KR100232182B1 - Apparatus and method for image compression of digital tv - Google Patents
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Abstract
움직임 보상된 DCT 코딩을 사용한 디티브의 영상 압축장치 및 그 방법에 관한 것으로 압축되어 전송된 비트스트림에서 디씨티 계수와 움직임 벡터를 디코딩하여 출력하는 가변 길이 디코더부와,상기 가변 길이 디코더부에서 출력된 디씨티 계수를 조날 필터링하고 남은 계수를 역양자화한 후 역 이산 코사인 변환을 수행하여 출력하는 디씨티 에러 블록 출력부와, 기준 프레임중 상기 가변 길이 디코더부에서 출력된 움직임 벡터에 따라 임의의 블록의 새로운 기준 프레임을 선택 입력하고 이 입력된 프레임의 특성에 맞게 업샘플링하는 업샘플링부와,상기 가변 길이 디코더부에서 출력된 움직임 벡터를 이용하여 상기 업샘플링부에서 출력된 블록의 움직임 보상을 수행한 후 상기 디씨티 에러블록 출력부에서 출력된 값과 가산하여 기준 프레임으로 저장 및 출력하는 움직임 보상 및 출력부로 구성되어 움직임 보상의 기준 프레임으로 사용되는 프레임을 공간 영역에서 업샘플링하여 4×4 영상을 얻어 하드웨어의 복잡도와 메모리 대역폭을 낮출 수 있고, HDTV 영상을 NTSC 모니터에서 시청 가능한 셋탑 박스나 PC에서 시청가능한 카드 형태의 제품에 적용할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a video compression apparatus and a method of a directive using a motion compensated DCT coding, and a variable length decoder for decoding and outputting DC coefficients and motion vectors in a compressed and transmitted bitstream, and outputting the variable length decoder. The DC error block output unit outputs the resultant DC filtering by performing coarse filtering, dequantizes the remaining coefficients, and performs an inverse discrete cosine transform, and an arbitrary block according to the motion vector output from the variable length decoder of the reference frame. An upsampling unit for selecting and inputting a new reference frame and upsampling according to the characteristics of the input frame, and performing motion compensation of the block output from the upsampling unit using the motion vector output from the variable length decoder After that, it is added to the value output from the DC error block output unit and stored as a reference frame. And the output motion compensation and output unit, up-sample the frame used as the reference frame for motion compensation in the spatial domain to obtain 4 × 4 images, thereby reducing hardware complexity and memory bandwidth, and viewing HDTV images on NTSC monitors. There is an effect that can be applied to the card-type products that can be viewed on the set-top box or PC.
Description
본 발명은 디지탈 티브이(Digital TV)에 관한 것으로 특히, 움직임 보상된 DCT 코딩을 사용한 디티브의 영상 압축장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to digital TV, and more particularly, to an apparatus and method for compressing a video image using motion compensated DCT coding.
현재 미국형 디지탈 TV에는 HD(High Definition)급의 엠펙 압축 및 복원이 표준으로 결정되어 있고 그외의 디지탈 TV 시장에서도 엠펙이 표준 또는 사실상의 표준으로 자리잡고 있다.Currently, high definition (MP) compression and reconstruction is a standard for US digital TVs, and the MPEG is becoming a standard or a de facto standard in other digital TV markets.
이것은 이제 서서히 기존의 NTSC 등의 아날로그 TV가 디지탈 TV로 대체되어 갈 것이라는 것을 의미한다.This means that now analog TV, such as NTSC, will gradually be replaced by digital TV.
그런데, 디지탈 TV의 핵심인 HDTV의 가격이 시장 형성 초기에는 상당히 비싸기 때문에 NTSC 방식인 아날로그 TV에서 완전한 HDTV로의 이행과정에서 SDTV(Standard Definition TV)급의 수요가 상당 기간 존재하리라고 판단된다.However, since the price of HDTV, which is the core of digital TV, is quite expensive at the beginning of market formation, SDTV (Standard Definition TV) level demand will exist for a considerable time during the transition from NTSC analog TV to full HDTV.
여기서, SDTV란 HDTV의 신호를 HD급의 모니터에 디스플레이 하는 것이 아니고, HD 신호를 다운 콘버젼해서 현재의 널리 보급되고 있는 SD급의 모니터 즉, NTSC TV에 보여주는 형태의 TV 또는 셋탑 박스(Settop Box)를 의미한다. 물론, 이 SDTV는 SDTV의 신호도 또한 수신 가능하다.Here, SDTV does not display the HDTV signal on an HD monitor, but down-converts the HD signal to present a widely available SD monitor, that is, a TV or set-top box shown on an NTSC TV. ). Of course, this SDTV can also receive signals from the SDTV.
예를 들면, 1920×1080 60㎐ 비월주사방식의 HD신호를 720×480 60㎐ 비월주사방식으로 낮추어 보여주는 것도 가능하고, 또한, 720×480 60㎐ 비월주사방식의 SD 신호는 변환없이 그냥 보여주는 것도 가능한 TV를 의미한다.For example, it is possible to reduce the 1920 × 1080 60Hz interlaced HD signal to 720 × 480 60Hz interlaced scan, and also to display the 720 × 480 60Hz interlaced SD signal without conversion. Means TV possible.
현재 대부분의 디지탈 TV 신호의 압축방식으로 가장 많이 사용되는 방법은 시간 영역에서는 움직임 보상을 이용하고, 공간 영역에서는 2차원 변환을 하여 주는 방식이다.Currently, the most widely used method of compressing digital TV signals is to use motion compensation in the time domain and two-dimensional transform in the spatial domain.
이는 하이브리드(Hybrid) 방식으로서, 움직임을 보상한 변환 부호화라고 불린다.This is a hybrid method and is called motion coding with motion compensation.
2차원 방식에는 여러 가지가 있는데 그 중에서 DCT가 가장 널리 사용되고, 최근 이루어진 표준 영상 압축 방식들, 예를 들면 H.261, MPEG-1, MPEG-2, 그랜드-얼라이언스(Grand-alliance) 방식들이 모두 이와 같은 움직임을 보상한 DCT 코딩에 그 기반을 두고 있다.There are several types of two-dimensional methods, among which DCT is the most widely used, and all recent standard video compression methods such as H.261, MPEG-1, MPEG-2, and Grand-alliance methods are all used. It is based on DCT coding that compensates for this movement.
상기 표준 영상 압축 방식들중 미국에서는 엠펙-2를 따르는 압축방식, 즉 그랜드-얼라이언스(Grand-alliance) 방식이 채택되었는데, 이 방식의 문제점은 HDTV의 신호가 스케일러블(Scalable) 하지 않다는 것이다.Among the standard video compression methods, the MPEG-2 compliant compression method, that is, a grand-alliance method, is adopted in the United States. The problem with this method is that the signal of the HDTV is not scalable.
스케일러블한 비디오 압축방식은 크게 공간적(spatial),시간적(temporal), 신호대 잡음비 범위(SNR domain)에서 적용 가능하다.Scalable video compression is applicable in large spatial, temporal, signal-to-noise ratio range (SNR domain).
SDTV를 위해서 필요로 되는 것은 공간적 범위(spatial domain)에서의 스케일러빌리티(Scalability : 가변분해능력)인데, 공간적 범위에서 스케일러블하다는 것은 HDTV 신호의 압축을 할때 SD급의 신호가 먼저 압축되고 HD급의 신호를 만들기 위한 HD 신호와 SD 신호와의 차분신호가 SD 부호에 부가되어 수신기에서는 자신의 디스플레이 크기에 맞추어서 원하는 대로의 수신이 가능한 것을 의미한다.What is needed for SDTV is scalability in the spatial domain, which means that the SD signal is first compressed when the HDTV signal is compressed. The difference signal between the HD signal and the SD signal to make a signal is added to the SD code, which means that the receiver can receive as desired according to its display size.
그런데, 그랜드 얼라이언스의 신호 형태는 스케일러블하지 않기 때문에 수신기는 HD 신호를 HD급으로 디스플레이할 때는 정해진 대로 디코딩하면 되지만 SD급으로 디스플레이할 때는 HD 신호를 SD 신호로 다운 콘버젼하여 주는 특별한 방법이 필요로 하게 된다.However, since the signal type of the Grand Alliance is not scalable, the receiver needs to decode the HD signal as determined when displaying the HD signal. However, when displaying the SD level, a special method of downconverting the HD signal to the SD signal is required. Done.
즉, HD 신호를 기존 NTSC SD급 모니터에 디스플레이 하는 경우 영상의 크기를 줄여야 한다.In other words, if the HD signal is displayed on an existing NTSC SD monitor, the size of the image should be reduced.
상기와 같은 경우 디코더는 움직임 보상과 2 차원 DCT를 엔코더에서 행한 역순으로 행하여야 올바른 영상 복원을 할 수가 있다.In this case, the decoder must perform motion compensation and two-dimensional DCT in the reverse order performed by the encoder in order to correctly restore the image.
그런데, 이와 같이 하다가 보면 필요로하는 메모리의 크기가 원래의 HD 영상만큼 필요로 하기 때문에 최근에 들어 메모리 사이즈를 줄이는 방법으로 DCT 계수를 조날 필터링해서 버리고 원하는 만큼만 IDCT 해주는 방식이 많이 사용된다.However, in this case, since the required memory size is required as the original HD video, a method of reducing the memory size in recent years, the DCT coefficients are discarded by Zona filtering, and the IDCT is used as much as desired.
이로써 요구되는 메모리의 크기가 디스플레이 하고자 하는 영상의 크기만큼만 있으면 된다. 이와 같은 경우 움직임 보상시 원래 기준된 화소값들이 존재하지 않기 때문에 움직임 보상 에러가 점점 누적되어지는 문제점이 생기게 된다.This requires only the size of memory required to be the size of the image to be displayed. In this case, since there are no original pixel values during motion compensation, a motion compensation error accumulates gradually.
상기와 같은 움직임 보상 에러가 누적되지 않고 HD 신호를 영상의 크기를 줄여 기존 NTSC SD급 모니터에 디스플레이 할 수 있는 디코더를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.A decoder capable of displaying an HD signal on an existing NTSC SD monitor by reducing the size of an image without accumulating the motion compensation error as described above will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 영상 압축을 수행하는 디티브이의 디코더의 구성을 설명하기 위한 블록도로써, 종래의 영상 압축을 수행하는 디티브이의 디코더는 압축되어 전송된 비트스트림에서 DCT 계수와 움직임 벡터(MV)들을 디코딩하여 출력하는 VLD(Variable Length Decoding)부(11)와, VLD부(11)에서 디코딩된 DCT 계수를 조날 필터링한 후 남은 계수를 역양자화하는 조날 필터링 및 역양자화부(12)와, 조날 필터링 및 역양자화부(12)에서 역양자화된 값을 역 이산 코사인 변환을 수행하여 4×4 블록으로 변환 출력하는 제 1 4×4 IDCT부(13)와, 기준 프레임들을 저장하는 프레임 메모리부(14)와, 프레임 메모리부(14)에서 출력된 기준 프레임중 VLD부(11)에서 출력된 움직임 벡터에 따라 4개의 4×4 블록을 각각 출력하는 블록 위치 결정부(15)와, 블록 위치 결정부(15)에서 출력된 4개의 4×4 블록을 DCT 및 IDCT를 수행하여 4개의 8×8로 16×16 블록을 출력하는 업샘플링(Upsampling)부(16)와, VLD부(11)에서 출력된 움직임 벡터(MV)를 이용하여 업샘플링부(16)에서 출력된 16×16 블록의 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상(Motion Compensation: 이하, MC라고 함)부(17)와, MC부(17)에서 움직임 보상된 블록을 4×4 블록으로 축소하여 출력하는 다운 샘플링부(18)와, 다운 샘플링부(18)와 제 1 4×4 IDCT부(13)에서 각각 출력된 4×4 블록을 가산하여 프레임 메모리부(14)에 출력 및 디코딩 결과를 출력하는 가산부(19)로 구성된다.1 is a block diagram illustrating a structure of a decoder of a TV receiver performing image compression according to the prior art, wherein a decoder of a TV receiver performing conventional video compression is a DCT coefficient and a motion vector in a compressed and transmitted bitstream. Variable Length Decoding (VLD)
상기 업샘플링부(16)는 블록 위치 결정부(15)에서 출력된 4개의 4×4 블록중 한 개의 4×4 블록을 각각 입력받아 이산 코사인 변환을 수행하여 출력하는 제 1, 2, 3, 4 DCT(161, 162, 163, 164)와, 제 1, 2, 3, 4 DCT(161, 162, 163, 164)에서 출력된 값을 각각 입력받아 0을 패딩(padding)하고 역이산 코사인 변환을 수행하여 8×8 블록을 출력하는 제 1, 2, 3, 4 8×8 IDCT(165, 166, 167, 168)로 구성됨에 있다.The upsampling unit 16 receives first 4 × 4 blocks of four 4 × 4 blocks output from the
또한, 상기 다운 샘플링부(18)는 MC부(17)에서 움직임 보상된 블록을 이산 코사인 변환을 수행하여 8×8 블록으로 변환 출력하는 8×8 DCT(181)부와, 8×8 DCT(181)부에서 출력된 8×8 블록을 조날 필터링하여 4×4 블록을 출력하는 조날 필터부(182)와, 조날 필터부(182)에서 필터링된 값을 역 이산 코사인 변환을 수행하여 출력하는 제 2 4×4 IDCT부(183)로 구성된다.In addition, the
이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 영상 압축을 수행하는 디티브이의 디코더의 동작을 설명하면 먼저, VLD부(11)는 입력되는 압축된 비트스트림에서 DCT 계수와 움직임 벡터를 디코딩하여 출력한다.Referring to the operation of the decoder of the DVT performing the image compression according to the prior art configured as described above, first, the
그리고, 조날 필터링 및 역양자화부(12)는 VLD부(11)에서 출력된 디코딩된 DCT 계수를 조날 필터링 및 역양자화를 수행하여 제 1 4×4 IDCT부(13)로 출력한다.In addition, the pre-join filtering and
제 1 4×4 IDCT부(13)는 역양자화된 값을 역 이산 코사인 변환을 수행한 에러 블록을 가산부(21)로 출력한다.The first
또한, 프레임 메모리부(15)는 8×8 블록 크기의 기준 프레임을 저장하고, 블록 위치 결정부(15)는 프레임 메모리부(15)에 저장된 기준 프레임과 VLD부(11)에서 출력된 움직임 벡터를 입력받아 기준 프레임중 현재 입력되고 있는 움직임 벡터가 가리키는 4개의 4×4 블록을 결정하여 업샘플링부(16)의 제 1, 2, 3, 4 DCT(161, 162, 163, 164)로 각각 출력한다.In addition, the
업샘플링부(16)의 제 1, 2, 3, 4 4×4 DCT(161, 162, 163, 164)는 각각 입력된 4×4 블록을 이산 코사인 변환을 수행한 후 각각 제 1, 2, 3, 4 8×8 IDCT(165, 166, 167, 168)로 출력된다.The first, second, third, and fourth 4 × 4
제 1, 2, 3, 4 8×8 IDCT(165, 166, 167, 168)는 각각 입력된 4×4 블록 이외의 부분에 0을 패딩(padding)하여 8×8 블록으로 만들어 MC부(17)로 출력한다.The first, second, third, and fourth 8 × 8
즉, MC부(17)는 업샘플링부(16)에서 8×8 블록이 4개인 16×16 블록이 입력된다.That is, the
상기 MC부(17)에 입력된 16×16 블록은 VLD부(11)에서 출력된 움직임 벡터에 대응되기 때문에 움직임 벡터를 스케일링(scaling)할 필요가 없다.Since the 16 × 16 block input to the
그러므로 MC부(17)는 VLD부(11)에서 출력된 움직임 벡터를 이용하여 업샘플링부(16)에서 출력된 16×16 블록의 움직임을 보상하여 다운 샘플링부(18)로 출력한다.Therefore, the
다운 샘플링부(18)의 8×8 DCT부(181)는 MC부(17)에서 움직임 보상된 값들을 이산 코사인 변환을 수행하여 8×8 블록으로 변환하고, 조날 필터부(182)를 통해 원하는 4×4 블록 이외의 부분은 제거한 후 제 2 4×4 IDCT부(183)으로 출력된다.The 8 × 8
제 2 4×4 IDCT부(183)는 조날 필터부(182)에서 필터링된 값을 역 이산 코사인 변환을 수행하여 4×4 블록을 가산부(19)로 출력하고, 가산부(19)는 제 1 4×4 IDCT부(13)와 제 2 4×4 IDCT부(183)에서 출력된 값들을 가산하여 프레임 메모리부(14)에 출력하고 동시에 디코딩 결과를 출력한다.The second
이와 같은 종래기술에 따른 디코더의 영상 압축장치는 업샘플링하기 위해서 4×4 DCT 4번과 8×8 IDCT 4번과 8×8 DCT 1번과 4×4 IDCT 1번을 수행하여 하드웨어의 복잡도가 높은 DCT를 모두 10번이나 수행하므로 직접 하드웨어에서 구현하기는 상당히 어려운 문제점이 발생된다.The image compression apparatus of the decoder according to the prior art performs 4 × 4 DCT 4 and 8 × 8 IDCT 4 and 8 × 8 DCT 1 and 4 × 4 IDCT 1 to upsample the complexity of the hardware. Since all 10 high DCTs are performed, this can be difficult to implement directly in hardware.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 하드웨어의 복잡도를 낮추는 디티브의 영상 압축장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a video compression apparatus and a method of a dive, which reduces the complexity of hardware.
본 발명에 따른 디티브의 영상 압축장치 및 그 방법의 특징은 모든 움직임 보상의 기준 프레임으로 사용되는 프레임의 업샘플링을 공간 영역에서 수행하는데 있다.A feature of the dive image compression device and method thereof according to the present invention is to perform upsampling of a frame used as a reference frame for all motion compensation in a spatial domain.
이와 같이 공간 영역에서 수행하기 위한 본 발명에 따른 디티브의 영상 압축장치의 특징은 기준 프레임중 가변 길이 디코더부에서 출력된 움직임 벡터에 따라 임의의 블록의 새로운 기준 프레임을 선택 입력하고 이 입력된 프레임의 특성에 맞게 업샘플링하는 업샘플링부와, 가변 길이 디코더부에서 출력된 움직임 벡터를 이용하여 상기 업샘플링부에서 출력된 블록의 움직임 보상을 수행한 후 디씨티 에러블록과 가산하여 기준 프레임으로 저장 및 출력하는 움직임 보상 및 출력부로 구성됨에 있다.As described above, the feature of the image compression apparatus of the dive according to the present invention for performing in the spatial domain is to select and input a new reference frame of an arbitrary block according to the motion vector output from the variable length decoder of the reference frame. Up-sampling unit up-sampling according to the characteristics and the motion vector output from the variable-length decoder unit performs motion compensation of the block output from the up-sampling unit and adds it to the DC error block to store as a reference frame And an output motion compensation and output unit.
또한, 본 발명에 따른 디티브의 영상 압축장치의 또 다른 특징은 업샘플링부가 기준 프레임중 가변 길이 디코더부에서 출력된 움직임 벡터에 따라 8×8 블록을 출력하는 블록 결정부와, 상기 블록 결정부에서 출력된 8×8 블록을 입력받아 수직과 수평 방향의 복잡도에 의해 특성을 분류하는 매크로블록 분류부와, 상기 매크로블록 분류부에서 분류된 값에 따라 공간적 보간의 차수를 결정하는 보간 결정부와, 상기 보간 결정부에서 결정된 차수에 따라 보간을 수행하여 업샘플링된 프레임을 출력하는 공간적 보간부로 구성됨에 있다.In addition, another feature of the video compression apparatus of the dive according to the present invention is a block determination unit for outputting an 8 × 8 block according to the motion vector output from the variable length decoder unit of the reference frame, the block determination unit A macroblock classifier for classifying characteristics based on the complexity of the vertical and horizontal directions by receiving the 8 × 8 block output from the interpolator, and an interpolation determiner for determining the order of spatial interpolation according to the values classified by the macroblock classifier; And a spatial interpolation unit outputting the upsampled frame by performing interpolation according to the order determined by the interpolation determining unit.
또한, 본 발명에 따른 디티브의 영상 압축방법의 특징은 업샘플링을 기준 프레임중 상기 출력된 움직임 벡터에 따라 8×8 블록을 결정하여 출력하는 단계와, 상기 결정된 8×8 블록을 입력받아 수직과 수평 방향의 복잡도에 의해 특성을 분류하는 단계와, 상기 분류된 값에 따라 공간적 보간의 차수를 결정하는 단계와, 상기 결정된 차수에 따라 보간을 수행하여 업샘플링된 프레임을 출력하는 단계로 이루어져 움직임 보상을 공간 영역에서 처리할 때 발생하는 메모리 대역폭의 증가와 고속의 메모리 사용을 하지 않고 메모리의 대역폭을 낮출 수 있는데 있다.In addition, the feature of the image compression method of the dive according to the present invention is the step of determining and outputting the 8 × 8 block according to the output motion vector of the up-sampling in the reference frame, and receives the determined 8 × 8 block vertical And classifying the characteristics by the horizontal and horizontal complexity, determining the order of spatial interpolation according to the classified values, and outputting the upsampled frame by performing interpolation according to the determined order. It is possible to lower the memory bandwidth without increasing the memory bandwidth and using the high speed memory when the compensation is processed in the spatial domain.
도 1은 종래 기술에 따른 영상 압축을 수행하는 디티브이의 디코더의 구성을 설명하기 위한 블록도1 is a block diagram for explaining a configuration of a decoder of a TV unit performing image compression according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 영상 압축을 수행하는 디티브이의 디코더의 구성을 설명하기 위한 블록도FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a decoder of a TV receiver performing image compression according to the present invention. FIG.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : VLD부 22 : 조날 필터링 및 역양자화부21: VLD part 22: Jonal filtering and dequantization part
23 : 4×4 IDCT부 24 : 프레임 메모리부23: 4 × 4 IDCT section 24: frame memory section
25 : 블록 결정부 26 : 업샘플링부25: block determination unit 26: upsampling unit
27 : 움직임 보상부 28 : 가산부27: motion compensator 28: adder
261 : 매크로블록 분류부 262 : 보간 결정부261: macroblock classification unit 262: interpolation determination unit
263 : 공간적 보간부263: Spatial Interpolator
이하, 본 발명에 따른 디티브의 영상 압축장치 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a description will be given of an image compression apparatus and a method thereof according to the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 영상 압축을 수행하는 디티브이의 디코더의 구성을 설명하기 위한 블록도로써, 본 발명에 따른 디티브이의 디코더는 압축되어 전송된 비트스트림에서 DCT 계수와 움직임 벡터(MV)들을 디코딩하여 출력하는 VLD(Variable Length Decoding)부(21)와, VLD부(21)에서 디코딩된 DCT 계수를 조날 필터링한 후 남은 계수를 역양자화하는 조날 필터링 및 역양자화부(22)와, 조날 필터링 및 역양자화부(12)에서 역양자화된 값을 역 이산 코사인 변환을 수행하여 4×4 블록으로 변환 출력하는 제 1 4×4 IDCT부(23)와, 기준 프레임들을 저장하는 프레임 메모리부(24)와, 프레임 메모리부(24)에서 출력된 기준 프레임중 VLD부(21)에서 출력된 움직임 벡터에 따라 8×8 블록을 출력하는 블록 결정부(25)와, 블록 결정부(25)에서 출력된 8×8 블록의 기준 프레임을 특성에 따라 업샘플링하는 업샘플링부(26)와, VLD부(21)에서 출력된 움직임 벡터(MV)를 이용하여 업샘플링부(26)에서 출력된 16×16 블록의 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상(Motion Compensation: 이하, MC라고 함)부(27)와, 움직임 보상부(27)에서 출력된 값과 4×4 IDCT부(23)에서 출력된 값을 가산하여 프레임 메모리부(24)에 출력 및 디코딩 결과를 출력하는 가산부(28)로 구성된다.FIG. 2 is a block diagram illustrating the structure of a decoder of a DVD which performs image compression according to the present invention. The decoder of the DB according to the present invention is a DCT coefficient and a motion vector (MV) in a compressed and transmitted bitstream. VLD (Variable Length Decoding)
상기 업샘플링부(26)는 블록 결정부(25)에서 출력된 8×8 블록을 입력받아 수직과 수평 방향의 복잡도에 의해 특성을 분류하는 매크로블록 분류부(261)와, 매크로블록 분류부(261)에서 분류된 값에 따라 공간적 보간의 차수를 결정하는 보간 결정부(262)와, 보간 결정부(262)에서 결정된 차수에 따라 보간을 수행하여 업샘플링된 프레임을 출력하는 공간적 보간부(263)로 구성된다.The
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 디티브의 영상 압축장치의 동작 설명 및 영상 압축방법을 설명한다.The operation description and the video compression method of the dive image compression device according to the present invention configured as described above will be described.
도 2의 VLD부(21)와 조날 필터링 및 역양자화부(22)와 4×4 IDCT부(23)와 프레임 메모리부(24) 및 움직임 보상부(27)의 동작은 도 1의 종래기술에 대한 디코더에서 설명한바와 동일하고, 움직임 보상을 공간 영역에서 수행하기 위한 업샘플링을 살펴본다.The operations of the
먼저, 블록 결정부(25)는VLD부(21)에서 출력된 움직임 벡터를 이용하여 프레임 메모리부(24)에서 출력된 한 화면에 해당하는 기준 프레임중 화면 중앙에서 좌우상하로 8×8 매크로블록을 업샘플링부(26)의 매크로블록 분류부(261)로 출력한다.First, the
매크로블록 분류부(261)는 입력된 매크로블록의 특성에 따라 분류한다. 일예로 수평과 수직방향의 복잡도에 의해 분류한다.The
여기서, 매크로블록의 분류의 수는 증가 또는 감소시킬 수 있다.Here, the number of classification of macroblocks can be increased or decreased.
즉, 각 방향으로 인접한 화소와의 차의 평균을 구해서 이를 정해진 기준치에 따라서 분류하거나 에지(Edge) 검출 결과나 또는 인접 화소와의 차의 절대치 등도 사용 가능하다.That is, the average of the difference between adjacent pixels in each direction can be obtained and classified according to a predetermined reference value, the edge detection result, or the absolute value of the difference between adjacent pixels can also be used.
그리고, 상기 분류할 때 사용되는 값들인 판단 기준치는 미리 정해진 값들을 사용할 수 있고, 프레임에 따라서 바꿀 수 있다.The determination reference values, which are values used in the classification, may use predetermined values and may be changed according to frames.
보간 결정부(262)는 매크로블록 분류부(261)에서 분류된 값에 따라서 공간적 보간의 차수를 구한다. 여기서 수평과 수직방향을 각각 분리하여 구한다.The
상기 수평과 수직방향으로 각각 구해진 공간적 보간의 차수에 따라 보간을 수행해서 업샘플링된 프레임을 움직임 보상부(27)로 출력한다.Interpolation is performed according to the spatial interpolation orders obtained in the horizontal and vertical directions to output the upsampled frame to the
예를들면 매크로블록 분류부(261)에서 수평방향으로 분류된 값의 보간 차수가 2인 경우 1/2[1,1]으로 보간을 수행하고, 4인 경우 1/8[1,3,3,1]으로 보간을 수행한다.For example, in the
즉, 매크로블록 분류부(261)에서 수평방향으로 분류된 값의 보간 차수가 2인 경우
여기서, X1는 보간하고자 하는 화소의 좌측 화소값이고 X2는 보간하고자 하는 화소의 우측 화소값이다. 그리고, X3, X4는 보간하고자 하는 화소의 좌측의 첫 번째와 두 번째 화소값이고 X5, X6은 보간하고자 하는 화소의 우측의 첫 번째와 두 번째 화소값이다.Here, X1 is a left pixel value of the pixel to be interpolated and X2 is a right pixel value of the pixel to be interpolated. X3 and X4 are first and second pixel values on the left side of the pixel to be interpolated, and X5 and X6 are first and second pixel values on the right side of the pixel to be interpolated.
상기 공간 보간의 차수와 보간으로 사용되는 계수는 변경 가능하다.The order of the spatial interpolation and the coefficient used for interpolation can be changed.
본 발명에 따른 디티브의 영상 압축장치 및 그 방법은 움직임 보상의 기준 프레임으로 사용되는 프레임을 공간 영역에서 업샘플링하여 4×4 영상을 얻어 하드웨어의 복잡도와 메모리 대역폭을 낮출 수 있다.The image compression apparatus and method of the dive according to the present invention can reduce the complexity of the hardware and the memory bandwidth by up-sampling a frame used as a reference frame for motion compensation in a spatial domain to obtain a 4x4 image.
또한, HDTV 영상을 NTSC 모니터에서 시청 가능한 셋탑 박스나 PC에서 시청가능한 카드 형태의 제품에 적용할 수 있고, HDTV에 적용하여 HDTV 신호를 PIP(Picture-In-Picture) 형태나 여러개의 채널을 동시에 보여주는 멀티-채널 디스플레이에 적용가능한 효과가 있다.In addition, HDTV video can be applied to a set-top box that can be watched on an NTSC monitor or a card type that can be viewed on a PC.It can be applied to HDTV to show HDTV signals in picture-in-picture or multiple channels simultaneously. There is an effect applicable to multi-channel displays.
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