출력하는 제1 벡터 양자화 수단; 스위칭 블럭을 통해 제공되며, 기설정된 임계값에 근거하는 움직임이 많은 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대응 가능한 다수개의 코드워드를 갖는 제2 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 각각의 부블럭들에 상응하는 인덱스 값들을 출력하는 제2 벡터 양자화 수단; 양자화 경로 결정 블럭으로 부터 제공되는 88의 각 DCT 변환계수 블럭들에 대한 각각의 움직임 상태정보와 제1 및 제2 벡터 양자화 수단으로 부터 제공되는 각 인덱스 값들을 다중화하여 전송하는 멀티플렉서를 포함한다.

따라서, 본 발명은, 소망하는 고압축율하의 실시간 처리에 대응 가능한 효율적인 양자화는 물론 양자화로 인한 수신측 복원 영상에서의 화질열화를 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

Description

적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템 및 그의 움직임 정보 검출 방법

제1도는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템의 블럭구성도.

제2도는 제1도의 움직임 정보 검출 블럭에 대한 세부적인 블럭구성도.

제3도는 본 발명에 따른 DCT 변환계수 블럭의 움직임 정도에 따라 적응적인 영상 부호화의 수행을 위해 도시한 하나의 DCT 블럭에 대한 도면.

제4도는 종래의 전형적인 패턴 벡터 부호화 시스템의 블럭구성도.

제5도는 본 발명에 따른 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템 또는 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템에서 일예로서 하나의 DCT 블럭을 4개의 부블럭으로 분할하거나 16개의 부블럭으로 분할한 예를 보여주는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 블럭 분할 블럭 20 : DCT 블럭

30 : 움직임 정보 검출 블럭 40 : 제어 블럭

50 : 스위칭 블럭 60,70 : 벡터 양자화기

62,72 : 벡터 양자화 블럭 64,74 : 패턴 매칭 블럭

66, 76 : 코드 테이블

본 발명은 패턴 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코드워드를 이용하여 패턴 벡터 양자화를 수행하는 부호화 시스템에서 영상의 움직임량을 참조하여 서로 다른 코드 테이블을 이용한 벡터 부호화를 적용할 수 있도록 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템 및 거기에서의 움직임 정보 검출 방법에 관한 것이다.

이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, 이산화된 영상신호의 전송은 아날로그 신호보다 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 오디오 신호는 그들 신호의 특성상 서로 다른 부호화 기법을 통해 각각 부호화되는 데, 이와같은 부호화에 있어서 오디오신호에 비해 보다 많은 양의 디지탈 데이타가 발생하는 영상신호의 압축 기법은 특히 중요한 부분을 차지한다고 볼 수 있다.

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), DCT계수의 양자화, VLC(가변장 부호화) 등을 이용한다. 여기에서, 움직임 보상 DPCM은 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 결정하고, 물체의 움직임에 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 움직임벡터로 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 바와같은 부호화 기법을 통해 블럭단위 또는 화소단위로 영상신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 고려해 압축 부호화하여 출력측의 버퍼에 차례로 저장하게 되며, 이와같이 저장된 부호화된 영상데이타는 채널의 요구에 부응하여 소망하는 비트 레이트로 전송채널을 통해 수신측의 복호화 시스템에 전송될 것이다.

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

그러나, 상술한 바와같은 DPCM/DCT 하이브리드 부호화 기법은 목표 비트 레이트가 Mbps 급이고, 그 응용분야가 CD-ROM, 컴퓨터, 가전제품(디지탈 VCR등), 방송(HDTV) 등이며, 세계 표준화기구에 의해 표준안이 이미 완성된, 영상내의 블럭단위 움직임의 통계적 특성만을 주로 고려하는, 고전송율의 부호화에 관한 MPEG1,2 및 H.261 부호화 알고리즘에 주로 관련된다.

한편, 최근들어 PC의 성능 향상과 보급 확산, 디지탈 전송기술의 발전, 고화질 디스플레이 장치의 실현, 메모리 디바이스의 발달 등으로 가전제품을 비롯한 각종 기기들이 방대한 데이타를 가진 영상 정보를 처리하고 제공할 수 있는 기술중심으로 재편되고 있는 실정이며, 이러한 요구를 충족시키기 위하여 비트레이트가 kbps급인 기존의 저속 전송로(PSTN, LAN, 이동 네트워크 등)를 통한 오디오-비디오 데이타의 전송과 한정된 용량의 저장장치로의 저장을 위해 고압축율을 가진 새로운 부호화 기술을 필요로 한다.

그러나, 상술한 바와같은 MC-DCT(움직임 보상 DCT)을 이용하여 영상신호의 시간적 및 공간적인 중복성을 제거하는 종래의 전형적인 영상 부호화 시스템은 부호화의 효율면에서 볼 때, 어느 정도의 특성을 얻을 수는 있으나, 실제적인 구현에 있어서는 그 압축율의 한계성 때문에 상기한 바와같은 고압축율을 요하는 시스템에의 적용이 곤란하다는 문제가 있다.

따라서, 상술한 바와같은 점을 고려하여 고압축율을 충족할 수 있는 기법으로서 MC-DCT를 이용한 하이브리드 기법 대신에 DCT 블럭을 소정 크기의 부블럭으로 분할한 다음 다수의 코드워드를 갖는 코드 테이블을 이용하여 벡터 양자화를 적용함으로서 패턴 벡터 부호화를 수행하는 패턴 벡터 부호화 시스템에 제안되고 있으며, 이러한 전형적인 통상의 패턴 벡터 부호화 시스템의 일예로서는 제4도에 도시된 바와같은 형태의 것이 있다.

동도면에 도시된 바와같이, 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템은, 프레임 메모리(100), 이산 여현 변환 블럭(Discrete Cosine Transform : 이하 DCT라 약칭함)(110), 벡터 양자화(VQ) 블럭(120), 패턴 매칭 블럭(130) 및 코드 테이블(140)을 포함한다.

제4도에 있어서, DCT 블럭(110)은, 입력측의 프레임 메모리(100)로부터 제공되는 시간영역의 영상신호(화소 데이타)를 코사인함수를 이용하여 88 단위블럭의 주파수영역의 DCT 변환계수로 변환한다.

그런다음, 이와같이 88 블럭단위로 변환된 DCT 변환계수들은 다음단의 벡터 양자화 블럭(120)으로 제공된다. 따라서, 벡터 양자화 블럭(120)에서는, 전형적인 패턴 벡터 부호화를 위해, 제5도 (a)에 도시된 바와같은 88 블럭의 DCT 변환 계수들을 다시 소정 크기의 부블럭으로 분할, 예를들면 제5도 (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 88 크기의 DCT 변환계수 블럭을 44 크기의 4개의 부블럭으로 분할하거나, 제5도 (c)에 도시된 바와같이, 22 크기의 16개의 부블럭으로 분할한다. 여기에서는 각 DCT 블럭들을 44의 4개의 부블럭들으로 분할한 경우를 일예로서 설명한다.

즉, 벡터 양자화 블럭(120)에서는 DCT 블럭(110)으로부터 제공되는 각 DCT변화계수 블럭을 분할하여 얻어진 각각의 부블럭(예를들면, 하나의 DCT 블럭에 대한 4개의 부블럭)을 패턴 매칭 블럭(130)에 제공하게 된다.

따라서, 패턴 매칭 블럭(130)에서는 상기한 벡터 양자화 블럭(120)으로부터 제공되는 입력되는 각 부블럭, 즉 입력 패턴에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)을 코드 테이블(140)로부터 검색하여 기준 패턴을 결정, 다시말해 부블럭에 상응하는 해당 입력 패턴에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴을 결정한 다음, 그 결정된 기준 패턴에 대한 인덱스(index) 값을 벡터 양자화 블럭(120)으로 출력하며, 그 결과 벡터 양자화 블럭(120)에서는 각각의 입력 패턴에 대응하는 인덱스 값들을 도시 생략된 전송기로 전송한다. 이때, 여기에서 이용되는 코드 테이블(140)은 영상의 트레이닝 시이퀀스를 통해 얻어진 고정된 코드워드를 갖는다.

즉, 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템에서는, 종래의 하이브리드 부호화 기법에서와 같이, MC-DCT를 이용하여 영상의 시간적, 공간적 중복성을 제거함으로서 영상신호를 압축 부호화하지 않고, 전체 영상에 대해 88의 DCT 블럭들을 4개의 44의 부블럭으로 각각 분할한 다음 그 분할된 부블럭들 각각에 대해 고정된 코드워드를 이용한 패턴 벡터 부호화를 수행함으로서, 효과적인 고압축율의 영상 부호화를 구현하고 있다.

그러나, 상술한 바와같은 종래의 패턴 벡터 부호화 시스템의 경우, 고정된(또는 한정된) 코드워드에서 분할된 각 부블럭들에 대응하는 패턴을 찾게 되므로, 예를 들어 움직임이 많은 영상의 경우 대응 패턴의 매칭에 있어서 효율적인 대처가 곤란, 즉 효과적인 양자화가 이루어지지 않게 되어, 결과적으로 수신측의 복호화 시스템에서 최종 복원되는 화질의 열화가 야기되거나, 또는 분할된 부블럭에 실제 대응할 수 있는 코드워드가 존재하지 않는 경우 효과적인 패턴 검색이 곤란해 소망하는 압축율하의 실시간 처리를 위한 고속 실현의 저해 요인이 되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 움직임량에 대처 가능한 두개의 코드 테이블을 구비하고, DCT 블럭 단위의 움직임 정보에 기초하여 벡터 양자화를 선택적으로 적용할 수 있는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 서로 다른 코드워드들을 갖는 적어도 두개의 코드 테이블을 포함하며, 각 DCT 블럭의 움직임 정보에 의거하여 두개의 코드 테이블을 선택적으로 적용하여 벡터 양자화를 수행하는 부호화 시스템에서 이 움직임 정보 검출방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 입력 프레임의 88의 각 DCT 블럭에 대해 코사인 함수를 이용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 88의 각 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 코드워드를 이용한 벡터 양자화를 수행하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 상기 입력 프레임에 대해 인접하는 복수의 픽셀들끼리 묶어 복수의 88의 DCT 블럭을 발생하는 블럭 분할 블럭; 상기 분할된 DCT 블럭에 대해 각 블럭 단위로 이산 코사인 변환을 수행하여 DCT 변환계수 블럭들을 생성하는 DCT 블럭; 상기 블럭 분할 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 DCT 블럭내 서로 인접하는 세로행들간의 차분값들을 산출하고, 이들 차분값들의 총합과 기설정된 임계값과의 비교를 통해 상기 분할된 DCT 블럭들에 대한 움직임 상태 정보를 발생하는 양자화 경로 결정 블럭; 상기 양자화 경로 결정 블럭으로부터 제공되는 상기 각 움직임 상태 정보에 근거하는 절환 제어신호에 의거하여, 상기 분할된 DCT 변환 계수 블럭의 출력을 스위칭하는 스위칭 블럭; 상기 스위칭 블럭을 통해 제공되며, 상기 기설정된 임계값에 근거하는 움직임이 적은 상기 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대응 가능한 다수 개의 코드워드를 갖는 제1 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 상기 각각의 부블럭들에 상응하는 인덱스 값들을 출력하는 제1 벡터 양자화 수단; 상기 스위칭 블럭을 통해 제공되며, 상기 기설정된 임계값에 근거하는 움직임이 많은 상기 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대응 가능한 다수개의 코드워드를 갖는 제2 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 상기 각각의 부블럭들에 상응하는 인덱스 값들을 출력하는 제2 벡터 양자화 수단; 및 상기 양자화 경로 결정 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 각 DCT 변환계수 블럭들에 대한 각각의 움직임 상태 정보와 상기 제1 및 제2 벡터 양자화 수단으로 부터 제공되는 상기 각 인덱스 값들을 다중화하여 전송하는 멀티플렉서로 이루어지고, 상기 양자화 경로 결정 블럭은:DCT 블럭내 세로행에 상응하는 수의 버퍼로 구성되어, 상기 블럭 분할 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 DCT 블럭의 각 세로행 픽셀값들을 각각 저장하는 버퍼 그룹; 복수개의 감산기로 구성되며, 상기 버퍼 그룹내의 각 버퍼로부터 각각 제공되는 서로 인접하는 세로행들간의 픽셀값들을 각각 감산하여 각각의 차값들을 산출하는 감산기 그룹; 상기 감산기 그룹내의 각 감산기로부터 제공되는 상기 각 차값들을 가산하여 상기 분할된 DCT 블럭의 인접 세로행 픽셀값들간의 차값들에 대한 총합값을 산출하는 가산기; 상기 가산기로부터 제공되는 상기 차값들에 대한 총합값과 기설정된 임계값을 비교하고, 그 비교결과에 의거하여 상기 분할된 DCT 블럭의 움직임 상태 정보를 발생하는 비교기; 및 상기 비교기로부터의 움직임 상태 정보에 의거하여, 상기 DCT 블럭과 상기 제1 및 제2 양자화 수단을 선택적으로 연결하는 상기 스위칭 블럭의 스위칭을 위한 절환 제어신호를 발생하는 제어 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 입력 프레임의 88의 각 DCT 블럭에 대해 코사인 함수를 이용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 88의 각 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 각 DCT 블럭의 움직임 상태정보에 의거하여, 서로 다른 코드워드들을 각각 구비한 적어도 두개의 코드 테이블을 이용하여 패턴 벡터 부호화를 수행하는 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법에 있어서, 상기 88의 DCT 블럭내의 서로 인접하는 세로행 픽셀들에서 서로 대응하는 픽셀값끼리 각각 감산하여 인접 세로행 픽셀 그룹간의 복수의 차값을 각각 산출하는 과정; 상기 산출된 복수의 차값을 가산하여 상기 88 DCT 블럭의 인접 세로행 픽셀값들간의 차값들에 대한 총합값을 산출하는 과정; 및 상기 차값들에 대한 총합값과 기설정된 임계값을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 상기 88 DCT 블럭의 움직임 상태정보를 발생하는 과정을 포함하며, 상기 부호화 시스템은, 상기 발생된 움직임 상태정보에 의거하여 선택되는 상기 두개의 코드 테이블중의 어느 하나를 이용하여 부호화된 압축 정보와 상기 움직임 상태정보를 다중화하여 전송하는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법을 제공한다.

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

먼저, 본 발명에서 실현하고자 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화는 적어도 두개의 경로를 갖는 데, 각각의 부호화 경로에는 영상의 움직임량에 따라 대응 가능한 서로 다른 코드 테이블이 구비된다. 즉, 제1 부호화 경로(제1도의 제1벡터 양자화기(60))에서는 움직임이 적은 영상으로 테레이닝 시이퀀스하여 얻어진 코드 테이블을 이용하고, 제2 부호화 경로(제1도의 제2 벡터 양자화기(70))에서는 움직임이 많은 영상으로 트레이닝 시이퀀스하여 얻어진 코드 테이블을 이용하며, 이러한 것은 본 발명에서의 가장 큰 기술적인 특징중의 하나라고 볼 수 있다.

또한, 이러한 코드 테이블의 선택적인 적용은 DCT 블럭 단위로 이루어지며, 이러한 선택적인 코드 테이블 이용에 대한 정보 또한 인덱스 값들과 함께 전송기를 통해 수신측의 복호화 시스템에 전송되어야 한다. 따라서, 수신측에서 수신되는 부호화된 영상 데이타는 인덱스 값들과 함께 전송되어 온 DCT 블럭 단위의 코드 테이블 선택 정보를 이용하여 실질적으로 송신측 부호화 시스템과 동일한 두개의 코드 테이블을 통해 부호화 되기 이전의 원신호로 복원될 수 있을 것이다.

제1도는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템의 블럭구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 영상 부호화 시스템은, 제1부호화 경로인 제1 벡터 양자화기(60)와 제2부호화 경로인 제2 벡터 양자화기(70)를 포함한다.

제1도에 있어서, 블럭 분할 블럭(10)과 DCT 블럭(20)은 본 발명에 따른 설명의 편의와 이해의 증진을 위해 분리하여 도시한 것일 뿐, 실질적으로 종래기술을 도시한 제3도의 DCT 블럭(110)과 동일한 기능을 수행하는 동일 구성부재를 의미한다. 따라서, 이들 구성부재들(10,20)의 동작에 대하여서는 앞에서 이미 상세하게 기술하였으므로 불필요한 중복기재를 피하기 위하여 여기에서의 설명은 생략한다.

제1도를 참조하면, 블럭 분할 블럭(10)을 통해 분할된 각각의 88의 DCT 블럭들 각각은, 다시 DCT 블럭(20)을 통해 DCT 변환계수 블럭으로 변환되며, 이와같이 변환된 DCT 변환계수 블럭들은 스위칭 블럭(50)에 연결된다. 여기에서, 스위칭 블럭(50)은, 부호화 경로를 절환하는 것으로, 후술되는 제어 블럭(40)으로 부터의 절환 제어신호에 의거하여 그 접점이 a-b 또는 a-c로 스위칭되는 것이다.

한편, 움직임 정보 검출 블럭(30)에서는, 라인 L11을 통해 블럭 분할 블럭(10)으로부터 제공되는 각 DCT 블럭단위로 각 픽셀 데이타 값들을 이용하여 그 움직임 정보를 검출한다. 즉, 움직임 정보 검출 블럭(30)은 88의 DCT 블럭에서 인접하는 각 세로행간의 서로 대응하는 픽셀들간의 차값을 각각 산출하며, 이와같이 산출된 차값들의 총합값에 의거하여 해당 88의 DCT 블럭이 움직임이 적은 블럭인지 또는 움직임이 많은 블럭인지의 여부를 판단한다. 이러한 움직임 정보 검출 블럭(30)에서 각 DCT 블럭의 움직임 정보를 검출하는 세부적인 동작과정에 대해서는 그 세부적인 블럭구성을 도시한 제2도를 참조하여 하기에 상세하게 기술될 것이다.

제2도에 도시된 바와같이, 본 발명에 채용되는 움직임 정보 검출 블럭(30)은, 복수개의 버퍼들로 구성되는 버퍼 그룹(32), 복수개의 감산기로 구성되는 감산기 그룹(34), 가산기(36) 및 비교기(38)를 포함한다.

동도면에 도시된 바와같이, 버퍼 그룹(32)은 8개의 버퍼(321 내지 328)로 구성되어 88의 DCT 블럭의 각 세로행의 픽셀 데이타를 저장하는 데, 각각의 버퍼에는 라인 L11을 통해 블럭 분할 블럭(10)으로부터 제공되는 88의 DCT 블럭의 각 세로행(제3도에 도시된 DCT 블럭)의 픽셀 데이타가 저장된다. 즉, 버퍼1(321)에는 첫번째 세로행(n1)의 픽셀 데이타가, 버퍼2(322)에는 두번째 세로행(n2)의 픽셀 데이타가, ……, 버퍼8(328)에는 여덟번째 세로행(n8)의 픽셀 데이타가 각각 저장된다.

한편, 감산기 그룹(34)에서는 7개의 감산기(341 내지 347)로 구성되어 상기한 버퍼 그룹(32)으로부터 제공되는 88의 DCT 블럭의 인접하는 각 세로행간의 픽셀 데이타들의 차값을 산출한다. 즉, 제1감산기(341)는 버퍼1(321)에서 제공되는 첫번째 세로행(n1)의 픽셀값들과 위치적으로 서로 대응하는 버퍼2(322)에서 제공되는 두번째 세로행(n2) 픽셀값들과의 감산을 수행하여 대응하는 각 픽셀간의 차값을 각각 발생한다.

마찬가지로, 제2감산기(342)에서는 두번째 세로행(n2)의 픽셀값들과 세번째 세로행(n3)의 대응하는 픽셀값들을 각각 감산, 제3감산기(343)에서는 세번째 세로행(n3)의 픽셀값들과 네번째 세로행(n4)의 대응하는 픽셀값들을 각각 감산, 제4감산기(344)에서는 네번째 세로행(n4)의 픽셀값들과 다섯번째 세로행(n5)의 대응하는 픽셀값들을 각각 감산, 제5감산기(345)에서는 다섯번째 세로행(n5)의 픽셀값들과 여섯번째 세로행(n6)의 대응하는 픽셀값들을 각각 감산, 제6감산기(346)에서는 여섯번째 세로행(n6)의 픽셀값들과 일곱번째 세로행(n7)의 대응하는 픽셀값들을 각각 감산, 제7감산기(347)에서는 일곱번째 세로행(n7)의 픽셀값들과 여덟번째 세로행(n8)의 대응하는 픽셀값들을 각각 감산함으로서, 동시에 각 DCT 블럭에 대한 총 7개의 인접하는 세로행간의 차값이 산출되며, 이러한 인접하는 각 세로행간의 차에 대한 산출값(제1감산기(341) 내지 제7감산기(347) 각각의 출력)은 다음단의 가산기(36)로 제공된다.

다음에, 가산기(36)에서는 상기한 제1 내지 제7감산기(341-347)로부터의 각 출력값(각 인접 세로행간의 차값들)을 가산하며, 이와같이 가산된 차의 총합값은 다음단의 비교기(38)로 제공된다. 이와같은 가산기(36)에서의 총합값은 해당 DCT 블럭내에 에지가 많은 경우 상대적으로 큰 값으로서 나타나게 될 것이고, 에지가 적으면 적을수록 작은 값으로 나타나게 될 것이다. 이것은 영상에서의 에지 성분은 실제적으로 고주파 성분과 밀접한 관련을 갖기 때문이다.

그런다음, 비교기(38)에서는 기설정된 임계값과 산출된 총합값을 비교한다. 여기에서, 기설정되는 임계값은 실질적으로 많은 실험을 통해 얻어질 수 있는 값인 것으로, 예를들면 1500정도의 임계값으로 설정할 수가 있다. 따라서, 비교기(36)는 라인 L22를 통해 제1도의 제어 블럭(40)으로 그 비교결과에 상응하는 출력신호, 예를들면 산출된 총합값이 기설정된 임계값보다 크면 하이 레벨의 논리신호를 발생하고, 또는 산출된 총합값이 기설정된 임계값보다 작으면 로우 레벨의 논리신호를 발생하게 될 것이다.

따라서, 제1도의 제어 블럭(40)은 상술한 비교기(36)로부터 하이 레벨의 논리신호가 입력되면, 해당 DCT 블럭이 움직임이 많은 블럭인 것으로 판단하여 스위칭 블럭(50)의 접점 a-c가 연결되도록 하는 제어신호를 발생하게 된다. 그 결과, 해당 DCT 블럭은 움직임이 많은 영상으로 트레이닝 시이퀀스하여 얻어진 코드 테이블(76)을 구비한 제2 벡터 양자화기(70)를 통해 패턴 벡터 부호화될 것이다.

반면에, 제어 블럭(40)은 상술한 비교기(36)로부터 로우 레벨의 논리신호가 입력되면, 해당 DCT 블럭이 움직임이 적은 블럭인 것으로 판단하여 스위칭 블럭(50)의 접점 a-b가 연결되도록 하는 제어신호를 발생하게 된다. 그 결과, 해당 DCT 블럭은 움직임이 적은 영상으로 트레이닝 시이퀀스하여 얻어진 코드 테이블(66)을 구비한 제1 벡터 양자화기(60)를 통해 패턴 벡터 부호화될 것이다.

또한, 제어 블럭(40)에서는, 수신측 복호화 시스템에서의 원활한 신호 복원을 위해, 각각의 DCT 변환계수 블럭들이 부호화되는 경로에 대한 인식 정보(실질적으로, 두개의 코드 테이블중 양자화시에 실제 적용되는 코드 테이블에 대한 선택 정보)를 출력측의 멀티플렉서(MUX)(80)에 제공한다.

한편, 본 발명에 채용되는 제1 벡터 양자화기(60)와 제2 벡터 양자화기(70)는 서로 다른 코드 테이블, 즉 적은 움직임을 갖는 DCT 블럭들의 벡터 양자화를 적용하는 데 이용되는 움직임이 적은 영상으로 트레이닝 시이퀀스 하여 얻어진 코드 테이블(제1 코드 테이블(66))과 많은 움직임을 갖는 DCT 블럭들의 벡터 양자화를 적용하는 데 이용되는 움직임이 많은 영상으로 트레이닝 시이퀀스하여 얻어진 코드 테이블(제2 코드 테이블(76))을 갖는다는 것을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성부재들로 구성된다.

즉, 각각 서로 대응하는 제1 및 제2 VQ 블럭(62,72)과 제1 및 제2 패턴 매칭 블럭(64,74)은 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 블럭들이다. 따라서, 불필요한 중복기재를 파히가 위하여 하기에서는 제1 및 제2 벡터 양자화기(60,70)중 어느 하나의 동작만을 주로 하여 설명하고자 한다.

먼저, DCT 블럭(20)에서 출력되는 현재 DCT 변환계수 블럭이 움직임이 적은 블럭인 것으로 판단되면, 제어 블럭(40)에서의 절환 제어신호에 의거하여 스위칭 블럭(50)의 접점은 a-b의 연결상태를 유지하게 되며, 이러한 스위칭 블럭(50)을 경유하는 해당 DCT 블럭에 대한 DCT 변환계수들은 제1VQ블럭(62)으로 입력된다. 이와 반대로, DCT 블럭(20)에서 출력되는 현재 DCT 변환계수 블럭이 움직임이 많은 블럭인 경우, 해당 DCT 블럭에 대한 DCT 변환계수들은 스위칭 블럭(50)의 접점 a-c 통해 제2VQ 블럭(72)으로 입력될 것이다.

따라서, 스위칭 블럭(50)의 접점 a-b를 통해 DCT 블럭(20)으로 부터 88의 DCT 변환계수 블럭들이 제공되면, 제1 VQ 블럭(62)에서는, 전술한 종래기술에서와 마찬가지로, 코드워드를 이용한 벡터 부호화를 위해, 일예로서 제5도 (a)에 도시된 바와같은 88의 DCT 변환계수 블럭들을 다시 소정 크기의 부블럭으로 분할, 예를들면 제5도 (b)에 도시된 바와같이, 각각의 88 크기의 DCT 변환계수 블럭을 44 크기의 4개의 부블럭으로 분할하거나, 제5도 (c)에 도시된 바와같이, 22 크기의 16개의 부블럭으로 분할한다. 본 실시예에서는, 제5도 (c)에 도시된 바와같이, 각 DCT 블럭들을 44의 4개의 부블럭들으로 분할한 경우를 일예로서 설명한다.

즉, 제1VQ 블럭(62)에서는 전단의 DCT 블럭(20)으로 부터 제공되는 각 DCT 변화계수 블럭들을 분할하여 얻어진 각각의 부블럭(예를들면, 하나의 DCT 블럭에 대한 4개의 부블럭)을 제1 패턴 매칭 블럭(64)에 제공한다.

따라서, 제1 패턴 매칭 블럭(64)에서는 상기한 제1VQ 블럭(62)으로부터 제공되는 각 부블럭, 즉 입력 패턴에 가장 유사한 값을 갖는 코드워드(기준 패턴)를 제1 코드 테이블(66)로 부터 검색하여 기준 패턴을 결정, 다시말해 부블럭에 상응하는 해당 입력 패턴에 대해 그 오차값이 가장 적은 최적의 기준 패턴을 결정한 다음, 그 결정된 기준 패턴에 대한 인덱스(index) 값을 제1VQ 블럭(62)으로 출력하며, 그 결과 제1VQ 블럭(62)에서는 각각의 입력 패턴에 대응하는 인덱스 값들을 다음단의 멀티플렉서(80)로 전송한다. 이때, 제1 벡터 양자화기(60)에서 이용되는 제1코드 테이블(66)은 움직임이 적은 영상의 트레이닝 시이퀀스를 통해 얻어진 코드워드들을 갖는다.

그러므로, 상술한 바와같은 과정을 통해 DCT 블럭 단위로, 움직임이 적은 DCT 블럭들은 스위칭 블럭(50)의 접점 a-b, 제1 벡터 양자화기(60)로 된 제1 부호화 경로를 통해 부호화된 다음 출력측의 멀티플렉서(80)로 전달되고, 움직임이 많은 DCT 블럭들은 스위칭 블럭(50)의 접점 a-c, 제2 베터 양자화기(70)로 된 제2 부호화 경로를 통해 부호화된 다음 출력측의 멀티플렉서(80)로 전달된다.

이때, 앞에서 이미 언급한 바와같이, 제어 블럭(40)에서는 제2도의 비교기(38)로부터 제공되는 출력신호에 기초하여 각각의 DCT 변환계수 블럭들이 부호화되는 경로(제1벡터 양자화기(60) 또는 제2벡터 양자화기(70))에 대한 인식 정보(실질적으로, 두개의 코드 테이블중 양자화시에 실제 적용되는 코드 테이블에 대한 선택 정보)를 출력측의 멀티플렉서(MUX)(80)에 제공한다.

따라서, 멀티플렉서(80)에서는 제1 및 제2 벡터 양자화기(60,70)로부터 랜덤하게 전송되어 오는 인덱스 값들과 라인 L33 통해 상기한 제어 블럭(40)으로부터 전송되어 오는 각 DCT 변환계수 블럭들에 대한 인식 정보값들을 다중호하여 도시 생략된 전송기로 전송하게 된다. 그 결과, 수신측의 복호화 시스템에서는 각 DCT 블럭들에 대한 해당 코드 테이블 인식 정보를 근거로 하여 각각 상응하는 코드 테이블들(제1도의 제1 및 제2 코드 테이블과 동일한 코드 테이블)을 적응적으로 선택해 가면서 수신되는 부호화된 영상신호를 부호화되기 이전의 원신호로 복원하게 될 것이다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 움직임이 적은 영상과 움직임이 많은 영상을 각각 트레이닝 시이퀀스하여 얻어지는 두개의 코드 테이블을 이용하여, 입력 영상에 대해 그 움직임 정도에 따라 DCT 블럭 단위로 두개의 코드워드를 선택적으로 적용하는 벡터 양자화를 적용함으로서, 효율적인 양자화는 물론 양자화로 인한 수신측 복원 영상에서의 화질열화를 효과적으로 방지할 수가 있다.

Claims (11)

1. 입력 프레임의 88의 각 DCT 블럭에 대해 코사인 함수를 이용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 88의 각 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 코드워드를 이용한 벡터 양자화를 수행하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 상기 입력 프레임에 대해 인접하는 복수의 픽셀들끼리 묶어 복수의 88의 DCT 블럭을 발생하는 블럭 분할 블럭; 상기 분할된 DCT 블럭에 대해 각 블럭 단위로 이산 코사인 변환을 수행하여 DCT 변환계수 블럭들을 생성하는 DCT 블럭; 상기 블럭 분할 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 DCT 블럭내 서로 인접하는 세로행들간의 차분값들을 산출하고, 이들 차분값들의 총합과 기설정된 임계값과의 비교를 통해 상기 분할된 DCT 블럭들에 대한 움직임 상태 정보를 발생하는 양자화 경로 결정 블럭; 상기 양자화 경로 결정 블럭으로부터 제공되는 상기 각 움직임 상태 정보에 근거하는 절환 제어신호에 의거하여, 상기 분할된 DCT 변환계수 블럭의 출력을 스위칭하는 스위칭 블럭; 상기 스위칭 블럭을 통해 제공되며, 상기 기설정된 임계값에 근거하는 움직임이 적은 상기 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대응 가능한 다수개의 코드워드를 갖는 제1 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 상기 각각의 부블럭들에 상응하는 인덱스 값들을 출력하는 제1벡터 양자화 수단; 상기 스위칭 블럭을 통해 제공되며, 상기 기설정된 임계값에 근거하는 움직임이 많은 상기 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대응 가능한 다수개의 코드워드를 갖는 제2 코드 테이블을 이용한 벡터 양자화를 수행함으로서 상기 각각의 부블럭들에 상응하는 인덱스 값들을 출력하는 제2 벡터 양자화 수단; 및 상기 양자화 경로 결정 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 각 DCT 변환계수 블럭들에 대한 각각의 움직임 상태 정보와 상기 제1 및 제2 벡터 양자화 수단으로부터 제공되는 상기 각 인덱스 값들을 다중화하여 전송하는 멀티플렉서로 이루어지고, 상기 양자화 경로 결정 블럭은:DCT 블럭내 세로행에 상응하는 수의 버퍼로 구성되어, 상기 블럭 분할 블럭으로부터 제공되는 상기 분할된 DCT 블럭의 각 세로행 픽셀값들을 각각 저장하는 버퍼 그룹; 복수개의 감산기로 구성되며, 상기 버퍼 그룹내의 각 버퍼로부터 각각 제공되는 서로 인접하는 세로행들간의 픽셀값들을 각각 감산하여 각각의 차값들을 산출하는 감산기 그룹; 상기 감산기 그룹내의 각 감산기로부터 제공되는 상기 각 차값들을 가산하여 상기 분할된 DCT 블럭의 인접 세로행 픽셀값들간의 차값들에 대한 총합값을 산출하는 가산기; 상기 가산기로부터 제공되는 상기 차값들에 대한 총합값과 기설정된 임계값을 비교하고, 그 비교결과에 의거하여 상기 분할된 DCT 블럭의 움직임 상태 정보를 발생하는 비교기; 및 상기 비교기로부터의 움직임 상태 정보에 의거하여, 상기 DCT 블럭과 상기 제1 및 제2 양자화 수단을 선택적으로 연결하는 상기 스위칭 블럭의 스위칭을 위한 절환 제어신호를 발생하는 제어 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 감산기 그룹은, 서로 인접하는 세로행 픽셀값들을 저장하는 적어도 두개의 상기 버퍼 출력에 각각 연결되는 7개의 버퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 비교기는, 상기 산출된 총합값과 상기 기설정된 임계값과의 비교결과에 상응하여 상기 움직임 상태정보로서 하이 또는 로우 레벨의 논리신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 벡터 양자화 수단 각각은, 상기 분할된 복수의 부블럭들의 대응이 가능한 다수개의 코드워드들로 된 기준 패턴들을 갖는 코드 테이블; 상기 분할된 각 부블럭의 픽셀값들에 대한 입력 패턴들에 대응하는 기준 패턴들을 구비된 코드 테이블로 부터 조사하여 패턴 매칭을 수행함으로서, 상기 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 발생하는 패턴 매칭 블럭; 상기 패턴 매칭 블럭으로 부터 제공되는 각각의 기준 패턴들에 대한 인덱스 값들을 상기 멀티플렉서에 제공하는 벡터 양자화 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 분할된 복수의 부블럭은 상기 각 88 DCT 변환계수 블럭을 44 단위로 분할한 4개의 부블럭인 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
6. 제4항에 있어서, 상기 분할된 복수의 부블럭은 상기 각 88 DCT 변환계수 블럭을 22 단위로 분할한 16개의 부블럭인 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템.
7. 입력 프레임의 88의 각 DCT 블럭에 대해 코사인 함수를 용하는 이산 코사인 변환을 통해 얻어진 88의 각 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 부블럭들에 대해 각 DCT 블럭의 움직임 상태정보에 의거하여, 서로 다른 코드워드들을 각각 구비한 적어도 두개의 코드 테이블을 이용하여 패턴 벡터 부호화를 수행하는 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법에 있어서, 상기 88의 DCT 블럭내의 서로 인접하는 세로행 픽셀들에서 서로 대응하는 픽셀값끼리 각각 감산하여 인접 세로행 픽셀 그룹간의 복수의 차값을 각각 산출하는 과정; 상기 산출된 복수의 차값을 가산하여 상기 88 DCT 블럭의 인접 세로행 픽셀값들간의 차값들에 대한 총합값을 산출하는 과정; 및 상기 차값들에 대한 총합값과 기설정된 임계값을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 상기 88 DCT 블럭의 움직임 상태정보를 발생하는 과정을 포함하며, 상기 부호화 시스템은, 상기 발생된 움직임 상태정보에 의거하여 선택되는 상기 두개의 코드 테이블중의 어느 하나를 이용하여 부호화된 압축 정보와 상기 움직임 상태정보를 다중화하여 전송하는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 코드 테이블은, 각각 다른 벡터 양자화 경로를 포함하며, 상기 88의 각 DCT 변환계수 블럭들은 상기 발생된 움직임 상태정보에 의거하여 상기 두 벡터 양자화 경로중 어느 하나의 경로를 통해 압축 부호화되는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 각각의 벡터 양자화 경로는, 상기 88의 DCT 변환계수 블럭들을 소정 크기의 복수의 NM의 부블럭으로 분할하고, 이 분할된 각 NM의 부블럭들에 대응 가능한 다수개의 코드워드를 갖는 상기 하나의 코드 테이블을 통한 벡터 양자화를 수행하여 각 부블럭들에 상응하는 인덱스 값들을 전송하는 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 NM의 부블럭은, 44 크기인 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 NM의 부블럭은, 22 크기인 것을 특징으로 하는 적응적인 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화 시스템에서의 움직임 정보 검출 방법.