KR100236535B1 - Mpeg 데이타 압축장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MPEG 데이타 압축장치에 관한 것으로, 로우 데이타가 입력되어, 입력 로우 데이타와 예견기의 출력값과의 차이값을 계산하여 코딩하는 DPCM 수단; 상기 DPCM의 출력을 비교하여 에러값이 최소가 되도록 코딩하여 코드 데이타 및 오버헤드 데이타를 출력하는 블럭선택수단; 및 상기 블럭선택수단에서 출력되는 코드 및 오버헤드 데이타를 저장하는 메모리수단을 포함함을 특징으로 하며, lossy ADPCM을 적용하여 로우 비디오 데이타를 일정한 압축률로 압축함으로써, 필요한 외부 메모리의 양을 줄여 MPEG 시스템의 가격을 감소시킬 수 있다.

Description

MPEG 데이타 압축장치
본 발명은 MPEG 데이타 압축장치에 관한 것으로, 특히 외부 메모리의 양을 줄이기 위한 MPEG 데이타 압축장치에 관한 것이다.
최근 들어 멀티미디어 시장의 확장으로 인하여 동영상의 압축과 복원을 수행하는 시스템들이 잇달아 출시되고 있고, 각 회사들마다 저가의 시스템으로 시장을 공략하고 있다. 시스템 가격에서 중요한 요소로 작용하는 것은 칩의 개수와 외부 메모리의 크기라 할 수 있으며, 동영상의 압축 및 복원 시스템에서 이들을 줄이는 방안이 계속 연구되고 있다.
MPEG 시스템에서는 많은 양의 데이터를 처리하기 위해서 대용량의 메모리를 사용하고 있다. MPEG-1인 경우는 4 메가 비트의 외부 메모리를, MPEG-2에서는 1 메가 비트의 외부 메모리를 사용하여 데이타를 처리하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화상 데이터들이 공간적으로 상호 관계가 높다는 것에 착안하여, 외부 메모리에 저장하는 데이터의 양을 줄여 외부 메모리의 양을 줄이기 위한 MPEG 데이타 압축장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 MPEG 데이타 압축장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 블럭 선택 알고리즘을 설명하기 위한 플로우차트이다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 MPEG 데이타 압축장치는,
로우 데이타가 입력되어, 입력 로우 데이타와 예견기의 출력값과의 차이값을 계산하여 코딩하는 DPCM 수단; 상기 DPCM의 출력을 비교하여 에러값이 최소가 되도록 코딩하여 코드 데이타 및 오버헤드 데이타를 출력하는 블럭선택수단; 및 상기 블럭선택수단에서 출력되는 코드 및 오버헤드 데이타를 저장하는 메모리수단을 포함함을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 MPEG 데이타 압축장치의 구성 블럭도이다. 로우 비디오 데이타(raw video data)는 4 개의 DPCM 로직(11, 12, 13, 14)으로 입력되어 각 DPCM 로직에 따라 코딩하여 블럭 선택 로직(15)으로 출력한다. 블럭 선택 로직(15)에서는 각 DPCM의 출력을 비교하여 에러값이 최소가 되게끔 코딩하여 메모리에 저장한다.
각 DPCM 로직은 입력 로우 비디오 데이타와 예견기(predictor)의 출력값과의 차이값을 계산하여 코딩한다. 또한 각 DPCM 로직에는 특성이 다른 예견기를 사용하여 차이값을 최소화시킨다. 각 예견기의 특성을 살펴보면, DPCM 0(11)에 있는 예견기(predictor) 0는 로우 비디오 데이타의 공간적 리던던시를 고려하여 전의 로우 비디오 데이타값을 출력하며, DPCM 1(12)에 있는 예견기 1은 엣지와 같은 고주파 성분을 처리하기 위해서 전의 로우 비디오 데이타를 반전하여 출력한다. DPCM 2(13) 및 DPCM 3(14)에 있는 예견기 2 및 3은 각각 예견기 0 및 1과 같은 특성을 나타낸다.
DPCM 로직의 출력값, 즉 예견기값과 입력 로우 비디오 데이타값의 차를 4 비트 이내로 줄이기 위해서 다음과 같은 방법을 사용한다. DPCM 로직 0 및 1은 예견기값과 입력 로우 비디오 데이타의 차이값의 하위 4 비트를 출력하고, DPCM 로직 2 및 3은 예견기값과 입력 로우 비지오 데이타의 차이값의 상위 4 비트를 출력한다. 이는 차이값이 4 비트를 넘는 경우 이를 보상하기 위함이다.
블럭 선택 로직(15)에서는 4개의 입력값을 가지고 다음과 같은 방법으로 코드(code) 4 비트와 오버헤드(overhead) 2 비트 (어느 DPCM 로직을 사용하였는지에 대한 플래그)를 생성하여 메모리에 저장한다.
도 2는 도 1에 도시된 블럭 선택 로직(15)에서의 블럭 선택 알고리즘을 설명하기 위한 플로우차트이다.
DPCM 로직 2의 값이 "0"인지를 조사(21)하여, 만약 DPCM 로직 2의 값이 "0"인 경우에는 다른 값에 관계없이 DPCM 로직 0의 값을 코드값으로 출력하고, 오버헤드를 "0"으로 출력하며(22), DPCM 로직 2의 값이 "0"가 아닌 경우에는 DPCM 로직 3의 값이 "0"인지를 조사한다(23). 만약 DPCM 로직 3의 값이 "0"이면 DPCM 로직 1의 값을 코드값으로 보내고 오버헤드를 "1"로 출력한다(24). 만약 DPCM 로직 3의 값이 "0"이 아니면 DPCM 로직 2와 3의 값을 비교(25)하여, 그 중 큰 것을 코드값으로 보내고, DPCM 로직 2의 값을 출력한 경우에는 오버헤드값을 "10"로 그리고 DPCM 로직 3의 값을 출력한 경우에는 오버헤드값을 "11"로 출력한다(26, 27). 이와 같이 차이값 중 큰 값을 선택한 이유는 잘려나간 하위 4비트로 인한 영향을 적게 받기 위함이다.
본 발명에서는 랜덤 억세스를 가능하게 하기 위해서 8 개의 데이타를 하나의 블럭으로 묶어 처리한다. 각 블럭의 첫 번째 데이터를 효율적으로 처리하기 위해서 각 예견기 0-3의 초기값을 각각 "11000000", "110000", "1100", "11"로 하여 차이값을 최소화하기에 알맞는 구조를 선택한다. 디코딩은 인코딩의 역순으로 처리한다.
위에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 간단한 하드웨어의 추가로 메모리를 감소시키는 장점이 있으나, 그 반면에 압축률은 85% 정도이며, 본래의 데이터와는 평균 세 비트 정도의 오차가 발생한다. 그 오차율을 줄이기 위해서는 예견기를 여러 개 사용하는 방법이 있으나 이는 압축률을 감소시키는 원인이 된다.
화상 데이터들은 공간적, 시간적으로 리던던트(redundant)한 성질을 가지고 있으며, MPEG 비디오 인코딩도 바로 이러한 성질을 이용하여 데이터를 압축한다. MPEG 디코더에서도 디코딩이 끝난 로우 데이타(raw date)를 공간적인 리던던시를 제거하여 외부 메모리를 줄일 수 있다. 이를 이용하여 출력 데이타를 저장하는 영역에 본 발명을 이용하여 데이터를 수록하면 출력 버퍼의 영역을 25% 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 MPEG 데이타 압축장치에 의하면, lossy ADPCM을 적용하여 로우 비디오 데이타를 일정한 압축률로 압축함으로써, 필요한 외부 메모리의 양을 줄여 MPEG 시스템의 가격을 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 DPCM 로직을 구비하고, 각각의 DPCM 로직은 입력되는 로우 데이타 및 예견기를 통과한 상기 로우 데이타의 출력 값과의 차이 값을 계산하여 코딩하며 상기 예견기는 특성이 상이하여 차이 값을 최소화시키는 DPCM 수단;
    상기 복수의 DPCM 로직의 출력을 비교 및 에러 값이 최소가 되도록 코딩하여 코드 데이타 및 오버헤드 데이타를 출력하는 블럭선택수단; 및
    상기 블럭선택수단에서 출력되는 코드 및 오버헤드 데이타를 저장하는 메모리수단을 포함함을 특징으로 하는 MPEG 데이타 압축장치.
  2. 제2항에 있어서, 상기 DPCM 수단은 4 개의 DPCM 로직을 구비하고,
    제 1 DPCM 로직은 로우 데이타의 공간적 리던던시를 고려하여 전의 로우 비디오 데이타값을 출력하는 제 1 예견기를 구비하고,
    제 2 DPCM 로직은 엣지와 같은 고주파 성분을 처리하기 위해서 전의 로우 비디오 데이타를 반전하여 출력하는 제 2 예견기를 구비하고,
    제 3 DPCM 로직은 상기 제 1 예견기와 같은 특성을 갖는 제 3 예견기를 구비하고,
    제 4 DPCM 로직은 상기 제 2 예견기와 같은 특성을 갖는 제 4 예견기를 구비함을 특징으로 하는 MPEG 데이타 압축장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 DPCM 수단은 4 개의 DPCM 로직을 구비하고,
    제1 및 제 2 DPCM 로직은 예견기값과 입력 로우 데이타의 차이값의 하위 4 비트를 출력하고,
    제3 및 제 4 DPCM 로직은 예견기값과 입력 로우 데이타의 차이값의 상위 4 비트를 출력함을 특징으로 하는 MPEG 데이타 압축장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 블럭 선택수단은;
    코드 데이타로 4 비트 및 오버헤드 데이타로 2 비트를 출력함을 특징으로 하는 MPEG 데이타 압축장치.
  5. 로우 데이타가 입력되어, 입력 로우 데이타와 예견기의 출력 값과의 차이 값을 계산하여 코딩하기 위하여, 로우 데이타의 공간적 리던던시를 고려하여 전의 로우 비디오 데이타값을 출력하는 제 1 예견기를 구비하는 제 1 DPCM로직, 고주파 성분을 처리하기 위해서 전의 로우 비디오 데이타를 반전하여 출력하는 제 2 예견기를 구비하는 제 2 DPCM로직, 상기 제 1 예견기와 같은 특성을 갖는 제 3 예견기를 구비하는 제 3 DPCM로직, 및 상기 제 2 예견기와 같은 특성을 갖는 제 4 예견기를 구비하는 제 4 DPCM로직을 포함하여, 상기 제 1 및 제 2 DPCM로직은 예견기값과 입력 로우 데이타의 차이 값의 하위 4 비트를 출력하고, 상기 제 3 및 제 4 DPCM로직은 예견기 값과 입력 로우 데이타의 차이값의 상위 4 비트를 출력하는 DPCM 수단; 상기 DPCM의 출력을 비교하여 에러 값이 최소가 되도록 코딩하여 코드 데이타 및 오버헤드 데이타를 출력하는 블럭선택수단; 및 상기 블럭선택수단에서 출력되는 코드 및 오버헤드 데이타를 저장하는 메모리수단을 포함하는 MPEG 데이타 압축장치에서 상기 블럭선택수단에 의한 블럭 선택방법에 있어서,
    제 3 DPCM 로직의 값이 "0000"인지를 조사하는 단계;
    만일 제 3 DPCM로직의 값이 "0000"인 경우에는 제 1 DPCM 로직의 값을 코드값으로 출력하고, 오버헤드를 "00"으로 출력하는 단계;
    만일 제 3 DPCM로직의 값이 "0000"가 아닌 경우에는 제 4 DPCM 로직의 값이 "0000"인지를 조사하는 단계;
    만일 제 4 DPCM로직의 값이 "0000"이면 제 2 DPCM로직의 값을 코드값으로 보내고 오버헤드를 "0000"로 출력하는 단계; 및
    만일 제 4 DPCM로직의 값이 "0000"이 아니면 제3 및 제 4 DPCM로직의 값을 비교하여, 그 중 큰 것을 코드값으로 보내고, 제 3 DPCM 로직의 값을 출력한 경우에는 오버헤드를 "10"으로 그리고 제 4 DPCM 로직의 값을 출력한 경우에는 오버헤드를 "11"로 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 블럭선택방법.
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