KR100219218B1 - 줄-길이 부호화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 줄-길이 부호화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 줄-길이 부호화 장치는 변환 계수 입력부(10)와 변환 계수 판단부(12), 레벨값 출력부(14), 블럭 제어 신호 발생부(16), 인크리먼트부(18), 카운터(20), 런값 출력부(22) 및 인에이블 신호 발생부(24)로 구성되어 있으며, 본 발명의 줄-길이 부호화 방법은 이산 여현 변환된 변환 계수를 입력받아 그 변환 계수가 0인지 아닌지를 판단한 다음, 상기 변환 계수가 0인 경우 그 갯수를 하나씩 증가시키면서 카운팅하고 상기 변환 계수가 0이 아니면 '0이 아닌 변환 계수를 레벨 값으로 정한 후 그 이전까지 카운팅된 0의 갯수를 런 값으로 정하여(런, 레벨)의 형태로 출력하고, 또한 한 블럭의 변환 계수의 수가 64개를 초과하게 되면 한 블럭의 끝을 의미하는 (0,0)값을 한 블럭에서 만들어지는 마지막(런, 레벨)의 다음 부분에 삽입해주므로써, 영상 데이타의 보다 높은 압축률을 실현할 수 있다는데 그 이점이 있다.

Description

줄-길이 부호화 장치(A run-length coder)

제1도는 본 발명에 따른 줄-길이 부호화 장치의 구성을 나타낸 블럭도.

제2도는 본 발명에 따른 줄-길이 부호화 방법에 대한 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 변환 계수 입력부 12 : 변환 계수 판단부

14 : 레벨값 출력부 16 : 블럭 제어 신호 발생부

20 : 카운터 22 : 런값 출력부

24 : 인에이블 신호 발생부

본 발명은 줄-길이(Run-Length) 부호화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform) 계수를 가지고 줄-길이 부호화를 행하여 부호화 과정에서 발생하는 데이타량을 줄이므로써 보다 높은 압축률을 실현하도록 되어진 줄-길이 부호화 장치에 관한 것이다.

정보는 가장 중요한 자원중의 하나이며 현대를 일컬어 정보화 사회라 하는데, 받아들이고 처리해야 하는 정보의 양이 나날이 늘어나는 추세에서 기존의 전송 대역을 효과적으로 이용하기 위해 데이타 압축은 필수 불가결하다. 특히, 디지탈 영상 신호는 정보의 표현에 많은 메모리를 필요로 하기 때문에 영상 정보 압축 기술은 정보의 저장과 검색, 전송등을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 해준다.

이와 같은 이유에서 영상 데이타에 대한 압축 기법들이 많이 개발되어 왔으며,이러한 영상 데이타 압축 기법은 정보의 손실 여부에 따라 손실 부호화의 무손실 부호화 기법으로 나눌 수 있으며, 정지영상에 존재하는 공간적 중복성을 인트라 프레임(intraframe) 부호화와 동영상에 존재하는 시간적 중복성을 이용하는 인터프레임(interframe) 부호화로 나눌 수 있다.

또한, 정보의 손실이 적으며 국제적 표준안이 완성되고 있는 제1세대 부호화 기법과 인간의 시각구조 및 영상의 특성을 이용하는 제2세대 부호화 기법으로 나눈다. 상기 제1세대 부호화 기법은 펄스 부호 변조(PCM : Pulse Code Modulation), 차분 펄스 부호 변조(Differential PCM), 델타 변조(Delta Modulation) 등의 공간 부호화 및 Karhunen-Loeve, 퓨리에, 코사인, Harr, Hadamard, 사인 등의 변환 부호화와, 위의 두가지를 결합한 하이브리드 부호화와, 동영상에 이용하는 움직임 보상 부호화(Motion Compensated Coding) 등이 있다.

한편, 상기 제2세대 부호화 기법은 피라미드 부호화, 비등방 비정재 예측부호화, 윤곽-텍시쳐에 기반을 둔 기법, 방향분해를 근간으로 하는 부호화 기법 등이 있다.

동영상의 전송은 정지영상에 비하여 고려해야 할 사항이 많고 압축효과가 더 두드러지기 때문에 높은 압축율을 얻을 수 있는 기법의 개발은 많은 관심의 대상이다. 현재 개발중인 고화질 텔레비젼(High Definition TV) 방송 시스템이나 MPEG(Moving Picture Expert Group)에서는 움직임 보상 부호화를 이용한다.

움직임 보상 부호화에는 화소 순환 알고리즘과 블럭 정합 알고리즘이 있으며, 블럭 정합 알고리즘이 화소 순환 알고리즘에 비해 정확도가 떨어지지만 실시간 처리와 하드웨어 구현이 간단하다는 점에서 동영상 시스템에 많이 쓰이고 있다. 상기 블럭 정합 알고리즘은 영상을 일정한 크기의 블럭으로 분할한 후 각각의 블럭에 대한 움직임 벡터를 구하고, 이 움직임 벡터에 의해 얻어진 영상과 원영상과의 예측 오차를 이산 여현 변환한 후, 이산 여현 변환 계수를 함께 전송하는 기법이다. 널리 사용되는 동영상 부호화기는 움직임 처리를 통하여 시간적 중복성을 제거하고, 이산 여현 변환을 통하여 공간적인 중복성을 제거함으로써 데이타 압축의 효과를 갖는다.

한편, MPEG-2 에서는 이산 여현 변환(DCT)을 수행한 후 얻어진 변환 계수에 줄-길이 부호화를 적용하면, 즉 일련의 비트 스트림 중에서 영상 데이타에 대하여 0이 중복되는 점을 고려하여 부호화하면 보다 높은 압축률을 실현할 수 있다.

다시 말해서, 이산 여현 변환 계수는 주로 움직임 보상을 행한 후 얻어지는 결과이므로, 상기 변환 계수는 확률, 통계적으로 0의 값을 가지며 주로 고주파수 영역에 존재한다.

따라서, 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)으로 영상의 한 구획(Block : 보통 8*8)안에 존재하는 2차원 변환 계수를 1차원 변환 계수로 바꾼 후에 변형된 줄길이 부호화를 적용하면 효과적인 압축률을 얻을 수 있다. 예를 들어, 줄-길이 부호화기에 입력되는 이산 여현 변환 계수의 열을 1, 0, 0, 5, 0, 0, 0, 0, 17, …이라고 가정할 때, 줄-길이 부호화된 출력의 형태는 (줄길이, 변환 계수의 값)이고, 상기 줄길이(RUN)는 0이 아닌 두 변환 계수 사이에 존재하는 0의 갯수를 나타내는 것이며, 상기 변환 계수의 값(LEVEL)은 0이 아닌 변환 계수를 의미하고, 상기 줄-길이 부호화된 결과는 (0,1), (2,5), (4,17), …이 되므로 압축의 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은 압축의 효과를 얻기 위해 줄-길이 부호화를 효율적으로 수행할 수 있는 하드웨어를 구현할 필요성이 제기된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 것으로서, 이산 여현 변환(DCT)계수를 가지고 줄-길이 부호화를 행하여 부호화 과정에서 발생되는 데이타량을 줄이므로써 보다 높은 압축률을 실현하도록 되어진 줄-길이 부호화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 줄-길이 부호화 장치는, 이산 여현 변환된 변환 계수를 래치하였다가 출력하는 변환 계수 입력부와; 상기 변환 계수가 0인지 아닌지를 판단하여 제어 신호를 출력하는 변환 계수 판단부; 상기 변환 계수 판단부에서의 판단 결과 상기 변환 계수가 0이 아닌 경우 래치하여 레벨 값으로 출력하는 레벨값 출력부; 한 블럭의 변환 계수가 모두 처리된 경우, 다른 블럭의 변환 계수를 입력하도록 제어 신호를 출력하는 블럭 제어 신호 발생부; 상기 변환 계수 판단부와 상기 블럭 제어 신호 발생부의 제어 신호에 따라 현재의 값을 하나씩 증가하는 인크리먼트부; 상기 블럭 제어 신호 발생부의 제어 신호에 따라 현재의 값을 하나씩 증가시키며 상기 변환 계수의 갯수를 카운팅하는 카운터; 상기 변환 계수 판단부의 제어 신호에 따라 상기 인크리먼트부에 저장된 0의 길이를 래치하여 런 값으로 출력하는 런 값 출력부; 및 상기 변환 계수 판단부의 제어 신호와 상기 카운터의 출력 신호에 따라 가변 길이 부호화를 행하는데 필요한 런 값과 레벨 값을 래치하도록 인에이블 신호를 발생시키는 인에이블 신호 발생부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 줄-길이 부호화 방법은, 런 값을 0으로 초기화하고 이산 여현 변환된 변환 계수의 갯수를 0으로 초기화하는 제1단계와; 상기 변환 계수가 0인지 아닌지를 판단하는 제2단계; 상기 제2단계에서의 판단 결과 상기 변환 계수가 0인 경우 런값을 하나씩 증가시키는 제3단계; 상기 변환 계수의 갯수를 하나씩 증가시키는 제4단계; 상기 변환 계수의 갯수가 64를 초과했는지를 판단하여 초과하지 않은 경우에는 상기 제2단계로 분기하는 제5단계; 상기 제5단계에서 판단한 결과, 상기 변환 계수의 갯수가 64를 초과한 경우, 한 블럭의 끝을 나타내는 값을 출력하는 제6단계; 상기 제2단계에서의 판단 결과, 상기 변환 계수가 0이 아닌 경우 그 변환 계수를 레벨 값으로 하고, 상기 제4단계의 상기 변환 계수의 갯수를 런 값으로 하여 출력하는 제7단계를 순차적으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 줄-길이 부호화 장치의 구성을 나타낸 블럭도로서, 이산 여현 변환된 변환 계수(COEFF)를 래치하였다가 출력하는 변환 계수 입력부(10)와; 상기 변환 계수가 0인지 아닌지를 판단하여 제어 신호(NZ)를 출력하는 변환 계수 판단부(12); 상기 벼노한 계수 판단부(12)에서의 판단결과 상기 변환 계수가 0이 아닌 경우 래치하여 레벨(LEVEL)값으로 출력하는 레벨값 출력부(14); 한 블럭(8*8)의 변환 계수가 모두 처리된 경우 다른 블럭의 변환 계수를 입력하도록 제어 신호(LOAD)를 출력하는 블럭 제어 신호 발생부(16); 상기 변환 계수 판단부(12)와 상기 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호(NZ, LOAD)에 따라 현재의 값을 하나씩 증가하는 인크리먼트부(18); 상기 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호(LOAD)에 따라 현재의 값을 하나씩 증가시키며 래치한 상기 변환 계수의 갯수를 카운팅하는 카운터(20); 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호(NZ)에 따라 상기 인크리먼트부(18)에 저장된 0의 길이를 래치하여 런(RUN) 값으로 출력하는 런 값 출력부(22); 및 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호(NZ)와 상기 카운터(20)의 출력 신호(LAST_CF)에 따라 가변 길이 부호화를 행하는데 필요한 런(RUN) 값과 레벨(LEVEL) 값을 래치하도록 인에이블 신호(EN)를 발생시키는 인에이블 신호 발생부(24)로 구성된다. 여기서, 상기 카운터(20)는 6비트 2진 카운터로 구현된다.

그리고 상기 변환 계수 입력부(10)와 상기 레벨값 출력부(14), 상기 런값 출력부(22) 및 상기 인에이블 신호 발생부(24)는 시스템(도시 되지 않음)의 클럭에 동기하여 동작하는 레지스터로 구현될 수 있다.

제2도는 본 발명에 따른 줄-길이 부호화 방법의 순서도로서, 본 발명의 줄-길이 부호화 방법은 런(RUN)값을 0으로 초기화하고 이산 여현 변환된 변환 계수(COEFF)의 갯수를 0으로 초기화하는 제1단계(S1)와; 상기 변환 계수(COEFF)가 0인지 아닌지를 판단하는 제2단계(S2); 상기 제2단계(S2)에서의 판단 결과 상기 변환 계수가 0인 경우 런 값을 하나씩 증가시키는 제3단계(S3); 상기 변환 계수의 갯수를 하나씩 증가시키는 제4단계(S4); 상기 변환 계수의 갯수가 64를 초과했는지를 판단하여 초과하지 않은 경우에는 상기 제2단계(S2)로 분기하는 제5단계(S5); 상기 제5단계(S5)에서 판단한 결과, 상기 변환 계수의 갯수가 64를 초과한 경우 한 블럭의 끝을 나타내는 값(EOB : END of BLOCK)을 출력하는 제6단계(S6); 상기 제2단계(S2)에서의 판단 결과, 상기 변환 계수가 0이 아닌 경우 그 변환 계수를 레벨(LEVEL)값으로 하고 상기 제4단계(S4)의 상기 변화 계수의 갯수를 런 값으로 하여 출력하는 제7단계(S7)로 구성된다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작과 효과를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 줄-길이 부호화 장치를 구성하는 각 블럭의 동작을 제1도를 참조하여 살펴 보면 다음과 같다.

변화 계수 입력부(10)는 시스템의 클럭에 동기하여 동작하는 레지스터로서, 시스템으로부터의 CBS(Coefficient Block Start)가 1 이거나 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호 LOAD가 1일 때 이산 여현 변환(DCT)된 변환 계수 COEFF를 래치하여 CF로 출력한다.

변환 계수 판단부(12)에서는 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호 LOAD가 1 일 때 상기 CF의 변환 계수가 0이면 제어 신호 NZ는 0 이 출력되고 상기 CF의 변화 계수가 0이 아니면 제어 신호 NZ 는 1을 출력한다.

레벨값 출력부(14)는 시스템의 클럭에 동기하여 동작하는 레지스터로서, 상기 변환 계수 판단부(12)의 판단 결과, 상기 변환 계수가 0이 아닌 경우 즉, 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호 NZ가 1로 출력된 경우 상기 CF의 변환 계수를 래치하여 레벨(LEVEL)값으로 출력한다.

블럭 제어 신호 발생부(16)는 시스템의 클럭에 동기하여 동작하는 레지스터로서, 한 블럭(8*8)의 변환 계수가 모두 처리된 경우 다른 블럭의 변환 계수를 입력하기 위해 제어 신호 LOAD를 출력하는데, 이 제어 신호는 시스템으로부터의 CBS신호가 1이 되면 1로 바뀐 후 한 블럭의 변환 계수 즉, 64개의 변환 계수가 모두 입력될 때까지 1을 유지하며, 64 개의 변환 계수가 모두 입력되면 0으로 바뀐다.

인크리먼트부(18)에서는 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호 NZ가 1이고, 상기 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호 LOAD가 1일 때 현재의 값을 하나씩 증가시킨다.

카운터(20)는 상기 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호 LOAD가 1일때 현재의 값을 하나씩 증가시키며 CF로 래치한 상기 변환 계수의 갯수를 카운팅하는데, 만약 상기 카운터(20)의 값이 63이면 한 블럭의 변환 계수가 모두 입력되었음을 의미하는 것으로, 상기 카운터(20)의 신호 LAST-CF가 1로 출력된다. 이때, 상기 카운터(20)를 이용하여 한 블럭의 끝을 의미하는 EOB(END OF BLOCK)를 한 블럭에서 만들어지는 마지막(RUN, LEVEL)의 다음 부분에 삽입해주는데, 본 발명에서는 (0,0)를 EOB로 사용하였다.

본 발명에서 처리할 한 블럭의 크기가 8*8 이므로 한 블럭의 변환 계수는 64개가 되며, 그로 인해 6 비트(2⁶=64) 2 진 카운터를 사용하면 된다.

런 값 출력부(22)에서는 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호NZ가 1일때 상기 인크리먼트부(18)에 저장된 0의 길이를 래치하여 런(RUN) 값으로 출력한다.

인에이블 신호 발생부(24)에서는 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호 NZ가 1이거나 상기 카운터(20)의 출력 신호 LAST-CF가 1일때 가변길이 부호화를 행하는데 필요한 런(RUN) 값과 레벨(LEVEL) 값을 래치하도록 인에이블 신호EN를 발생시킨다.

상술한 바와 같은 줄-길이 부호화 과정을 표로 표현하면 다음과 같다.

상기 표의 (가)는 변환 계수의 수(NUMBER)를 나타낸 것이고, (나)는 시스템의 CBS(Coefficient Block Start)신호, (다)는 이산 여현 변환된 변환 계수 COEFF를 나타내며, (라)는 블럭 제어 신호 발생부(16)의 LOAD 신호, (마)는 변환 계수 입력부(10)의 출력 CF, (바)는 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호 NZ, (사)는 카운터(20)의 값, (아)는 인크리먼트부(18)의 값, (자)는 카운터(20)의 제어 신호 LAST-CF, (차)는 인에이블 신호 발생부(24)의 인에이블 신호EN, (카)는 런값 출력부(22)의 RUN, (타)는 레벨값 출력부(14)의 LEVEL를 나타낸다.

이어서, 제2도를 참조하여 본 발명의 줄-길이 부호화 방법을 설명하면 다음과 같다.

제1단계(S1)에서는 런 값을 0으로 초기화하고, 이산 여현 변환(DCT)된 변환 계수(COEFF)의 갯수를 0으로 초기화한다. 상기 변환 계수가 0인지 아닌지를 제2단계(S2) 에서 판단하고, 상기 제2단계(S2)에서의 판단 결과 상기 변환 계수(COEFF)가 0인 경우 제3단계 (S3)에서는 런(RUN) 값을 하나씩 증가시킨다.

상기 변환 계수(COEFF)가 0인 경우 0의 갯수를 카운팅하기 위해 제4단계(S4)에서는 상기 변환 계수(COEFF)를 하나씩 증가시키고, 제5단계(S5)에서는 입력된 한 블럭의 상기 변환 계수(COEFF)의 수가 64개를 초과했는지를 판단하여 초과하지 않은 경우에는 상기 제2단계(S2)로 분기하며, 상기 제5단계(S5)에서 판단한 결과, 상기 변환 계수(COEFF)의 수가 64개를 초과한 경우 제6단계(S6)에서는 한 블럭의 끝(EOB:END OF BLOCK)을 의미하는 (0,0)값을 출력한다.

또한, 제7단계(S6)에서는 상기 제2단계(S2)에서의 판단 결과, 상기 변환 계수(COEFF)가 0이 아닌 경우 그 변환 계수를 레벨 값(LEVEL)으로 하고, 상기 제4단계(S4)에서의 상기 변환 계수의 갯수를 런 값(RUN)으로 하여 가변 길이 부호화를 위한 다음단으로 출력한다.

결국, 이산 여현 변환된 변환 계수를 입력받아 그 변환 계수가 0인지 아닌지를 판단한 다음, 상기 변환 계수가 0인 경우 그 갯수를 하나씩 증가시키면서 카운팅하고 상기 변환 계수가 0이 아니면 0이 아닌 변환 계수를 레벨 값으로 정한 후 그 이전까지 카운팅된 0의 갯수를 런 값으로 정하여 (런, 레벨)의 형태로 출력함으로써 줄-길이 부호화 과정이 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 줄-길이 부호화 장치와 그 방법은 효율적으로 줄-길이 부호화를 수행하므로써, 보다 높은 영상 데이터의 압축률을 실현할 수 있다는 데 그 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이산 여현 변환된 변환 계수를 시스템 클럭에 따라 래치하였다가 출력하는 변환 계수 입력부(10)와; 상기 변환 계수가 0인지 아닌지를 판단하여 제어 신호(NZ)를 출력하는 변환 계수 판단부(12); 상기 변환 계수 판단부(12)에서의 판단 결과, 상기 변환 계수가 0이 아닌 경우 해당 변환계수를 래치하여 레벨 값으로 출력하는 레벨값 출력부(14); 한 블럭의 변환 계수가 모두 처리된 경우 다른 블럭의 변환 계수를 입력하도록 제어 신호를 출력하는 블럭 제어 신호 발생부(16); 상기 변환 계수 판단부(12)와 상기 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호에 따라 현재의 값을 하나씩 증가하는 인크리먼트부(18); 상기 블럭 제어 신호 발생부(16)의 제어 신호에 따라 현재의 값을 하나씩 증가시키며, 래치한 상기 변환 계수의 갯수를 카운팅하는 카운터(20); 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호(NZ)에 따라 상기 인크리먼트부(18)에 저장된 0의 길이를 래치하여 런값으로 출력하는 런 값 출력부(22); 및 상기 변환 계수 판단부(12)의 제어 신호와 상기 카운터(20)의 출력 신호에 따라 가변 길이 부호화를 행하는데 필요한 런값과 레벨 값을 래치하도록 인에이블 신호를 발생시키는 인에이블 신호 발생부(24)로 구성된 줄-길이 부호화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 카운터(20)가 6 비트 2 진 카운터로 구현된 것을 특징으로 하는 줄-길이 부호화 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 변환 계수 입력부(10)와 상기 레벨값 출력부(14), 상기 런값 출력부(22) 및 상기 인에이블 신호 발생부(24)가 시스템의 클럭에 동기하여 동작하는 레지스터로 구현된 것을 특징으로 하는 줄-길이 부호화 장치.