KR100234311B1 - 영상 데이터 부호화방법 및 그 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명의 영상 데이터 부호화방법은 DCT블럭의 각 영역내의 계수를 대표 양자화 스텝사이즈들에 의해 양자화하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산하고, 이 계산된 부호량을 조합하여 복수개의 실제 양자화기에 의한 양자화 스텝사이즈에 따라 양자화할 경우의 부호량을 세그먼트 단위로 예측해서 목표 부호량에 가장 근접한 실제 양자화기에 대응하는 기준 양자화번호를 선택한다. 이 선택된 기준 양자화 번호에 대응하는 양자화번호를 세그먼트 단위로 각 매크로블럭마다 동일한 양자화 번호를 할당한 후, DCT블럭 단위로 클래스번호를 조절하여 부호량을 조절한다.

Description

영상 데이터 부호화방법 및 그 회로

본 발명은 영상 데이터 부호화방법 및 그 회로에 관한 것으로, 특히 고정된 기록영역에 보다 많은 압축된 데이터를 기록하여 재생화질을 향상시키기 위하여 목표 부호량에 근접하는 양자화 스텝사이즈를 생성해서 부호량을 조절하는 방법 및 그 회로에 관한 것이다.

최근 디지털 영상장치, 예컨대 디지털 비디오 카세트 레코더(DVCR), 고해상도 텔레비젼(HDTV), 디지털 비디오 카메라, 화상전화기 및 비디오 폰 등에서 영상신호를 디지털 데이터로 처리할 시 영상 압축기술이 사용되고 있다.

영상 데이타 압축 표준화방법인 MPEG(Moving Picture Engineering Group)에서 제안하고 있는 영상 압축기술들은 압축된 부호량이 화면복잡도에 따라 가변적이어서, 화면 편집 및 고속 탐색과 같은 특수기능을 위하여 부호량이 고정된 압축결과를 필요로 하며 디지털 영상신호를 테이프에 기록 및 재생하는 디지털 비디오 카메라나 DVCR에서는 사용하지 못하고 있다. 따라서, 이러한 고정된 압축결과는 필요로 하는 시스템에 적합한 압축방식이 표준안으로 채택되었으며, 이는 1994년 5월 HD-digital VCR conference에서 채택된 "Specification of Digital VCR for consumer use"에 개시되어 있다.

상기 채택된 압축방식은 가변장 부호화를 사용하므로 매 프레임마다 일정수(525 line/60 field 시스템에서는 10개, 625 line/50 field 시스템에서는 12개)의 비디오 트랙에 압축된 데이터를 기록하기 위해서는 할당된 기록영역에 보다 더 많은 양의 압축데이터를 기록하는냐가 재생화질을 결정지었다.

또한, 프레임 단위의 기록과 고속 탐색기능 등으로 인하여 소정수의 매크로블럭으로 구성되는 하나의 세크먼트 단위로 가변장 부호화를 수행하여 남는 데이터가 있으면 강제로 제거하여 비트량을 고정하고 있다. 세그먼트 단위는 프레이에 비하여 상대적으로 그 사이즈가 작으므로 고속탐색시 성능은 좋지만 화질 측면에서는 압축효율이 떨어진다.

따라서, 화질의 향상은 주어진 영역에 최대한으로 압축된 데이터를 기록하는 것에 비례하므로 압축된 데이터가 고정된 부호량에 접근하기 위한 양자화 스텝사이즈의 선택이 무엇보다 중요하다. 상기 양자화 스텝사이즈는 DCT블럭의 2비트의 클래스정보, DCT블럭에서 각 화소의 위치에 따른 2비트의 영역정보와 4비트의 양자화 번호에 의한 조합으로 1, 2, 4, 8 또는 16중 하나가 정해지고, 양자화는 상기 정해진 양자화 스텝사이즈로 해당화소를 나누는 방법으로 행해졌다. 또한, 종래의 디지털 자기 기록재생장치에서는 각 매크로블럭 단위로 양자화번호를 나타내는 4비트의 영역이 할당되어 있어서 양자화번호는 매크로블럭마다 서로 다르게 부여되었다.

본 발명의 목적은 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈들에 의해 양자화하여 DCT블럭의 각 영역별 부호량을 계산해서 목표 부호량에 가장 근접한 양자화 스텝사이즈를 효율적으로 생성하는 영상 데이터 부호화방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 목표 부호량에 가장 근접한 양자화 번호를 검출해서 세그먼트의 각 매크로블럭에 동일하게 부여한 후 DCT블럭단위로 클래스를 조절하는 영상 데이터 부호화방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 압축된 데이터를 고정된 기록영역에 기록하는 디지털 기록재생장치에 있어서 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈들에 의해 양자화하여 DCT블럭의 각 영역별 부호량을 계산하여 목표 부호량에 가장 근접한 양자화번호를 검출해서 세그먼트의 각 매크로블럭에 동일하게 부여하는 영상 데이터 부호화회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 세그먼트의 각 매크로블럭에 동일한 양자화번호를 부여한 후 DCT블럭단위로 클래스를 조절하는 영상 데이터 부호화회로를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 부호화방법은 입력되는 영상신호를 이산여현변환(DCT)블럭들로 분할하고, 각 DCT블럭의 DCT계수를 양자화번호, 영역번호와 클래스번호로 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화하고 양자화된 DCT계수를 가변장 부호화해서 부호화블럭 단위로 부호량을 고정하는 부호화방법에 있어서; (a) 소정수의 영역으로 분할된 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화된 DCT계수를 다단게로 가변장 부호화하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 다단계로 가변장 부호화된 DCT계수를 입력하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산해서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 출력하는 단계; (d) DCT블럭의 각 영역에 대해 실제 양자화 스텝사이즈를 갖는 복수개의 실제 양자화기에 대한 기준 양자화번호를 부여하는 단계; (e) 상기 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 조합하여 상기 복수개의 실제 양자화기의 부호량을 상기 부호화블럭 단위로 예측해서 예측된 부호량을 출력하는 단계; 및 (f) 상기 에측된 부호량이 목표 부호량에 가장 근접할 때의 실제 양자화기에 대한 상기 기준 양자화번호를 검출해서 이에 대응하는 상기 양자화 번호를 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 부호화방법은 상기 (f)단계를 진행한 후 상기 (e)단계에서 예측된 부호량이 목표 부호량을 초과하지 않으면서 예측된 부호량이 최대값을 갖도록 DCT 블럭 단위로 클래스번호를 조절하는 단계(g)를 더 포함함을 특징으로 하고 있다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 부호화회로는 입력되는 영상신호를 이산여현변환(DCT)블럭들로 분할하고, 각 DCT블럭의 DCT계수를 양자화번호, 영역번호와 클래스번호로 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화하고 양자화된 DCT계수를 가변장 부호화해서 부호화블럭 단위로 부호량을 고정하는 부호화회로에 있어서: 소정수의 영역으로 분할된 DCT블럭의 각 영역의 계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화하여 다단계로 양자화된 DCT계수를 출력하는 다단계 양자화수단; 상기 다단계로 양자화된 DCT계수를 다단계로 가변장 부호화하여 다단계로 가변장 부호화된 데이터를 출력하는 다단계 부호화수단; 상기 다단계로 가변장 부호화된 데이터를 입력하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산해서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 출력하는 계산수단; 상기 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 조합하여 DCT블럭의 각 영역에 대해 실제 양자화 스텝사이즈를 갖는 복수개의 실제 양자화기에 대한 부호량을 부호화블럭 단위로 예측해서 예측된 부호량과 실제 양자화기들의 부호량을 출력하는 예측수단; 및 상기 예측된 부호량이 목표 부호량에 가장 근접할 때의 실제 양자화기에 대한 기준 양자화번호를 검출하고, 이 기준 양자화번호에 대응한 상기 양자화번호를 출력하는 검출수단을 포함함을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 부호화회로는 상기 예측수단으로부터 출력되는 예측된 부호량에 목표 부호량을 초과하지 않으면서 예측된 부호량이 최대값을 갖도록 DCT 블럭 단위로 클래스번호를 조절하는 조절수단을 더 포함함을 특징으로 하고 있다.

제1도는 일반적인 디지털 자기 기록재생장치의 블럭도이다.

제2도는 제1도에 도시된 부호화회로에 입력되는 영상 데이터의 구조이다.

제3도는 하나의 매크로블럭에 대한 압축데이터의 정렬형태이다.

제4도는 본 발명에 의한 영상 데이터 부호화회로의 블럭도이다.

제5도는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도시한 양자화 스텝사이즈를 선택하는 테이블이다.

제6도는 DCT블럭의 구획된 영역을 도시된 도면이다.

제7도는 제4도에 도시된 양자화 정보 선택기의 세부블럭도이다.

제8도는 대표 양자화 스텝사이즈를 갖는 대표 양자화기를 설명하기 위한 도면이다.

제9도는 영역별 부호량을 산출하기 위해서 심볼을 구성하는 예를 보인 도면이다.

제10도는 실제 양자화 스텝사이즈를 갖는 실제 양자화기를 설명하기 위한 도면이다.

도 1은 일반적인 디지털 자기 기록재생장치의 블럭도이다. 도 1에 있어서, 입력 영상신호는 아날로그-디지털(A/D) 변환기(102)에서 디지털 데이터로 변환하고, 부호화회로(104)에서 부호량을 줄이기 위하여 디지털 데이터를 압축하고, 기록회로(106)에서 압축된 데이터를 기록테이프상의 정해진 영역에 기록하기 위해서 소정의 기록포맷에 따라 재배열해서 오류정정부호화하고, 오류정정부호화된 데이터를 변조해서 변조된 신호를 기록헤드(도시되지 않음)에 의해 테이프(T)상에 기록한다.

재생시는 기록의 역순으로서 수행되는 데, 검출회로(108)에서는 테이프(T)상에 기록된 신호를 재생헤드(도시되지 않음)에 의해 재생해서 복조하고, 복조된 신호를 오류정정복호화한 후 복호화회로(110)에서 이 오류정정복호화된 데이터를 원래의 데이터로 복호화하고, 디지털-아날로그(D/A) 변환기(112)에서 복호화된 데이터를 아날로그신호로 변환해서 디스플레이(도시되지 않음)에 출력한다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 부호화회로(104)에 입력되는 영상 데이터의 구조를 도시하고 있다. 도 2a는 4 : 2 : 2포맷을 갖는 입력 디지털 영상이고, 이 영상은 압축부호화를 위하여 DCT블럭, 매크로블럭 및 세그먼트블럭 등으로 구획된다. 여기서, 4 : 2 : 2 포맷은 한 화면에 대해 휘도신호 Y(가로 : 720화소, 세로 : 480화소), 2개의 색차신호 Cr과 Cb(가로 : 360화소, 세로 : 480화소)로 이루어진다.

DCT블럭은 이산여현변환을 위한 단위로서, 8×8단위의 화소로 구성되며, 도 2b에 도시된 바와 같이 하나의 매크로블럭은 4개의 휘도성분의 DCT블럭과 2개의 색차성분의 DCT블럭으로 구성되어 있다. 이 매크로블럭을 5개를 조합해서 도 2c에 도시된 바와 같이 하나의 세그먼트를 구성한다. 도 3은 하나의 매크로블럭에 대한 압축데이터의 재배치된 형태를 나타내고 있다. 도 3에 있어서, 하나의 매크로블럭에 대해 4개의 휘도성분(Y)의 각 DCT블럭의 부호길이는 14바이트씩 할당되고, 색차신호들(Cr, Cb)의 각 DCT블럭의 부호길이는 각각 10바이트식 할당되어 76바이트의 데이터 블럭으로 재배열된다. 부호화회로(104)에서 가변장 부호화를 수행하면 DCT블럭은 그 부호량이 일정하지 않고 입력 영상신호의 특성에 따라 비트수가 가변된다. 디지털 자기 기록재생장치는 프레임 단위의 편집이나 고속탐색 등의 특수기능 때문에 독립적인 복호화 기능단위를 가능한 짧게 가져가야 하기 때문에 세그먼트 단위로 부호량이 고정되는 제한이 있다. 따라서, 가변장 부호화과정을 거친 데이터는 도 3에 도시된 바와 같은 포맷에 따라 재배치되어 기록되고 남는 데이터가 있으면 이웃 매크로블럭에 기록될 수 있거나 제거될 수도 있다. 보다 상세하게는, 도 3에 도시된 바와 같은 각 고정영역에 해당하는 휘도성분과 색차성분 데이터를 팻킹(packing)하여 기록하고, 남는 데이터가 있으면 모아 두었다가 하나의 매크로블럭에 대해 재배치가 끝나면 빈 곳에 남는 데이터를 채워넣는다. 이렇게 하여 5개의 매크로블럭마다 상기 과정을 수행한 후에도 남는 데이터가 있고 빈 공간이 세그먼트 전체에 걸쳐 있으면 마져 채워넣고, 빈 공간이 없으면 남는 데이터를 제거한다.

도 4는 본 발명에 의한 영상 데이터 부호화회로의 블럭도로서, 도 1에 도시된 부호화회로(104)에 적용될 수 있다. 도 4에 있어서, 블럭화기(202)에서는 입력되는 영상신호의 정보량을 균일하게 하기 위하여 소정 형태로 셔플링을 수행하고, 휘도성분(Y)의 4개의 DCT블럭과 색차성분들(Cr, Cb)의 2개의 DCT블럭으로 구성된 매크로블럭을 구성하고, 화면의 소정의 위치에 있는 매크로블럭을 5개 모아서 하나의 세그먼트를 구성한다.

직교변환부호화기(204)에서는 블록화기(202)로부터 출력되는 데이터를 8×8크기의 DCT블럭 단위로 이산여현변환을 수행해서 압축하고, 직교변환부호화기(204)로부터 출력되는 DCT계수들은 양자화 정보 선택기(206)에 출력됨과 동시에 양자화 정보가 생성될 때까지 버퍼(208)에 저장된다. 양자화기(210)에서는 버퍼(208)에 저장된 DCT계수를 양자화 정보 선택기(206)에서 선택된 양자화 정보에 의해 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화를 수행한다.

연속장 부호화기(212)에서는 양자화된 DCT계수들을 지그재그스캔하여 양자화된 AC계수를 run과 amp로 표현되는 (run, amp)로 부호화한다. 여기서, run은 연속적으로 "0"이 되는 양자화된 AC계수의 수를 말하며, amp는 연속적으로 "0"이 되는 AC계수 직후의 절대값을 말하고, (run, amp)를 심볼라고 칭한다.

가변장 부호화기(214)에서는 연속장 부호화기(212)로부터 출력되는 (run, amp)로 표현되는 심볼을 가변장 코드로 변환한다. 가변장 부호화된 데이터는 데이터 배열기(216)에서 도 3에 도시된 바와 같은 포맷에 따라 재배열된다. 부가적으로, 양자화기(210)로부터 출력되는 DCT계수중 AC계수에 대해서만 가변장 부호화하고 DC계수는 -255 -255를 표현할 수 있는 9비트의 고정길이 부호이다.

고정된 부호량에 가장 근접하게 압축하여 기록재생한 영상신호는, 압축한 데이터량이 고정된 부호량보다 많아서 남은 데이터를 강제로 제거하여 기록재생한 영상신호보다 또는 고정된 부호량보다 많이 모자라게 압축한 경우 기록재생한 영상신호보다 화질이 좋으므로 이러한 부호량 조절에 영향을 미치는 양자화과정에서 사용되는 양자화 스텝사이즈의 생성이 중요하다는 것을 알 수 있다.

먼저, 종래의 양자화 스텝사이즈는 매크로블럭 단위로 부여되는 4비트의 양자화번호와 DCT블럭마다 할당되는 2비트의 클래스정보(class) 그리고 DCT블럭의 영역정보에 의하여 양자화 스텝사이즈가 1, 2, 4, 8, 16중의 하나로 정해진다. 여기서, 양자화번호(QNO)는 도 5에 도시된 바와 가이 0에서 15까지 16개로 주어지며, 영역정보는 도 6에 도시된 바와 같이 DCT 블럭의 각 화소 위치에 따라 4개의 영역번호(0, 1, 2, 3) 중 하나가 된다. 또한, 클래스정보는 DCT블럭 단위로 아래 표 1에 정의된 4개의 클래스번호(0, 1, 2, 3) 중 하나가 된다.

예를 들어, 양자화번호가 7이고, DCT블럭의 클래스정보가 2이며 영역정보는 3에 속하는 픽셀들은 도 5에 도시된 바와 같이 8의 값으로 나누어지게 된다. 이러한 과정이 DCT블럭의 모든 픽셀에 대하여 수행되어 양자화가 이루어진다. 그리고, 매크로블럭 단위로 양자화번호를 나타내는 4비트의 영역이 할당되어 있고, 압축된 데이터를 기록하기 전에 양자화번호의 정보를 기록하며, 양자화번호가 매크로블럭마다 달리 기록되었다.

여기서, 손실있는 압축 방법인 양자화과정에서 가변적인 요소는 양자화번호와 클래스정보가 되며 영역은 고정된다. 따라서, 양자화번호와 클래스번호의 효율적인 선택에 의하여 그 시스템의 성능이 좌우되므로 본 발명은 양자화번호와 클래스번호를 목표부호량에 가장 근접하게 효율적으로 선택하므로서 부호량을 조절하고 화질을 개선할 수 있도록 한 것이다. 그렇게 하기 위해서, 본 발명에서는 5개의 매크로블럭으로 구성된 하나의 세그먼트에 하나의 동일한 양자화번호만 할당하며 각각의 매크로블럭의 양자화번호 영역에는 같은 정보가 기록된다. 그리고 DCT블럭마다 할당되는 클래스정보는 양자화번호의 선정과정후에 재조정되는 데 그 기준은 목표부호량과 실제부호량에 따라 결정된다.

도 7은 도 4에 도시된 양자화 정보 선택기(206)의 상세블럭도이다. 도 7에 있어서, 다단계 양자화기(218)는 5개의 대표 양자화기가 병렬로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 직교변환부호화기(204)로부터 출력되는 DCT계수를 5가지 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 병렬로 양자화한다. 5개의 대표 양자화기는 도 8에 도시된 바와 같이 DCT블럭의 4개의 각 영역이 1, 2, 4, 8 또는 16의 대표 양자화 스텝사이즈가 동일하게 설정되며 이 5개의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 DCT계수를 다단계로 양자화한다.

즉, 다단계 양자화기(218)의 첫 번째 대표 양자화기에서는 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈 "1"로 양자화하고, 두 번째 대표 양자화기에서는 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈 "2"로 양자화하고, 세 번째 대표 양자화기에서는 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈 "4"로 양자화하고, 네 번째 대표 양자화기에서는 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈 "8"로 양자화하고, 다섯 번째 대표 양자화기에서는 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈 "16"으로 양자화한다.

다단계 연속장 부호화기(220)에서는 다단계 양자화기(218)로부터 출력되는 다단계로 양자화된 DCT계수를 각 DCT 영역별로 (run, amp)로 표현되는 심볼로 부호화한다. 여기서, 도 9에 도시된 바와 같이 각 영역의 끝부분의 연속 영(run)을 다음 영역으로 이원하여야만 다단계 부호량 계산기(224)에서 DCT블럭의 각 영역마다 산출할 수 있다. 즉, 두 번째, 세 번째, 네 번째 영역의 각 첫 번째 심볼은, 이전 영역의 마지막 제로(LRN)와 현재 영역의 첫 번째 제로(FRN)의 합이 run이 되므로 이어지는 amp와 함께 구성되며, 도 9에 도시된 점선으로 구획된 영역이 하나의 심볼이 된다.

다단계 가변장 부호화기(222)에서는 다단계 연속장 부호화기(220)로부터 출력되는 다단계로 연속장 부호화된 데이터를 가변장 코드로 부호화한다. 다단계 부호량 계산기(224)에서는 5개의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화된 DCT블럭의 각 영역마다 부호량을 산출한다. 실제 부호량 예측기(226)에서는 다단계 부호량 계산기(224)에서 산출된 5가지 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 DCT블럭의 각 영역별 부호량을 조합하여 도 10에 도시된 바와 같이 9개의 실제 양자화기에 의해 양자화할 경우의 부호량을 부호량 고정단위인 세그먼트 단위로 예측한다. 여기서, DCT블럭의 각 영역별 부호량을 조합한다는 것은, 도 5에 도시된 양자화스텝사이즈를 선택하는 표준테이블로부터 각 영역의 양자화스텝사이즈가 동일한 것에 동일한 기준 양자화번호(QID)를 지정하는 것을 말한다. 따라서, 도 5에 도시된 테이블에서 알 수 있듯이 DCT블럭마다 영역은 고정되어 있으므로 양자화번호와 클래스정보에 따라 만들어질 수 있는 실제 양자화기는 도 10에 도시된 바와 같이 총 9개로서, 9개의 실제 양자화기에는 0에서 8까지의 기준 양자화번호(QID)가 부여된다. 이 실제부호량 예측기(226)에서는 9개의 실제 양자화기에 의한 세그먼트단위로 예측된 부호량 뿐만 아니라 9개의 실제 양자화기에 따른 DCT블럭의 부호량을 저장하고 있다.

기준 양자화번호 검출기(228)에서는 실제 부호량 예측기(226)로부터 출력되는 9가지의 실제 양자화기에 의한 세그먼트 단위의 예측된 부호량과 세그먼트 단위의 목표 부호량과 비교하여 목표 부호량에 가장 근접한 결과를 가져오는 기준 양자화번호(QID)를 검출해서 이에 대응하는 양자화번호(QNO)를 도 4에 도시된 양자화기(210)에 출력하고, 검출된 기준 양자화번호(QID)는 클래스 조절기(230)에 출력한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 기준 양자화번호(QID)에는 대응되는 실제 양자화번호(QNO)가 있고, 이 기준 양자화번호(QID)는 클래스 2를 기준으로 한 값이다. 예를 들어, 기준 양자화번호 2에 대응하는 양자화번호(QNO)는 13과 12가 있으나 큰 값을 선택해야만 클래스를 3이나 1로 했을 때 양자화 스텝사이즈가 변한다.

따라서, 본 발명에서는 5개의 대표 양자화기에 의해 양자화하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산하고, 이 계산된 부호량을 조합하여 9개의 실제 양자화기에 의한 부호량을 세그먼트 단위로 예측해서 예측된 부호량이 목표 부호량을 넘지 않는 최대의 부호량을 출력하는 실제 양자화기의 기준 양자화번호(QID)를 검출해서 이에 대응하는 양자화번호(QNO)를 출력한다.

한편, 예측된 부호량이 목표부호량보다 초과하지 않는 범위에서 세그먼트단위로양자화번호(QNO)가 선정된 후 예측된 부호량을 목표 부호량에 근접시키기 위해서 DCT블럭단위로 클래스를 조절하게 된다. 즉, 클래스 조절기(230)에서는 기준 양자화번호 검출기(228)에서 검출된 기준 양자화번호(QID)를 입력하여 실제 부호량 예측기(226)로부터 출력되는 검출된 기준 양자화번호(QID)에 대한 DCT블럭의 부호량과 기준 양자화번호(QID)보다 하나 작은 기준 양자화번호(QID-1)에 대한 DCT블럭의 부호량과의 차이값을 예측된 부호량에 가산해서 가산한 결과가 목표 부호량을 넘지 않을 때 세그먼트내의 첫 번째 DCT블럭부터 초기 클래스번호보다 작게 조절하여 예측된 부호량이 목표 부호량을 넘지 않는 범위까지 클래스번호를 조절한다. 여기서, DCT블럭의 초기 클래스값은 2로 되어 있지만 DCT블럭의 계수들이 소정값이상(화면이 복잡할 때)일 때 초기 클래스값을 3으로 설정할 수도 있다. 또한, 클래스 값 "0"은, 기준 양자화번호 "0"에 해당하는 양자화 스텝사이즈 즉, DCT블럭의 각 영역을 "1"로만 양자화하는 경우가 양자화번호(QNO) 9에서 15까지 중복되므로 하드웨어의 단순화를 위해서 생략하여 1, 2, 3의 값만을 DCT블럭의 클랙스정보로 사용한다.

도 4에서 도시된 양자화기(210)에서는 기준 양자화번호 검출기(228)로부터 출력되는 양자화번호(QNO)와 클래스 조절기(230)로부터 출력되는 클래스정보, DCT계수의 위치에 따른 영역정보에 따라 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 버퍼(208)에 저장된 DCT계수를 양자화한다.

본 발명의 부호화방법 및 그 회로는 DCT계수를 대표 양자화 스텝사이즈들에 의해 양자화하여 양자화된 DCT블럭의 각 영역별 부호량을 계산하여 목표 부호량에 가장 근접한 양자화번호를 검출해서 세그먼트내의 각 매크로블럭에는 동일한 양자화번호를 설정한 후 DCT블럭의 클래스번호를 조절하여 효율적인 양자화를 수행함으로서 화질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (23)

1. 입력되는 영상신호를 이산여현변환(DCT)블럭들로 분할하고, 각 DCT블럭의 DCT계수를 양자화번호, 영역번호와 클래스번호로 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화하고 양자화된 DCT계수를 가변장 부호화해서 부호화블럭 단위로 부호량을 고정하는 부호화방법에 있어서; (a) 소정수의 영역으로 분할된 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화된 DCT계수를 다단계로 가변장 부호화하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 다단계로 가변장 부호화된 DCT계수를 입력하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산해서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 출력하는 단계; (d) DCT블럭의 각 영역에 대해 실제 양자화 스텝사이즈를 갖는 복수개의 실제 양자화기에 대한 기준 양자화번호를 부여하는 단계; (e) 상기 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량의 조합에 의해 상기 복수개의 실제 양자화기의 부호량을 상기 부호화블럭 단위로 예측해서 예측된 부호량과 상기 각 실제 양자화기의 부호량을 출력하는 단계; 및 (f) 상기 예측된 부호량이 목표 부호량에 가장 근접할 때의 실제 양자화기에 대한 상기 기준 양자화번호를 검출해서 이에 대응하는 상기 양자화 번호를 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (f)단계를 진행한 후 상기 (e)단계에서 예측된 부호량이 목표 부호량을 초과하지 않으면서 예측된 부호량이 최대값을 갖도록 DCT 블럭 단위로 클래스번호를 조절하는 단계(g)를 더 포함함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 (g)단계에서는 상기 검출된 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량과 상기 검출된 기준 양자화번호보다 하나 작은 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량을 상기 (e)단계로부터 입력하여 이 두 부호량의 차이값을 상기 예측된 부호량에 가산해서 가산한 결과가 목표 부호량을 초과하지 않을 때 세그먼트내의 첫 번째 DCT블럭부터 클래스번호를 조절함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 (g)단계에서 초기 클래스값을 2로 하여 클래스번호를 조절하되, 상기 DCT블럭의 계수들이 소정값 이상일 때 초기 클래스값을 3으로 하여 클래스번호를 조절하여, 조절되는 클래스번호는 1, 2, 3중 하나임을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 (f)단계에서 상기 양자화번호를 부호화블럭 단위로 선택함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
6. 부호량을 고정해서 미리 정해진 영역에 기록하기 위하여 영상 데이터를 부호화하는 방법에 있어서: (a) 입력되는 영상 데이터를 DCT블럭마다 이산여현변환해서 DCT계수를 출력하는 단계; (b) 상기 DCT계수를 양자화번호, 클래스정보와 상기 DCT계수가 위치해 있는 영역정보에 의해 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화해서 양자화된 DCT계수를 출력하는 단계; (c) 상기 DCT계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈로 양자화하여 소정수의 영역으로 구획된 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 조합해서 목표 부호량에 근접한 상기 양자화 스텝사이즈에 대응하는 양자화번호와 클래스정보를 선택하는 단계; 및 (d) 상기 양자화된 DCT계수를 가변장 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계는 (c1) 상기 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화하는 단계; (c2) 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화된 DCT계수를 다단계로 가변장 부호화하는 단계; (c3) 다단계로 가변장 부호화된 DCT계수를 입력하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산해서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 출력하는 단계; (c4) DCT블럭의 각 영역에 대해 실제 양자화 스텝사이즈를 갖는 복수개의 실제 양자화기에 대한 기준 양자화번호를 부여하는 영역별 부호량을 조합하는 단계; (c5) 상기 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량 조합하여 상기 복수개의 실제 양자화기의 부호량을 소정수의 매크로블럭으로 구성된 세그먼트 단위로 예측해서 예측된 부호량과 상기 각 실제 양자화기의 부호량을 출력하는 단계; (c6) 상기 예측된 부호량이 목표 부호량에 가장 근접할 때의 실제 양자화기에 대한 기준 양자화번호를 검출해서 이에 대응하는 상기 양자화번호를 선택하는 단계; 및 (c7) 상기 (c6)단계를 진행한 후 상기 (c5)단계에서 예측된 부호량이 목표 부호량을 초과하지 않으면서 예측된 부호량이 최대값을 갖도록 DCT 블럭 단위로 클래스정보를 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 (c7)단계에서는 상기 검출된 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량과 상기 검출된 기준 양자화번호보다 하나 작은 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량을 상기 (c5)단계로부터 입력하여 이 두 부호량의 차이값을 상기 예측된 부호량에 가산해서 가산한 결과가 목표 부호량을 초과하지 않을 때 세그먼트내의 첫 번째 DCT블럭부터 클래스정보를 조절함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 (c7)단계에서 초기 클래스값을 2로 하여 클래스정보를 조절하되, 상기 DCT블럭의 계수들이 소정값 이상일 때 초기 클래스값을 3으로 하여 클래스정보를 조절하여, 조절되는 클래스정보는 1, 2, 3중 하나임을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 (c6)단계에서 상기 선택된 양자화번호는 세그먼트의 각 매크로블럭내에는 동일하게 적용함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화방법.
10. 입력되는 영상신호를 이산여현변환(DCT)블럭들로 분할하고, 각 DCT블럭의 DCT계수를 양자화번호, 영역번호와 클래스번호로 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화하고 양자화된 DCT계수를 가변장 부호화해서 부호화블럭 단위로 부호량을 고정하는 부호화회로에 있어서 : 소정수의 영역으로 분할된 DCT블럭의 각 영역의 계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화하여 다단계로 양자화된 DCT계수를 출력하는 다단계 양자화수단; 상기 다단계로 양자화된 DCT계수를 다단계로 가변장 부호화하여 다단계로 가변장 부호화된 데이터를 출력하는 다단계 부호화수단; 상기 다단계로 가변장 부호화된 데이터를 입력하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산해서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 출력하는 계산수단; 상기 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 조합하여 상기 DCT블럭의 각 영역에 대해 실제 양자화 스텝사이즈를 갖는 복수개의 실제 양자화기에 대한 부호량을 부호화블럭 단위로 예측해서 예측된 부호량과 상기 각 실제 양자화기의 부호량을 출력하는 에측수단; 및 상기 예측된 부호량이 목표 부호량에 가장 근접할 때의 실제 양자화기에 대한 기준 양자화번호를 검출하고, 이 기준 양자화번호에 대응한 상기 양자화번호를 출력하는 검출수단을 포함함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
11. 제10항에 있어서, 상기 예측수단으로부터 출력되는 예측된 부호량이 목표 부호량을 초과하지 않으면서 예측된 부호량이 최대값을 갖도록 DCT 블럭 단위로 클래스번호를 조절하는 클래스 조절수단을 더 포함함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
12. 제11항에 있어서, 상기 클래스 조절수단은 상기 예측수단으로부터 출력되는 상기 검출된 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량과 상기 검출된 기준 양자화번호보다 하나 작은 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량과의 차이값을 상기 예측된 부호량에 가산한 결과가 목표 부호량을 초과하지 않을 때 세그먼트내의 첫 번째 DCT블럭부터 클래스번호를 조절함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
13. 제11항에 있어서, 상기 클래스 조절수단에서 클래스번호가 조절될 때 상기 검출수단에서 출력되는 양자화번호는 변하지 않음을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
14. 제11항에 있어서, 상기 복수개의 실제 양자화기는 초기 클래스값에서 DCT블럭의 영역정보와 양자화번호에 의해 9개로 구성되고, 이에 대응하는 기준 양자화번호도 9개임을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
15. 제14항에 있어서, 상기 초기 클래스값은 2로 설정하되, 상기 DCT블럭의 계수들이 소정값 이상일 때 초기 클래스값을 3으로 설정하여 클래스번호를 조절하며, 조절되는 클래스번호는 1, 2, 3중 하나임을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
16. 제10항에 있어서, 상기 검출수단은 부호화블럭 단위로 양자화번호를 출력함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
17. 압축된 데이터의 부호량을 고정하여 미리 설정된 영역에 기록하는 디지털 기록재생장치에 있어서: 입력되는 영상신호를 DCT블럭마다 이산여현변환하여 DCT계수를 출력하는 이산여현변환기; 상기 DCT계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈로 양자화하여 소정수의 영역으로 구획된 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 조합해서 목표 부호량에 근접한 실제 양자화 스텝사이즈에 대응하는 양자화번호와 클래스정보를 선택하는양자화 정보 선택기; 상기 DCT계수를 상기 양자화번호와 클래스정보가 선택될 때까지 일시 저장하는 버퍼; 상기 버퍼에 저장된 DCT계수를 상기 선택된 양자화번호와 클래스정보, 상기 DCT계수가 위치해 있는 영역정보에 의해 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화해서 양자화된 DCT계수를 출력하는 양자화기; 및 상기 양자화된 DCT계수를 가변장 부호화하는 가변장 부호화기를 포함하고, 상기 양자화 정보 선택기는 상기 DCT블럭의 각 영역의 DCT계수를 소정수의 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화하는 다단계 양자화기; 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의해 다단계로 양자화된 DCT계수를 연속 영과 연속 영이 끝난 직후의 양자화된 DCT계수의 절대값으로 표현되는 심볼로 부호화하여 다단계로 부호화된 심볼을 출력하는 다단계 연속장 부호화기; 상기 다단계로 부호화된 심볼을 다단계 가변장 부호화하여 다단계로 가변장 부호화된 DCT계수를 출력하는 다단계 가변장 부호화기; 상기 다단계로 가변장 부호화된 DCT계수를 입력하여 DCT블럭의 각 영역의 부호량을 계산해서 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 출력하는 부호량 계산기; 상기 각 대표 양자화 스텝사이즈에 의한 영역별 부호량을 조합하여 DCT블럭의 각 영역에 대해 실제 양자화 스텝사이즈를 갖는 복수개의 실제 양자화기에 대한 부호량을 소정수의 매크로블럭으로 구성된 세그먼트 단위로 예측해서 예측된 부호량과 상기 실제 양자화기들의 부호량을 출력하는 실제 부호량 예측기; 상기 예측된 부호량이 목표 부호량에 가장 근접할 때의 상기 실제 양자화기에 대한 기준 양자화번호를 검출하여 이에 대응하는 양자화번호를 출력하는 기준 양자화번호 검출기; 및 상기 예측된 부호량이 목표 부호량을 초과하지 않으면서 예측된 부호량이 최대값을 갖도록 DCT 블럭 단위로 클래스정보를 조절하는 클래스 조절기를 포함함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
18. 제17항에 있어서, 상기 클래스 조절기는 상기 실제 부호량 예측기로부터 출력되는 상기 검출된 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량과 상기 검출된 기준 양자화번호보다 하나 작은 기준 양자화번호에 대응하는 실제 양자화기의 부호량과의 차이값을 상기 예측된 부호량에 가산하여 가산한 결과가 목표 부호량을 초과하지 않을 때 세그먼트내의 첫 번째 DCT블럭부터 클래스번호를 조절함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
19. 제17항에 있어서, 상기 클래스 조절기에 클래스정보가 조절될 때 상기 기준 양자화번호 검출기로부터 출력되는 상기 양자화번호는 변하지 않음을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
20. 제17항에 있어서, 상기 실제 양자화기는 초기 클래스값에서 DCT블럭의 영역 정보화 양자화번호에 의해 9개로 구성되고, 이에 대응하는 기준 양자화번호도 9개임을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
21. 제20항에 있어서, 상기 초기 클래스값은 2로설정하되, 상기 DCT블럭의 계수들이 소정값 이상일 때 초기 클래스값을 3으로 설정하여 클래스정보를 조절하여, 조절되는 클래스정보는 1, 2, 3중 하나임을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
22. 제17항에 있어서, 상기 기준 양자화번호 검출기로부터 출력하는 양자화번호는 세그먼트내의 각 매트로블럭에 동일하게 부여함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.
23. 제17항에 있어서, 상기 다단계 연속장 부호화기는 각 영역의 끝부분의 연속영을 다음 영역으로 이원하여 심볼을 구성함을 특징으로 하는 영상 데이터 부호화회로.

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