KR100243131B1 - 비디오 데이타 에러 정정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비디오 디코더의 에러 정정 장치 및 그 방법 관한 것으로서, 특히 비디오 데이타의 디코딩시 블럭 단위의 직류 에러 검출을 통한 에러 정정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적을 위하여 한프레임내에 복수개의 소정 단위의 블럭으로 이루어진 매크로블럭이 복수개 존재하며, 각 블럭당 하나의 직류값이 존재하는 압축 비디오 데이타를 디코드하여 비디오 데이타의 에러를 정정하는 장치에 있어서, 전 프레임의 비디오 데이타를 저장하는 제1프레임 저장 수단, 현재 프레임의 비디오 데이타를 저장하는 제2프레임 저장 수단, 상기 디코드된 비디오 데이타중 각 블럭간의 직류 값 차이를 계산하여 그 차이값이 기준 임계값보다 크면 특정 매크로블럭 에러를 검출하는 에러 검출 수단, 상기 에러 검출 수단에서 에러를 검출하면 상기 제1프레임 저장 수단에 저장된 동일 위치의 데이타를 상기 제2프레임 저장 수단의 에러가 발생한 위치에 복사하며, 에러를 검출하지 못하면 상기 제2프레임 저장 수단에 데이타를 라이트하는 직류 에러 검출 수단을 포함한다. 본 발명에 의하면, 비디오 시퀀스를 H.263을 이용해 로우 레이트 비디오 코딩하여 채널을 통과 시켰을 때 중요한 정보인 직류 오류 여부를 발견하여 에러 정정을 할수가 있으며, 이로 인해 에러 번짐을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Description

비디오 데이타 에러 정정 장치 및 그 방법{Error collection apparatus and method in video data}
본 발명은 비디오 데이타의 에러 정정(Cocealment) 장치 및 그 방법 관한 것으로서, 특히 비디오 데이타의 디코딩시 블럭 단위의 직류 에러 검출을 통한 에러 정정 장치 및 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 다차원적 특성을 갖는 영상 데이타는 일반적인 데이타와 달리 가지고 있는 정보량이 크기 때문에 이를 디지탈 방식으로 처리하기 위해서는 막대한 데이타량을 필요로 한다. 따라서 이러한 디지탈 영상을 처리하여 이를 전송하거나 저장하기 위해서는, 통신선로의 전송 속도 또는 저장매체의 용량을 고려하여, 데이타를 압축하는 것이 불가피하다.
동영상의 압축에 대한 표준화는 국제표준화기구인 ISO-IEC(International Organization for Standardization-Internaitonal Electrotechnicla Commission) 산하의 JTC1/SC-29에 속하는 MPEC(Moving Picture Expert Group)에 의해 추진되어 왔다. 한편 ITU-T에서도 미래의 광대역 종합정보통신망(B-ISDN)에서의 영상 전송을 위하여 ATM 프로토콜에 기초한 영상 부호화 표준안을 마련하기 위해 연구를 해왔는데, 최근 수개의 H.26x 표준안을 권고(Recommendation)한 바 있다. 상기 H.26x 표준안 중 H.263은 저비트율 통신을 위한 영상 부호화(Video Coding for Low Bitrate Communications)에 관한 것으로서, 무선 비디오폰 등에 활용될 수 있는 표준안이다. 통상적으로 네트워크(유선 또는 무선)를 통한 비디오 데이타는 네트워크 에러를 가지며, 무선망일수록 에러의 발생 확률을 정의하는 비트-에러-레이트(BER)이 높으며 버스트 에러 또한 자주 발생한다. 이러한 채널 유도 에러를 줄이기 위해 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem),RCPC등의 채널 코덱(CODEC)이 H.263과 결합되어 개발되었다. 그러나 이러한 채널 코덱은 데이타의 양을 급격히 증가 시킬수가 있기 때문에(예를 들면 RCPC의 레이트 1/16의 경우 데이타 양이 1500% 증가한다) 데이타 레이트를 적당히 절충하여야한다. 이를 위하여 채널 코덱과는 별도로 비디오 디코더에서 간단하게 에러 정정을 수행할 수가 있다. 도 1은 H.263 규격인 비디오 디코더에서 에러 정정 방법을 도시한 도면이며, 110은 비디오 한 프레임에서의 GOB(Group Of Block)이며, 120은 한 프레임에서의 MB(매크로 블럭)이다. 현재 프레임 N에서 유입되는 비디오 비트 스트림을 디코딩하다 에러가 발생하면 비디오 디코더는 현재의 GOB를 디코딩하는 프로세스를 중단하고 이전 프레임 N-1에서 같은 위치에 있는 GOB를 현재의 메모리, 즉 프레임 N에 복사를 한다. 이 방법의 문제를 살펴보면 다음과 같다. 우선 도 2에 GOB의 구조를 도시한다. H.263을 실현하는 비디오 포맷인 QCIF(176×144)의 경우 9개의 GOB가 1프레임에 있고 11개의 MB가 1개의 GOB에 존재한다. 휘도(Luminance)의 경우 1개의 MB(16×16)는 4개의 8×8 블럭으로 구성되어 있어 직류(DC)값이 각 8×8 블럭당 하나씩 8비트의 고정된 길이(Fixed-Length)로 전송된다. 실제로 H.263 비트 스트림을 보면 가변 길이(Variable Length)로 인코딩된 부분이 상당수며 허프만(Huffman) 디코더의 특성상 에러를 검출하지 못하게 되는 경우도 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 매크로 블럭(MB) K의 각 8×8 블럭의 직류(DC)값이 도 3의 (a)와 같고 이들이 전송도중 도 3의 (b)와 같이 변이(Corruption)되었다고 가정한다. 즉, 129 = 1000 0001 에서 243 = 0000 001×, 130 = 1000 0010 에서 445 = 0000 010, 126 = 0111 1110 에서 254 나 255 = 1111 111×, 132 = 1000 0100 에서 0000 100×로 변이된다. 예를 들어 디코딩 직전 값들이 1비트씩 시프트-레프트 혹은 다른 원인에 의해 변이(Corruption)되면 도 3의 (b)와 같이 전혀 다른 직류 값들이 발생할 수있다. 비디오 디코더는 도 3의 (b)와 같이 에러가 발생해도 직류값이 고정된 길이이기 때문에 에러 검출을 못하게 되어 도 4의 (a)처럼 빨강색 혹은 초록색, 푸른색등의 원색(Primary Color)의 블럭이 발생하고 도 4의 (b)처럼 움직임(Motion Vector)의 정도에 따라 시간이 지날수록 주위로 번지게되어 화질이 현저히 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자하는 기술적과제는 비디오 데이타의 디코딩시 직류 에러 검출을 통해 에러 정정을 수행함으로서 H.263의 화질을 향상시키는 장치 및 그 방법을 제공하는 데있다.
도 1은 H.263의 비디오 디코더에서 에러 정정 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 H.263의 QCIF 경우에 있어서 GOB의 구조를 도시한것이다.
도 3은 도 2의 매크로블럭(K)에서 휘도 성분의 직류값을 보이는 구성도이며, (a)는 원래의 직류값이며, (b)는 변이된 직류값을 나타낸다.
도 4는 현재프레임(N)에서 도 3의 직류값이 에러가 생겼을 경우(a), 시간이 경과할수록 에러 번짐이 발생하는 현상(b)을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 비디오 데이타에서의 에러 정정 장치의 구성을 보이는 블럭도이다.
도 6은 H.263의 비디오 데이타 규격에서 어떤 임의의 매크로블럭(MB)의 DC값들을 보이는 도면이다.
도 7은 도 5의 직류 에러 검출부의 상세 블럭도이다.
도 8은 본 발명에 따른 비디오 데이타에서 에러 정정 방법을 보이는 흐름도이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 한프레임내에 복수개의 소정 단위의 블럭으로 이루어진 매크로블럭이 복수개 존재하며, 각 블럭당 하나의 직류값이 존재하는 압축 비디오 데이타를 디코드하여 비디오 데이타의 에러를 정정하는 장치에 있어서, 전 프레임의 비디오 데이타를 저장하는 제1프레임 저장 수단, 현재 프레임의 비디오 데이타를 저장하는 제2프레임 저장 수단, 상기 디코드된 비디오 데이타중 각 블럭간의 직류 값 차이를 계산하여 그 차이값이 기준 임계값보다 크면 특정 매크로블럭 에러를 검출하는 에러 검출 수단, 상기 에러 검출 수단에서 에러를 검출하면 상기 제1프레임 저장 수단에 저장된 동일 위치의 데이타를 상기 제2프레임 저장 수단의 에러가 발생한 위치에 복사하며, 에러를 검출하지 못하면 상기 제2프레임 저장 수단에 데이타를 라이트하는 직류 에러 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 장치이다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 한프레임내에 복수개의 소정 단위의 블럭으로 이루어진 매크로블럭이 복수개 존재하며, 각 블럭당 하나의 직류값이 존재하는 압축 비디오 데이타를 디코드하여 비디오 데이타의 에러를 정정하는 방법에 있어서, 상기 디코드된 비디오 데이타중 각 블럭간의 직류 값 차이를 계산하는 과정; 상기 과정에서 산출된 차이값이 기준 임계값이상인가를 판단하는 과정; 상기 과정의 차이값이 기준 임계값이상이면 에러 신호를 발생하여 이전 프레임의 데이타를 현재 프레임의 에러가 발생한 위치에 복사하고, 직류값들의 차이값이 기준 임계값미만이면 현재 프레임에 디코드된 데이타를 라이트하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 방법이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 비디오 데이타의 에러 정정 장치의 구성을 보이는 블럭도이며, 전 프레임(N-1)의 비디오 데이타를 저장하는 제1프레임 메모리(510), 현재프레임(N)의 비디오 데이타를 저장하는 제2프레임 메모리(520), 가변장 디코드된 비트스트림을 입력하여 직류(DC) 에러를 검출하는 직류 에러 검출부(530), 상기 직류 에러 검출부(530)에서 발생하는 직류 에러 신호에 따라 상기 제1프레임 메모리(510) 및 제2프레임 메모리(520)에 복사 및 라이트를 수행하며, 제어할 데이타의 위치를 지정하는 제어부(540)로 구성된다.
도 6은 H.263의 비디오 데이타 규격에서 어떤 임의의 매크로블럭(MB)의 DC값들을 보이는 도면이며, 16×16매크로 블럭은 4개의 8×8블럭으로 구성되며, 4개의 블럭 각각에는 DC값(DC0,DC1,DC2,DC3)이 존재한다.
도 5에 도시된 바와 같이 제1프레임 메모리(N-1)(510)는 전 프레임의 비디오 데이타를 저장하며, 제2프레임(N) 메모리(520)는 현재 프레임의 비디오 데이타를 저장한다. 입력되는 가변장 디코드된 비트스트림들중에서 어떤 임의의 매크로 블럭의 직류값들(DC0,DC1,DC2,DC3)이 도 6과 같이 존재한다고 가정할 때 직류에러 검출부(530)는 각 DC 값들 끼리의 차이를 측정한다. 직류에러 검출부(530)는 측정된 차이값들과 기준되는 임계값을 비교하여 차이값이 임계값보다 크면 특정 매크로블럭 또는 8×8블럭의 직류값이 에러임을 알수있으므로 직류 에러 신호를 검출한다. 제어부(540)는 직류 에러 검출부(530)로부터 에러 신호가 검출되면 제1프레임 메모리(510)에 프레임내의 동일한 위치에 있는 특정 비디오 데이타를 지정하여 에러가 발생한 제2프레임 메모리(N)(520)의 위치에 특정 비디오 데이타를 복사시키며, 또한 각 블럭간의 직류 차이값이 임계값보다 적으면 특정의 매크로블럭 또는 8×8블럭의 직류값이 에러가 없는 것이 되므로 제2프레임 메모리(N)(520)에 디코드된 데이타를 라이트한다.
도 7은 도 5의 직류 에러 검출부(530)의 상세 블럭도이며, 가변장 디코드된 비트스트림의 매크로 블럭에서 제1 및 제2블럭의 DC값을 저장하는 제1 및 제2DC 저장부(710,720), 상기 제1 및 제2DC 저장부(710,720)에서 출력된 DC값들의 차를 계산하는 감산기(730), 상기 감산기(730)에서 출력된 값과 기준 임계값(Reference Threshold)을 비교하여 플래그(Flag) 신호를 발생하는 비교부(740)으로 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이 제1DC값 저장부(710) 및 제2DC값 저장부(720)는 가변장 디코드된 비트스트림들중에서 어떤 임의의 매크로 블럭의 직류값들(DC0,DC1,DC2,DC3)들을 저장한다. 제1DC값 저장부(710)는 도 6의 직류값(DC0)를 저장하며, 제2DC값 저장부(720)는 도 6의 직류값(DC0)이외의 직류값(DC1)이나 직류값(DC2), 직류값(DC3)을 저장할 수있다. 감산부(730)는 제1및제2DC값 저장부(710,720)에서 출력된 직류값들의 차를 계산하여 그 직류 차이값을 출력한다. 비교부(740)는 감산부(730)에서 출력된 직류 차이값과 소정의 기준 임계값을 비교하여 직류 에러 검출 여부를 알려주는 플래그(Flag) 신호를 발생한다. 예를 들면 디코드된 도 7의 직류값(DC1)이 어떤 원인에 의하여 변화되어 직류값(DC0)에 감산한 차이값이 소정의 기준 임계값 보다 크면 플래그 신호가 "1"로 되어 에러가 발생했음을 알려주고, 직류 차이값이 소정의 기준 임계값 보다 적으면 플래그 신호가 "0"로 되어 에러가 없음을 알려준다. 여기서 소정의 기준 임계값은 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 40보다 큰 값을 사용한다.
도 8은 본 발명에 따른 비디오 디코딩에서 에러 정정 방법을 보이는 흐름도이며, 가변장 디코드된 비트 스트림을 수신하는 과정(810), 매크로블럭의 DC값들의 차이값을 산출하는 과정(820), DC값들의 차이값이 기준 임계값이상인가를 판단하는 과정(830), DC값들의 차이값이 기준 임계값이상이면 이전 프레임의 데이타를 현재 프레임의 위치에 복사하는 과정(840), DC값들의 차이값이 기준 임계값미만이면 현재 프레임에 디코딩한 데이타를 라이트하는 과정(850)으로 이루어진다.
도 7에 도시된 바와 같이 우선 직류 오류 검출기(530)는 가변장 디코드된 비트 스트림을 수신하여 (810과정) 상기 디코드된 비디오 데이타에서 매크로 블럭중 각 블럭간의 직류 값 차이를 계산하며(820과정), 계산된 값이 기준 임계값이상인가를 판단하여 에러 여부를 결정한다. 직류 에러 검출기(530)는 각 블럭간의 직류 차이값이 기준 임계값이상이면 제어부(540)가 이전 프레임의 데이타를 현재 프레임의 에러가 발생한 위치에 복사시키게 하고(840과정), 각 블럭간의 직류 차이값이 기준 임계값 미만이면 제어부(540)가 현재 프레임에 디코드된 데이타를 라이트하게 한다(850과정).
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비디오 시퀀스를 H.263을 이용해 로우 레이트 비디오 코딩하여 채널을 통과 시켰을 때 중요한 정보인 직류 오류 발생 여부를 발견하여 에러 정정을 할수가 있으며, 이로 인해 에러 번짐을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (7)

  1. 한프레임내에 복수개의 소정 단위의 블럭으로 이루어진 매크로블럭이 복수개 존재하며, 각 블럭당 하나의 직류값이 존재하는 압축 비디오 데이타를 디코드할 때 사용중인 비디오 데이타의 에러를 정정하는 장치에 있어서,
    전 프레임의 비디오 데이타를 저장하는 제1프레임 저장 수단;
    현재 프레임의 비디오 데이타를 저장하는 제2프레임 저장 수단;
    상기 현재 프레임의 비디오 데이타에서 매크로블럭내 각 블럭간의 직류 값 차이를 계산하여 그 차이값이 기준 임계값보다 크면 특정 매크로블럭 에러를 검출하는 에러 검출 수단;
    상기 에러 검출 수단에서 에러를 검출하면 상기 제1프레임 저장 수단에 저장된 동일 위치의 데이타를 상기 제2프레임 저장 수단의 에러가 발생한 위치에 복사하며, 에러를 검출하지 못하면 상기 제2프레임 저장 수단에 데이타를 라이트하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에러 검출 수단은 디코드된 비디오 데이타의 매크로 블럭들의 제1 및 제2블럭의 직류값을 저장하는 제1및 제2 직류 저장부;
    상기 제1 및 제2직류 저장부에서 출력된 직류값들의 차를 계산하는 감산부;
    상기 감산부에서 출력된 값과 소정의 기준 임계값을 비교하여 에러 신호를 발생하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직류 에러 검출 수단의 소정 단위 블럭은 16×16의 매크로 블럭에 속하는 4개의 8×8 블럭인 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2프레임 저장 수단과 상기 직류 오류 검출 수단에 결합되어 상기 장치의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 장치.
  5. 디코드된 비디오 데이타의 블록들의 후속하는 비트 스트림에 포함된 비디오 데이타의 에러를 정정하는 장치에 있어서,
    비디오 데이타의 제1프레임을 저장하는 제1저장 수단;
    비디오 데이타의 제2프레임을 저장하는 제2저장 수단;
    상기 제2저장수단에 저장될 비디오 데이타를 입력하여 그 비디오 데이타에서 각 블록간의 직류값 차이를 계산하는 수단과 그 차이값이 소정의 기준 임계값 보다 크면 매크로 블록 에러를 검출하는 수단을 포함하며 비디오 데이타의 블록들의 후속 비트 스트림에 응답하는 에러 검출기;
    상기 에러 검출기에서 에러를 검출하면 상기 제1저장수단에 저장된 동일 위치의 데이타를 상기 제2저장수단의 에러가 발생한 위치에 복사하는 수단과 에러를 검출하지 못하면 상기 제2저장수단에 데이타를 라이트하는 수단을 포함하여 상기 에러 검출기의 출력에 응답하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에러 검출기는 비디오 데이타의 후속 비트 스트림의 매크로 블록들의 제1 및 제2 블록의 직류값을 저장하는 제1 및 제2 직류 저장부;
    상기 제1 및 제2 직류 저장부에서 출력된 직류값들의 차를 계산하는 감산부;
    상기 감산부의 출력과 결합되어 상기 감산부에서 출력된 값과 소정의 기준 임계값을 비교하여 에러 신호를 발생하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 장치.
  7. 한프레임내에 복수개의 소정 단위의 블럭으로 이루어진 매크로블럭이 복수개 존재하며, 각 블럭당 하나의 직류값이 존재하는 압축 비디오 데이타를 디코드할 때 사용중인 비디오 데이타의 에러를 정정하는 방법에 있어서,
    입력되는 현재 프레임의 비디오 데이타에서 매크로블럭내 각 블럭간의 직류 값 차이를 계산하는 과정;
    상기 직류값 차이 계산 과정에서 산출된 차이값이 기준 임계값이상인가를 판단하는 과정;
    상기 차이값이 기준 임계값이상이면 에러 신호를 발생하여 이전 프레임의 데이타를 현재 프레임의 에러가 발생한 위치에 복사하고, 직류값들의 차이값이 기준 임계값미만이면 현재 프레임에 디코드된 데이타를 라이트하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이타의 에러 정정 방법.
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