KR100244827B1 - 디지탈 비디오 데이터의 적응형 압축장치 및 그 압축모드 선택방법 - Google Patents

디지탈 비디오 데이터의 적응형 압축장치 및 그 압축모드 선택방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 있어서, 디지탈 비디오신호는 수신기로의 통신을 위해 적응적으로 압축된다. 디지탈 비디오 데이터의 복수의 블록을 각각 포함하는 수퍼블록은전 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터를 갖춘 PCM, DPCM을 이용하여 압축되거나, 혹은 수퍼블록내에 포함된 각 블록에 대해 특정 모션 벡터를 갖춘 DPCM을 이용하여 압측된다. 각 압축모드의 결과는 각 블록에 대한 최소량의 데이터에 기인하여 결정되도록 오버헤드 데이터를 밝힌 후에 비교된다. 이들 블록은 수퍼블록내에 모아져, 모두 PCM을 이용하여 처리되는 동일한 수퍼블록 뿐만아니라 모두 DPCM을 이용하여 처리되는 수퍼블록에 필요한 오버헤드 데이터 및모션 벡터 데이터와 함께 비교된다. 비교는 수퍼블록에 대해 최소량의 데이터를공급하는 압축모드를 결정한다. 전송을 위해 가장 콤팩트한 수퍼블록이 선택된다. 송신된 수퍼블록은, 필요한 모션 벡터 및 수퍼블록을 공급하는데 사용되는 압축의 형태를 식별하는 오버헤드정보를 복구하는 디코더에 의해 디코드된다.

Description

디지탈 비디오 데이터의 적응형 압축장치 및 그 압축모드 선택방법
제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 루미넌스 엔코더의 블록도.
제3도 및 제4도는 본 발명에 따른 크로미넌스 엔코더의 블록도.
제5도는 본 발명에 따른 디코더의 블록도.
제6도는 제5도에 도시한 모션 벡터 디코더의 블록도.
제7도는 4개의 개별블록을 포함하는 수퍼블록의 개략설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 입력단자 12,26,44 : 변환/양자화회로
14,28,46 : 벡터/화소 엔코더 16,30,48 : 블록길이 어큐뮬레이터
18,32,60 : 수퍼블록 어큐뮬레이터 25,42 : 감산기
58 : 블록비교기 80 : 수퍼블록 비교기
82a,82b : 스위치 84 : 역양자화기
86 : 역변환회로 88 : 가산기
90 : 프레임저장기 92,94 : 모션예측기/모션보상기회로
112,134 : 변환회로 114,136 : 양자화기
116,138 : 벡터 엔코더 118,140 : 화소엔코더
120,142 : 블록길이 어큐뮬례이터 124 : 블록비교기
132 : 감산기 152a,152b : 스위치
154 : 역양자화기 156 : 역변환기
158 : 가산기 160 : 프레임저장기
162 : 모션예측기/모션보상기 192,212 : 디멀티플렉서
194,204 : 신장회로 196 : 모션 벡터 디코더
198 : 모션보상기 200,220 : 가산기
202 : 프레임 지연회로 206,222 : 스위치
214,216 : 가면길이 디코더 218 : 래치
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그분야의 종래기술]
본 발명은 디지탈 데이터의 압축에 관한 것으로, 특히 압축된 형태로 전송하기 위해 디지탈화된 비디오신호를 처리하기 위한 시스템에 관한 것이다. 또한,압축신호용디코더도 제공된다.
통상적으로,텔레비전 신호는 특정 국가에 의해 채택된 다양한 표준에 따라 아날로그형태로 전송되는 바, 예컨대 미국은 NTSC(National Television System Committee)표준을 채택하고 있고, 대부분의 유럽 국가는 PAL(Phase Alternating Line) 또는 SECAM중 어느 하나를 채택하고 있다.
텔레비전신호의 디지탈전송은 아날로그기술보다 훨씬 더 높은 질의 비디오및 오디오 서비스를 제공할 수 있다. 특히, 디지탈전송기술은 인공위성에 의해 케이블 텔레비전 지국으로 방송되거나 직접 가정용 위성텔레비전 수신기로 방송되는 신호에 대해 유리하다. 따라서, 디지탈 텔레비전 송수신시스템은 오디오산업에서 디지탈 콤팩트 디스크가 아날로그 전축레코드를 대대적으로 교체시킨 것처럼 기존의 아날로그 시스템을 교체시킬 것으로 기대되고 있다.
어떤 디지탈 텔레비전 시스템에서는 대량의 디지탈 데이터가 전송되어야하는데, 이것은 특히 고품위 텔레비전(HDTV)이 공급될 경우에 확실하다. 디지탈 텔레비전 시스템에 있어서, 가입자는 비디오, 오디오 및 데이터를 가입자에게 공급하는 수신기(receiver)/디스크램블러(descrambler)를 매개로 디지탈 데이터 스트림(digital data stream)을 수신한다. 따라서, 이용가능한 라디오 주파수 스팩트럼을 가장 효율적으로 사용하기 위해서는, 디지탈 텔레비전신호를 압축하여 전송해야 하는 데이터량을 최소화하는 것이 바람직하다.
텔레비전신호의 비디오부는 동화상(moving picture)을 제공하는 비디오 프레임의 시퀀스(sequence)로 구성되어 있다. 디지탈 텔레비전 시스템에 있어서비디오 프레임의 각 라인은 화소(pixel)라는 디지탈 데이터 비트의 시퀀스로정의되는데, 텔레비전신호의 각 비디오 프레임을 정의하기 위해서는 다량의 데이터가 필요하게 된다. 예컨대 NTSC 해상도에서는 한 개의 비디오 프레임을공급하기 위해 7.4메가 비트의 데이터가 필요하게 되는데, 이것은 640화소×480라인의 디스플레이가 3원색 즉 적색, 녹색, 청색의 각각에 대한 강도값으로서 8비트를 사용한다고 가정한 것이다. 그리고 고품위 텔레비전에서는 각 비디오 프레임을 공급하기 위해 실질적으로 더 많은 데이터를 필요로 하게 되고,특히 HDTV 응용장치에서는 다량의 데이터를 처리하기 위해 데이터를 압축하지않으면 안된다.
비디오압축기술은 기존의 통신채널을 통해 디지달 비디오신호의 효울적인전송을 가능하게 하는데, 이러한 기술은 비디오신호에서 중요한 정보의 보다효율적인 표시를 유도하기 위해 인접 화소간의 상호관계를 이용하는 압축알고리즘을 이용하게 된다. 가장 강력한 압축시스템은 스페이셜 상관(spatial correlation)을 이용할 뿐만 아니라 데이터를 더욱 콤팩트하게 하기 위해 인접 프레임간의 유사성을 이용할 수도 있다. 이와 같은 시스템에서는, 통상 실제의프레임과 실제의 프레임의 예측간의 차이만을 전송하기 위해 차분 엔코딩(differential encoding)을 이용한다. 예측은 동일한 비디오 시퀀스의 이전의 프레임으로부터 유도되는 정보에 기초를 두고 있다.
모션보상을 이용하는 비디오 압축시스템의 일례가 「Ninomiya and Ohtsuka, ''A Motion-Compensated Interframe Coding System for Television Pictures'', IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-30, No. 1 january 1982」에 개시되어 있는데, 거기에 개시된 모션추정 알고리즘은 블록 매칭형이다. 이경우 ,모션 백터는특정블록을 가장 많이 닮은 이전 프레임에서의 블록을 식별함으로써 이미지의 현재 프레임에서의 각 블록에 대해 결정된다.이때, 현재 프레임 모두는 대응 하는 쌍을 식별하는데 필요한 모션 벡터와 함께 대응하는 블록쌍간의 차이를 전송함으로써 디코더에서 복구될 수 있다. 전송되는 데이터의 양은 대체된 블록 차이와 모션 벡터신호를 압축함으로써 더욱감소된다 그리고, 블록 매칭 모션추정 알고리즘은 DCT(discrete cosine transform) 등과 같은 블록에 기초를 둔 스페이셜 압축기술(spatial compression technique)과 결합될 때 특히 효과적이다.
모션압축 시스템의 다른 예는, 「U.S. patent no.4,802,006 to Iinuma, et al., entitled ＆quot;Signal Processing Unit for Producing a Selected One of Signals Predictive of Original signals''」 , 「U.S. patent no.4,816,906 to Kummerfeldt, et al., entitled＆quot;Method for Motion-Compensated Frame-to-Frame Prediction Coding''」 , 「U.S. patent no.4,827,340 to Pirsch, entitled ''Video-Signal DPCM Coder with Adaptive Prediction''」 , 「U. S. patent no.4,897,720 to Wu, et al., entitled ''Circuit Implementation of BlockMatching Algorithm''」 및 「European patent publication no.0 237 989 to Takenaka, et al., entitled ''Differential Coding Apparatus Having an Optimum Predicted Value Determining Circuit＆quot;」 에서 찾을 수 있다. 미국 특허 제4,827,340호에 있어서는, 2차원 프레임내 예측기와 단일 프레임간 예측기등과 같은 다른 예측기 사이의 블록 바이 블록(block-by-block) 기초에 의해 적응형 DPCM(differential pulse code modulation) 스위칭이 초래된다. 여기서, 다른 예측기의 블록 크기는 동일하다.
대부분의 다른 모션 추정 알고리즘과 마찬가지로, 블록 매칭방법의 성능은 하나의 프레임으로부터 다음 프레임으로의 이동이 간단한 변환으로서 어느 정도 잘 모형화되는가에 의존한다. 텔레비전 응용에 있어서, 이동은 간단한 변환으로서 정확히 모형화될 수 없는 급격한 확대나 축소와 회전 및 그 외의 복잡한 왜곡을 포함한다. 이러한 경우, 예측의 정확도가 감소되기 때문에, 압축기술은 더욱 절실해지게 된다.
여기에 레퍼런스로서 혼합된 「U. S. patent no.5,068,724 to Krause, et al., entitled ''Adaptive Motion Compensation for Digital Television''」은, 모션보상된 비디오신호 압축시스템의 성능을 향상시기기 위한 구조를 개시하고있다. 화소데이터의 세트(set)는 제1압축비디오신호를 공급하기 위해 모션보상(＆quot;PCM＆quot;)없이 압축된다. 화소데이터는 또한 제2압축비디오신호를 공급하기위해 모션보상(＆quot;DPCM＆quot;)을 이용하여 압축된다. 제1 및 제2압축비디오신호의 데이터는 정량화되고, 최소량의 데이터를 포함하고 있는 것을 판단하기 위해 비교가 이루어진다. 화소데이터의 연속적인 세트는 순차적으로 압축 및 정량화되고, 각 특정 세트에 대해 최소 데이터를 갖는 압축비디오신호가 선택된다.선택된 신호는 그것을 모션보상신호 또는 모션보상되지 않은 신호로서 식별하기 위해 엔코드되고, 전송을 위해 압축비디오신호 데이터 스트림을 제공하도록결합된다.
또한, 공동으로 양도되어 심사계류중인 「U.S. patent application seria1no. 07/784,474 filed on October 24,1991 for ''Adaptive Motion Compensation Using a Plurality of Motion Compensators''」 도 레퍼런스로서 혼합되어있는데, 거기에는 각기 다른 블록 크기를 갖는 복수의 블록 매칭 모션보상기가현재의 비디오 이미지 데이터와 이전의 비디오 이미지 데이터를 비교하는 구성이 개시되어 있다. 모션 보상기로부터 출력되는 비디오 이미지 데이터는 압축되고, 각 모션 보상기로부터 압축된 데이터는 가장 작은 블록 크기에 대응하는현재의 비디오 이미지의 영역에 대해 압축된 데이터가 최소량으로 되는 모션보상기를 찾기 위해 비교된다. 가장 낮은 비트 카운트를 갖는 압축된 데이터가 수신기로 전송되고, 복구된 모션 벡터는 전송된 데이터와 이미 수신된 비디오 이미지 데이터로부터 현재의 비디오 이미지 데이터를 복구하는데 사용된다.
본 발명은 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 한층 더 효율적인 시스템을 제공하는데 잇점이 있다. 본 발명은 또한 전송을 위해 PCM과DPCM간 및 다른 DPCM모드와의 사이에서 선택하는 시스템을 제공하는데 잇점이있다. 그러한 시스템은 PCM 및 DPCM 압축간에서 선택할 수 있어야만 하고, DPCM이 선택되면 전송을 위해 최소량의 데이터를 공급하게 될 다른 DPCM모드를 결정할 수 있어야만 한다.본 발명은 또한 저가로 제작할 수 있는 시스템을 제공하는데 잇점이 있다.
본 발명은 상기한 잇점을 갖춘 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 엔코더 및 이 엔코더에 의해 공급된 신호를 디코딩하기 위한 수신기를 제공한다.
[발명의 개요]
본 발명에 의하면, 수퍼블록의 형대로 공급되는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치가 제공된다. 각 수퍼블록은 디지탈 비디오 데이터의 복수의 블록을 포함하고있다. 비교를 위한 3개의 압축출력을 공급하기 위해 제1, 제2 및 제3의 다른 압축모드를 이용하여 수퍼블록을 압축하는 수단이 제공된다. 제1비교수단은 상기 압축모드의 각각으로부터 야기되는 상기 수퍼블록의 각 블록에 대해 압축된 데이터의 양을 비교한다. 이 비교결과, 제 1비교수단은 이 제1비교수단에 의해 이루어지는 최종선택을 식별하는데 필요한 오버헤드를 밝힌다.제1비교수단은 그 블록에 대한 선택 오버헤드를 포함하는 최소량의 압축 데이터로 되는 각 블록에 대한 압축모드를 선택한다. 제2비교수단은 (i) 상기 제1압축모드와 함께 그와 관련된 제1압축모드 오버헤드 데이터,(ii) 상기 제2압축모드와 함께 그와 관련된 제2압축모드 오버헤드데이터,(iii) 상기 제1비교수단에 의해 선택된 블록과 각각 선택된 블록에 대한 선택오버헤드 데이터에 더하여 그 선택된 블록과 관련된 적응모드 오버헤드데이터로부터 야기되는 상기 수퍼블록에 대해 압축된 데이터의 양을 비교한다.제2비교수단은 (i),(ii) 및 (iii)중에서 상기 수퍼블록에 대해 전송되는 최소량의 데이터를 나타내는 것을 결정한다. 상기 제2비교수단이 전송을 위해 최소량의 데이터에 기인하여 결정한 압축모드를 이용하여 얻어지는 압축된 형태로 상기 수퍼블록을 출력하는 수단이 제공된다.
상기의 실시예에 있어서, 상기 제1압축모드는 모션보상(PCM)없이 상기 수퍼블록을 압축한다. 상기 제2압축모드는 상기 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터에 기초한 모션보상(수퍼블록 DPCM)에 의해 상기 수퍼블록을 형성하는 각 블록을 압축한다. 상기 제3압축모드는 각 블록에 대해 특정 모션 벡터에 기초한모션보상(블록 DPCM)에 의해 상기 수퍼블록을 형성하는 각 블록을 압축한다.
제1압축모드 오버헤드 데이터는 압축된 데이터를 제1압축모드 데이터(예컨대, PCM 데이터)로서 식별하는 코드워드를 포함할 수 있다. 제2압축모드 오버헤드 데이터는, 일반 모션 벡터와, 압축된 데이터를 제2압축모드 데이터(예컨대 수퍼블록 DPCM 데이터)로서 식별하는 코드워드를 포함할 수 있다. 적응모드 오버헤드 데이터는, 일반 모션 벡터와 2개의 코드워드로 구성할 수 있다. 제1코드워드는 블록을 상기 제1비교수단에 의해 선택된 것(블록 DPCM 데이터)으로서 식별한다. 제2코드워드는 상기 제1비교수단에 의해 선택된 각 블록을상기 제1압축모드에 의해 생성된 PCM데이터, 상기 제2압축모드에 의해 생성된DPCM데이터 및 상기 제3압축모드에 의해 생성된 DPCM데이터의 하나로서 식별한다. 상기 적응모드 오버헤드 데이터는, 블록 DPCM 데이터(예컨대, 상기 제3압축모드에 의해 생성된 데이터)로 구성되며, 상기 제1비교수단에 의해 선택된각 블록과 관련된 특정 모션 벡터를 지시하는 데이터를 더 포함할 수 있다.
상기의 실시예에 있어서, 루미넌스 블록과 크로미넌스 블록은 독립적으로처리된다. 상기 수퍼블록은 루미넌스 블록이고, 상기 장치는 상기 제2비교수단에 의해 비교된 각 카테고리 (i),(ii) 및 (iii)에 대응하는 크로미넌스 데이터를 포함시키는 수단을 더 구비하고 있다. 카테고리 (i)에 포함되는 크로미넌스 데이터는 PCM 크로미넌스 데이터이고, 카테고리 (ii)에 포함되는 크로미넌스 데이터는 DPCM 크로미넌스 데이터이다. 또, 각 블록에 대한 카테고리(iii)에 포함되는 크로미넌스 데이터는, PCM이 전송을 위해 최소 크로미넌스데이터를 공급할 때는 PCM 크로미넌스 데이터, DPCM이 전송을 위해 최소 크로미넌스 데이터를 공급할 때는 DPCM 크로미넌스 데이터이다. 크로미넌스 데이터 엔코더는 최소량의 크로미넌스 데이터를 공급하는 PCM 및 DPCM 모드를 결정한다.
상기의 실시예에 있어서, 상기 제2비교수단은 상기 수퍼블록에 대해 상기제1압축모드로부터 야기되는 데이터를 상기 제1압축모드 오버헤드 데이터 및대응하는 크로미넌스 데이터와 함께 축적하는 제1어큐뮬레이터를 구비하고 있다. 제2어큐뮬레이터는 상기 수퍼블록에 대해 상기 제2압축모드로부터 야기되는 데이터를 상기 제2압축모드 오버헤드 데이터 및 대응하는 크로미넌스 데이터와 함께 축적하고, 제3어큐뮬레이터는 상기 제1비교수단에 의해 선택된 블록으로부터 야기되는 데이터를 상기 적응모드 오버헤드 데이터, 각 블록에 대한선택데이터 및 대응하는 크로미넌스 데이터와 함께 축적하며, 비교기는 각 어큐뮬레이터에 의해 축적된 데이터의 양을 비교하여 전송을 위해 최소량의 데이터를 포함하는 것을 결정한다.
상기 제2비교수단에 응답하여 상기 제2 및 제3압측모드에 대한 예측신호를생성하는 모션보상수단이 제공된다. 이 모션보상수단은 또한 요구에 따라 상기 일반 및 특정 모션 벡터신호를 생성한다. 상기 특정 모션 벡터를 상기 일반 모션 벡터와 다르게 엔코딩함으로써 상기 특정 모션 벡터를 압축하는 수단이 제공된다. 이 기술은 전송되어야 하는 데이터의 양을 더욱 저감시킨다.
크로미넌스 엔코더는 제1크로미넌스 압축모드(예컨대 PCM)와 제2크로미넌스 압측모드(예컨대 DPCM)를 이용하여 크로미넌스 데이터를 압축하는 수단을 포함할 수 있다. 제3비교수단은 이 제3비교수단에 의해 이루어지는 선택을 식별하는데 필요한 선택 오버헤드를 밝힌 후에 상기 제1 및 제2크로미넌스 압축모드의 각각으로부터 야기되는 상기 수퍼블록의 각 블록에 대해 압축된 크로미넌스 데이터의 양을 비교한다. 상기 제3비교수단은 각 블록에 대한 선택 오버헤드를 포함하는 최소량의 압축 크로미넌스 데이터를 생성하는 압축모드에 따라 제1 또는 제2크로미넌스 압축모드로부터 압측 크로미넌스 데이터를 출력한다. 상기 제1크로미넌스 압축모드로부터의 압축 크로미넌스 데이터는 상기 제2비교수단에 의해 비교된 카테고리 (i)에 포함되고, 상기 제2크로미넌스 압축모드로부터의 압축 크로미넌스 데이터는 상기 제2비교수단에 의해 비교된 카테고리 (ii)에 포함되며, 상기 제3비교수단에 의해 출력된 압축 크로미넌스 데이터는 상기 제2비교수단에 의해 비교된 카테고리 (iii)에 포함된다. 상기 제2비교수단에 응답하여 상기 제2크로미넌스 압축모드에 대한 예측신호를 생성하는 모션보상수단이 제공된다.
또, 송신해야 할 데이터의 다른 부분에 대한 압축모드를 선택하는 방법이제공된다. 데이터(예컨대 데이터 블록)의 복수의 부분은 제1, 제2 및 제3의다른 압축모드를 이용하여 압축된다. 상기 제1압축모드를 이용하여 압축된 부분은 축적된 데이터의 제1세트를 공급하기 위해 제1오버헤드 데이터와 함께 축적되고, 상기 제2압측모드를 이용하여 압축된 부분은 축적된 데이터의 제2세트를 공급하기 위해 제2오버헤드 데이터와 함께 축적된다. 또한 복수의 부분은 각각 특별한 부분에 대해 제1선택기준을 만족하는 압축모드를 이용하여 압축된다. 예컨대, 수퍼블록의 각 블록은 특정 블록에 대한 선택 및 다른 오버헤드데이터를 포함하는 최소 데이터를 생성하는 PCM, 수퍼블록 DPCM 또는 블록DPCM을 이용하여 압축될 수 있다. 개별적으로 압측된 부분은 축적된 데이터의제3세트를 공급하기 위해 블록선택 데이터를 포함하는 제3오버헤드 데이터와함께 축적된다. 축적된 데이터의 제1, 제2 및 제3세트는 제2선택기준을 만족하는 세트를 결정하기 위해 비교된다. 그 후, 상기 복수의 부분은 전송을 위해 상기 제2선택기준을 만족하는 축적된 데이터의 상기 제1, 제2 및 제3세트에의해 결정되는 압축형태로 공급된다. 상기 실시예에 있어서, 상기 제1선택기준은 상기 각 부분에 대해 최소량의 압축 데이터를 선택하고, 상기 제2선택기준은 최소량의 축적 데이터를 선택한다.
또, 엔코더에서 전송을 위해 선택된 압축블록으로부터 비디오 데이터를 복구하기 위한 디코더장치가 제공된다. 이 디코더는 압축 비디오 데이터의 수퍼블록을 수신하는 수신수단을 포함하고 있다. 수퍼블록은 복수의 압축모드의하나를 이용하여 각각 압축되어 있는 개별블록을 포함하고 있다. 각각 수신된수퍼블록으로부터 제1오버헤드 데이터, 제2오버헤드 데이터 및 제3오버헤드 데이터의 하나를 검색하는 수단이 상기 수신수단에 접속되어 있다. 상기 제1오버헤드 데이터는 전 수퍼블록을 압축하는데 사용되는 제1압측모드를 지시하고,제2오버헤드 데이터는 전 수퍼블록을 압축하는데 사용되는 제2압축모드를 지시하며, 제3오버헤드 데이터는 상기 수퍼블록에 포함된 개별블록이 복수의 다른압축모드를 이용하여 압축되어 있다는 것을 지시한다. 상기 제1오버헤드 데이터에 응답하는 수단은 상기 제1압축모드에 대응하는 신장모드를 이용하여 수신된 수퍼블록을 디코드하고, 상기 제2오버헤드 데이터에 응답하는 수단은 상기제2압축모드에 대응하는 신장모드를 이용하여 수신된 수퍼블록을 디코드한다.상기 제3오버헤드 데이터에 응답하는 수단은 수신된 수퍼블록의 각 개별블록을압축하는데 사용되는 압축모드를 식별하고, 그 블록을 압축하는데 사용되는 압축모드에 대응하는 각 개별블록에 대한 신장모드를 이용하여 수신된 수퍼블록을디코드한다. 상기 디코더의 실시예에 있어서, 상기 압축모드의 제1압축모드는 모션보상없이 상기 수퍼블록을 압축하고, 상기 압축모드의 제2압축모드는 상기 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터에 기초한 모션보상에 의해 수퍼블록의 각 블록을 압축하며, 상기 압축모드의 제3압측모드는 각 블록에 대해 특정 모션 벡터에 기초한 모션보상에 의해 수퍼블록의 각 블록을 압축한다.
[발명의 상세한 설명]
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 모션보상된 비디오신호 압축시스템의 성능의 향상을 도모한다. 디지탈 텔레비전 시스템에 있어서, 비디오 프레임의 각 라인은 화소의 시퀀스에 의해 정의된다.
텔레비전 프로그램에서는 화상을 정의하기 위해 송신되어야만 하는 화소데이터의 양이 많기 때문에, 전송하기 전에 데이터를 압축하는것이 바람직하다. 한 압축기술에 있어서는, 이전 프레임의 데이터로부터 현재 프레임에 대한 데이터를 예측하기 위해 모션보상(motion compensation)을 이용한다. 여기에 사용된 바와 같이, ＆quot;모션보상＆quot;이란 항목은 이전 프레임이 예측을 위해 사용되고 있는 경우를 포함하지만, 예측을 위해 비교되는 이미지의 현재 및 이전 프레임부간의 변위(displacement)는 없다. 이러한 경우, 모션 벡터(motion vector)는 제로(0)이다.
모션보상 시스템에 있어서는, 예측신호와 실제신호간의 차이를 나타내는 데이터만이 전송을 위해 압축되고 엔코드된다. 전형적으로, 비디오 이미지 데이터는 블록 바이 블록 기초에 의해 처리된다. 그러한 시스템의 실현을 촉진기 위해서는, 블록이 동일한수의 블록을 포함하는 수퍼 블록(superblock ) 으로 그룹화되어야 한다.
모션추정 알고리즘에 기초한 블록의 유효성은, 현재 프레임을 이전 프레임과 매치시키는데 사용되는 블록의 사이즈에 의존한다. 큰 블록 사이즈는, 이미지가 정지(靜止)하거나 또는 균일하게 변환되는 영역내에서 동작하게 될 것이다. 그러한 경우, 각 이미지 블록에 관련된 모션 벡터를 송신하기 위해 요구되는 오버헤드가 적기 때문에, 큰 블록 사이즈가 작은 블록 사이즈에 우선한다. 아주 고압축비을을 요구하는 응용에 있어서는, 절약(saving)이 효과적일수있다. 다른 경우, 즉 한 프레임으로부터 다음 프레임으로의 복합이동이 단순변환으로서 정확하게 모델링될 수 엾는 경우에는, 작은 블록 사이즈가 더 좋게 수행될 수 있다. 본 발명은, 적응형 모션보상을 이용한 압축시스템을 제공함으로써 이들 차이를 이용하고, 다른 블록 사이즈를 이용하는 복수의 모션보상기는 압축 및 블록 바이 블록 기초에 의해 오버헤드 데이터(overhead data)를밝힌 후에 최소량의 데이터에 기인한 모션보상기를 결정하기 위해 비교된다.
모션보상은 항시 적은 데이터를 생성하는 것은 아니다. 이것은 상황변화가 급속하거나 복합면화가 한 프레임으로부터 다음 프레임으로 발생하는 경우에 특히 정확하다. 그러한 경우는, 모션보상(DPCM)에 따르지 않고 모션보상되지 않은 포맷(PCM)으로 정보의 블록을 송신하는데 잇점이 있다. 본 발명은 이미지의 영역에 걸쳐 가장 효율적인(즉 콤팩트한) 표현을 제공하는 방법을 결정하기 위해 개별블록에 대한 PCM 및 DPCM처리의 결과를 시험한다. 사용되는 전송모드를 디코더에게 알리는데 필요한 오버헤드는, 전송을 위해 최소량의 데이터에 기인하는 것이 PCM인지 DPCM인지를 판단하는 경우에 제시되어야만 한다.
본 발명은, 각 수퍼블록에 대해, 수퍼블록을 모두 PCM 데이터, 모두 DPCM데이터로서, 또는 PCM 및 DPCM 데이터의 조합으로서 송신하는 것이 가장 효율적인가를 결정함으로써 비디오 데이터의 압측을 최적화한다. PCM 데이터가 가장 효율적인 경우에는 모션 벡터없이 송신되고, 수퍼블록에 대해 모두 DPCM 엔코딩이 가장 효율적인 경우에는 전 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터(general motion vector)가 송신되며, 수퍼블록내에서 DPCM 및 PCM 블록의 조합이 오버헤드를 포함하는 최소 압축데이터를 제공하는 경우에는 일반 모션 벡터가 각 DPCM 블록에 대한 특정 모션 벡터(specific motion vector)와 함께 송신되게 된다. 이 특정 모션 벡터는 일반 모션 벡터와 다르게 엔코드된다.
본 발명의 제안된 실시예에 있어서, 루미넌스(1uminance) 및 크로미넌스(chrominance)처리는 분리되어 병렬로 발생한다. 제1도 및 제2도는 엔코더의 루미넌스부의 블록도이고, 제3도 및 제4도는 엔코더의 크로미넌스부의 블록도이다. 상기 실시예에 있어서, 각 루미넌스 블록은 8×8화소이고, 각 수퍼블록은 4개의 루미넌스 블록으로 이루어진다. 이것은 제7도에 도시되어 있다. 여기서, 수퍼블록(230)은 4개의 8×8블록(232)으로 이루어진다. 그 결과, 수퍼블록(230)의 전체 사이즈는 16×16화소이다.
또한, 상기 실시예에 있어서 크로미넌스는 각각 4로 서브샘플링(subsampling)된 U 및 V신호로 이루어진다. U, V가 서브샘플링된 후, 각 U, V수퍼블록은 8×8블록으로 된다. U, V신호는 일련의 파이프라인(pipeline)으로 처리된다. 여기에 개시된 블록 및 수퍼블록의 사이즈는 단지 설명을 위한 것일 뿐이고, 본 발명은 어떤 소망하는 사이즈의 블록 및 수퍼블록을 이용하여 실시할 수 있다.
다시 제1도로 돌아가면, 현재 프레임(current frame) 루미넌스 데이터의 블록은 입력단자(10)를 통해 빈환/양자화회로(12)로 입력된다. 화소데이터는 예컨대 잘 알려진 DCT(discrete cosine transform; 이산코사인변환)를 이용하여 변환되고, 종래의 방법으로 양자화된다. 변환계수의 결과블록은 이 분야에서 잘 알려진 바와 같이 벡터 엔코더 및 화소엔코더를 포함하고 있는 벡터/화소 엔코더(14)에서 엔코드된다. 상기 벡터 엔코더 및 화소엔코더는 병렬로 동작하고, 그들의 길이는 블록길이 어큐뮬레이터(block length accumulator;16)에 축적된다. 그 후, 상기 블록은 PCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(18)로 입력되는데, 여기서 수퍼블록에 대응하는 4개의 블록은 이어지는 비교를 위해 후술하는바와 같이 다른 압축모드를 이용하여 처리되는 동일한 수퍼블록에 축적된다.
변환/양자화회로(12), 벡터/화소 엔코더(14), 블록길이 어큐뮬례이터(16)및 수퍼블록 어큐뮬레이터(18)를 포함하는 경로를 통한 현재 프레임 루미넌스블록의 처리는, 모션보상이 없는 제1압축모드, 즉 PCM을 이용하여 블록을 압축하는 것이다. 모션보상을 이용하고 전 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터를 갖는제2압축모드는, 감산기(25), 변환/역양자화회로(26), 벡터/화소 엔코더(28), 블록길이 어큐뮬레이터(30) 및 DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(32)를 포함하는 제2경로에 제공된다. 이 경로에서, 블록이 분할되어 있는 수퍼블록에 대한 일반 모션 벡터에 기초하여 현재 프레임 루미넌스 블록과 가장 잘 매치하는 이전 프레임 데이터가 단자(24)에 입력된다. 이 이전 프레임 최적 매치 데이터(prior frame best 皿tch data)는 감산기(25)에서 단자(10)로 공급된 현재프레임 루미넌스 블록으로부터 감산되고, 그 차가 제1압측모드 경로에서의 회로(12)와 동일한 기능을 하는 번환/양자화회로(26)로 입력된다. 회로(26)로부터 출력되는 양자화된 변환계수의 블록은, 엔코드된 벡터 데이터 및 엔코드된화소데이터를 블록길이 어큐뮬레이터(30)로 출력하는 엔코더(28)에 의해 엔코드된다. 블록에 대해 축적된 데이터는 DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(32)로 입력된다.
제3압측모드 경로에서는, 그 블록에 대한 특정 모션 벡터에 기초하여 현재 블록과 가장 잘 매치하는 이전 프레임으로부터의 데이터가 단자(40)에 입력되어, 감산기(42)에서 단자(10)로 입력된 현재 프레임 루미넌스 블록으로부터 감산된다. 그리고 그 결과적인 차신호는 제1 및 제2압축모드 경로에서의 회로(12,26)와 각각 등가인 회로(44)에서 변환 및 양자화된다. 양자화된 변환계수의 블록은 벡터/화소 엔코더(46)에 의해 엔코드되고, 엔코드된 벡터 및 화소데이터는 블록길이 어큐뮬레이터(48)로 입력된다.
일단 전 블록에 대한 데이터가 어큐뮬레이터(48)에 축적되기만 하면,50으로 지시한 바와 같이 ＆quot;선택오버헤드＆quot; 데이터가 가산된 후에 블록비교기(58)로입력된다. 제3압축모드 경로에서 처리되는 블록(즉, DPCM 및 특정 모션 벡터를 이용하여 처리되는 블록)에 대한 선택오버헤드는 단자(52)에서 입력되는 특정 모션 벡터 오버헤드 데이터를 포함한다. 이 특정 모션 벡터 오버헤드 데이터는 처리되는 블록에 대한 특정 모션 벡터와 전 수퍼블록에 대해 사용되는 일반 모션 벡터간의 차이를 포함한다. 또한 50에서 가산된 선택오버헤드는 제3압축모드 경로에서 압축된 블록길이 어큐뮬레이터(48)로부터의 블록을 식별하는 코드워드(code word)를 포함한다.
블록비교기(58)는, 가산된 선택오버헤드 데이터를 갖는 블록에서의 압축데이터의 양을,54에서 가산된 선댁오버헤드를 갖는 블록길이 어큐뮬레이터(30;제2압축모드 경로)로부터 출력되는 블록 및 56에서 이것에 가산되는 선택오버헤드를 갖춘 후에 블록길이 어큐뮬레이터(16;제1압축모드 경로)로부터 출력되는 PCM블록에서의 압축데이터의 양과 비교한다. 전체로서 최소량의 데이터를 공급하는 (관련된 선택오버헤드를 갖는) 블록이 블록비교기(58)에 의해 선택되어 PCM/DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(60)로 출력된다. 블록비교기(58)는 또한3개의 블록(PCM, DPCM 일반 모션 벡터 또는 DPCM 특정 모션 벡터)중 어느 것이선택되는가를 식별하는 결정 코드워드를 출력한다.
수퍼블록의 4개의 블록 모두가 제1, 제2 및 제3압축모드 경로에 의해 처리된 후에, 수퍼블록 어큐뮬레이터(18)는 전 PCM 수퍼블록을 유지하게 되고, 수퍼블록 어큐뮬레이터(32)는 일반 모션 벡터를 이용하여 처리되는 전 DPCM 수퍼블록을 유지하게 되며, 수퍼블록 어큐뮬레이터(60)는 전 PCM/DPCM 수퍼블록을 유지하게 되는데, 여기서 각 개별블록은 일반 모션 벡터를 갖춘 PCM, DPCM의하나 또는 특정 모션 벡터를 갖춘 DPCM을 이용하여 처리된다. 전송을 위해 최소량의 데이터를 공급하게 되는 수퍼블록을 결정하도록 엔코더를 이네이블시키기 위해서는, 수퍼블록과 함께 전달되어야만 하는 오버헤드가 가산되어야만 한다. PCM 수퍼블록의 경우, PCM 크로미넌스 데이터는 단자(20)를 통해 가산되고, PCM 오버헤드 데이터는 단자(22)를 통해 가산된다. PCM 오버헤드 데이터는 단지 수퍼블록을 PCM 수퍼블록으로서 식별한다. 단자(20,22)를 통해 가산된 데이터는, 수퍼블록 어큐뮬레이터(18)가 엔코드된 PCM 루미넌스 수퍼블록에 대한 데이터 뿐만 아니라 대응하는 크로미넌스 데이터 및 오버헤드 데이터를유지한다는 점에서, PCM 수퍼블록과 함께 축적된다.
마찬가지로, DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(32)는, DPCM 엔코드 루미넌스 데이터와 함께, 단자(34)를 통해 가산된 대응하는 DPCM 크로미넌스 데이터, 단자(36)를 통해 가산된 DPCM 오버헤드 데이터 및 단자(38)를 통해 가산된 일반 모션 벡터를 유지한다. 상기 DPCM 오버헤드 데이터는, 수퍼블록을 일반 모션 벡터에 기초하여 엔코드된 DPCM 수퍼블록으로서 식별하는 코드워드를 포함한다.
수퍼블록 어큐뮬레이터(60)는, PCM/DPCM 수퍼블록 데이터와 함게, 대응하는PCM 또는 DPCM 크로미넌스 데이터, PCM/DPCM 오버헤드 데이터 및 일반 모션벡터를 포함할 수 있다. 상기 일반 모션 벡터는, 특정 모션 벡터를 이용하여 엔코드된 어떤 선택된 블록에 대해 다르게 엔코드된 특정 모션 벡터(이전에 단자(52)를 통해 부가됨)를 디코드하기 위해 필요한 것이다. 단자(62)를 통해가산된 크로미넌스 데이터는 PCM 크로미넌스 또는 DPCM 크로미넌스 데이터로 될 수 있는데, 이것은 후술하는 크로미넌스 엔코더에 의해 결정되어 전송을 위해 최소량의 데이터를 공급하게 된다. 단자(64)를 통해 가산된 PCM/DPCM 오버헤드 데이터는, 각 개별블록이 일반 모션 벡터를 갖춘 PCM, DPCM의 하나 또는 특정 모션 벡터를 갖춘 DPCM을 이용하여 엔코드되어 있는 경우에 어큐뮬레이터(60)에 유지된 수퍼블록을 ＆quot;적응모드＆quot; 수퍼블록으로서 식별하는 제1코드워드를 포함한다. PCM/DPCM 오버헤드는 또한 각 개별블록을 일반 모션 벡터에 기초한 PCM 블록, DPCM 블록 또는 특정 모션 벡터에 기초한 DPCM 블록으로서 식별하는제2코드워드를 포함한다.
어큐뮬레이터(18,32,60)의 각각으로부터 축적된 데이터는 제2도에 도시한수퍼블록 비교기(80)로 입력된다. 구체적으로는, PCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(18)로부터 축적된 데이터는 단자(72)를 통해 수퍼블록 비교기(80)로 입력되고, DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(32)로부터의 데이터는 단자(74)를 통해 입력되며, PCM/DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(60)로부터의 데이터는 단자(76)를 통해입력된다. 수퍼블록 비교기(80)는, 각 수퍼블록 어큐뮬레이터로부터의 데이터의 총량을 비교하여, 전송을 위해 최소량의 데이터를 포함하는 것을 결정한다.이 결정은 일반적으로 105로 지정된 모션보상회로의 스위치(82a,82b)를 동작시기는데 이용된다. 스위치(82a)는, 프레임저장기(90)에 저장하기 위해 이전 프레임 데이터를 얻는데 사용되는 양자화된 PCM 데이터, 양자화된 DPCM-일반 모션 벡터 데이터 또는 양자화된 DPCM-특정 모션 벡터 데이터의 하나를 선택한다. 양자화된 PCM 데이터가 선택되었다면 라인(66)을 통해 변환/양자화회로(12;제1도)로부터 입력되고, 양자화된 DPCM-일반 모션 벡터 데이터가 스위치(82a)에 의해 선택되었다면 라인(68)을 통해 변환/양자화회로(26)로부터 입력되며, 양자화된 DPCM-특정 모션 벡터 데이터가 선택되었다면 라인(70)을 통해변환/양자화회로(44)로부터 입 력된다.
수퍼블록 비교기(80)의 결정에 응답하여 스위치(82a)에 의해 선택된 양자화 계수는, 원래의 데이터 블록 또는 제1도의 대응하는 빈환/양자화회로(12,26,44)로 입력되는 차신호를 복구하기 위해 역양자화기(84) 및 역면환회로(86)로 입력된다. DPCM 차신호에 대해서는, 전송을 위해 최소량의 데이터를 공급하도록 수퍼블록 비교기(80)가 결정한 DPCM모드에 의존하여, 일반 모션 벡터의경우에 대한 이전 프레임 최적 매치 데이터 또는 특정 모션 벡터의 경우에 대한 이전 프레임 최적 매치 데이터를 반대로 가산하기 위해 가산기(88)가 이용된다. 비교기(80)가 전송을 위해 최소량의 데이터를 공급하는 PCM모드를 결정한 경우에는, 모션보상이 이용되지 않기 때문에, 스위치(82b)는 가산기(88)의 절환된 입력을 접지시기게 된다.
프레임저장기(90)는 이전 프레임 데이터를 저장하게 되는데, 이 데이터는일반 모션 벡터의 경우에 대한 이전 프레임 최적 매치 데이터 또는 특정 모션벡터의 경우에 대한 이전 프레임 최적 매치 데이터를 각각 생성하기 위해 16×16화소 수퍼블록 모션예측기/모션보상기회로(92) 및 8×8화소 블록 모션예측기/모션보상기회로(94)에 의해 이용된다. 모션예측기/모션보상기회로(92,94)는 잘알려진 구성요소로서, 블록 바이 블록 기초에 의해 최적 매치를 정하도록 단자(96)를 통해 입력되는 현재 프레임 루미넌스 데이터와 프레임저장기(90)에저장된 이전 프레임 데이터를 비교한다. 일반 모션 벡터의 경우에 대한 최적매치 데이터는 라인(98)을 통해 단자(24; 제1도)로 출력되고, 특정 모션 벡터의 경우에 대한 최적 매치 데이터는 라인(100)을 통해 제1도의 단자(40)로 출력된다.
제3도 및 제4도는 크로미넌스 데이터를 처리하는 엔코더부를 나타내고 있다. 크로미넌스 처리는, 분리된 일반 모션 벡터 및 특정 모션 벡터 DPCM 압축모드를 제공하는 대신에 크로미넌스 처리가 8×8블록 기초하에서만 발생하기때문에 하나의 DPCM 압축모드만이 제공된다는 점을 제외하고는 루미넌스 처리와 유사하다. 현재 프레임 크로미넌스 데이터는 단자(11)를 통해 변환회로(112)로 입력된다. 이 데이터는, 예컨대 DCT알고리즘을 이용하여 변환되고, 양자화회로(114)에서 양자화된다. 면환회로(112) 및 양자화회로(114)는 제1도의 변환/양자화회로(12)와 등가이다.
양자화기(114)로부터 출력되는 양자화된 변환계수는, 루미넌스 데이터가엔코더(14;제1도)에 의해 엔코드되는 것과 동일한 방법으로 벡터 엔코더(116)및 화소엔코더(118)에서 엔코드된다. 엔코드된 벡터 및 화소정보는 제1도의블록길이 어큐뮬레이터(16)와 유사한 블록길이 어큐뮬레이터(120)에 입력된다.블록에 대해 모든 데이터가 축적된 경우, 이것은 제1도에 나타낸 수퍼블록 어큐뮬레이터(18)의 단자(20)로의 입력을 위해 라인(126)을 통해 출력된다.
단자(130)로 입력되는 이전 프레임 크로미넌스 데이터는 감산기(132)에서현재 프레임 크로미넌스 데이터로부터 감산되고, 그 결과는 회로(134,136)에서각각 변환 및 양자화된다. 그리고 양자화된 변환계수는 벡터 엔코더(138) 및 화소엔코더(140)에 의해 엔코드된 다음, 블록길이 어큐뮬레이터(142)에 축적된다. 각 DPCM 크로미넌스 블록은 DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(32)의 단자(34)로의 입력을 위해 라인(146)을 통해 출력된다.
블록길이 어큐뮬례이터(120)로부터 출력된 PCM 크로미넌스 데이터 및 블록길이 어큐뮬레이터(142)로부터 출력된 DPCM 크로미넌스 데이터는, 각각 122, 144에서의 선택오버헤드의 가산후에 블록비교기(124)로 입력된다. 비교기(124)는, 선택오버헤드를 밝힌 후에 최소량의 데이터를 공급하는 PCM 및 DPCM크로미넌스 데이터를 결정한다. 최소량의 데이터를 포함하는 블록은 라인(128)을 통해 PCM/DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(60)의 단자(62)로 출력된다. 그리고 블록이 비교기(124)에 의해 선택된 것(＆quot;블록결정＆quot;)을 지시하는 코드워드는, PCM/DPCM 오버헤드 입력에 포함되기 위해 라인(129)을 통해 DPCM 수퍼블록 어큐뮬레이터(60)의 단자(64)로 출력된다. PCM/DPCM 오버헤드는 또한 선택되는 각 DPCM 크로미넌스 블록을 디코드하는데 필요한 크로미넌스 모션 벡터를 포함할 수 있다.
양자화기(114)로부터 출력되는 양자화된 PCM 크로미넌스 데이터는 라인(148)을 통해 제4도에 도시한 스위치(152a)로 입력되고, 양자화기(136)로부터의 양자화된 DPCM 크로미넌스 데이터는 라인(150)을 통해 스위치(152a)로 출력된다. 수퍼블록 비교기(80)에 의해 이루어진 최종결정은, 크로미넌스 모션보상기(155)가 프레임저장기(160)에 저장하기 위해 크로미넌스 데이터의 이전 프레임을 적절히 재구성하도록 스위치(152a,152b)를 동작시기는데 이용된다. 스위치(152a)에 의해 선택된 데이터는 154,156에서 각각 역양자화 및 역변환된다. PCM처리가 스위치(152a)에 의해 선택된 경우, 역변환회로(156)로부터 출력되는 데이터는 단자(110;제3도)에서 입력된 현재 프레임 크로미넌스 데이터에 대응하게 된다. 스위치(152b)는, 데이터가 가산기(158)를 매개해서 프레임저장기(160)로 통과하도록 접지에 접속된다. DPCM 크로미넌스 테이터가 처리되는 경우, 역변환회로(156)의 출력은 감산기(132;제3도)로부터 출력되는 차신호에 대응하게 된다. 이 데이터는, 프레임저장기(160)에 저장된 이전 프레임 데이터를 재생성하기 위해, 스위치(152b)를 매개해서 연결된 이전 프레임크로미넌스 데이터와 가산된다.
모션예측기/모션보상기(162)는 통상의 회로로서, 라인(164)상으로의 출력을 위한 최적 매치 이전 프레임 크로미넌스 데이터를 생성하기 위해 라인(166)을 통해 수신된 현재 프레임 크로미넌스 데이터를 프레임저장기(160)에 저장된 이전 프레임 크로미넌스 데이터와 비교한다. 또한 모션예측기/보상기(162)는,이전 프레임에서 최적 매치 이전 프레임 크로미넌스 데이터가 발견되었는가를식별하는 크로미넌스 모션 벡터를 출력한다. 최적 매치 이전 프레임 크로미넌스데이터는 또한 라인(164)을 통해 단자(130;제3도)에도 공급된다.
비디오 이미지를 정의하는 연속적인 수퍼블록은, 제1도 및 제2도의 엔코더에 의해 그 수퍼블록에 대해 선택된 압축모드에 따라 압축된다. 이 연속적인수퍼블록은, 수신기에 의한 비디오 이미지의 수신 및 복구를 위해 인공위성,케이블 또는 욱상전송을 통해 송신된다.
제5도 및 제6도는 비디오 이미지 데이터를 복구하는 수신기에서 사용될 수있는 디코더를 나타내고 있다. 제2도의 수퍼블록 비교기(80)로부터 출력되는엔코드된 비디오에 대응하는 수신된 엔코드 비디오는, 선택된 압축 루미넌스데이터와 함게 대응하는 크로미넌스, 오버헤드 및 모션 벡터 데이터를 적절히포함한다. 이 데이터는 단자(190)를 통해 엔코드된 모션 벡터 데이터 및 오버헤드 데이터를 복구하는 디멀티플렉서(demultiplexer;192)로 입력된다. 오버헤드 데이터가, 수퍼블록이 PCM 또는 DPCM을 이용하여 압축되었는가를 식별하는코드워드를 포함한다는 것은 쉽게 생각해낼 수 있을 것이다. 이 코드워드는, 신장회로(204) 또는 가산기(200)를 통해 신장회로(194)의 출력에 연결하는 스위치(206)로 라인(208)을 통해 전달된다.
신장회로(204)는 PCM 데이터를 신장하고, 신장회로(194)는 가산기(200)에서 모션 벡터 디코더(196)로부터 출력되는 모션 벡터에 응답하여 모션보상기(198)에 의해 선택된 이전의 프레임 데이터에 가산되는 DPCM 데이터를 신장한다. 프레임 지연회로(202)는 종래의 방법으로 모션보상기(198)에 의해 이용되는이전 프레임 데이터를 저장한다. 신장회로(194,204)는, 역양자화 및 역번환회로(84,86;제2도)가 루미넌스 데이터를 처리하는 방법과, 엔코더에서 역양자화 및 역면환회로(154,156; 제4도)가 크로미넌스 데이터를 처리하는 방법과 동일한 방법으로 수신된 수퍼블록 데이터를 역양자화 및 역변환한다. 제5도에서는 루미넌스 및 크로미넌스 데이터의 분리처리에 대해 설명하지 않았지만, 이 데이터가 엔코더에서 행한 바와 같이 분리처리될 수 있다는 것은 명백하다.
제6도는 모션 벡터 디코더(196)의 구성요소를 좀더 상세히 나타낸 블록도이다. 디멀티플렉서(192;제5도)로부터의 엔코드된 모션 벡터 데이터 및 결정코드워드는 단자(210)를 통해 디멀티플렉서(212)로 입력된다. 결정 코드워드, 일반 모션 벡터 및 특정 모션 벡터 차신호는 디멀티플렉서(212)에 의해 디멀티플렉스된다. 언급된 결정 코드워드는, 특정 블록이 일반 모션 벡터와 반대의 특정 모션 벡터를 이용하여 엔코드되었는가를 지시하는 오버헤드 데이터내의 코드워드이다. 상기 결정 코드워드는, 재구성된 일반 모션 벡터나 재구성된 특정 모션 벡터를 적절히 선택하도록 스위치(222)를 동작시기기 위해 사용된다. 특정 모션 벡터 차신호는 가변길이 디코더(variable length decoder;214)로 입력되어 가변길이 디코더(214)에 의해 디코드된 후, 가산기(220)에서 일반 모션 벡터와 가산된다. 송신되는 데이터의 총량을 더욱 더 저감시키기위해, 모든 수퍼블록, 오버헤드 및 모션 벡터 데이터를 엔코더에서 가변길이 엔코드할 수 있다는 것은 명백하다. 그렇지만, 일반 모션 벡터 및 특정 모션 벡터 차신호가 가변길이 엔코드되지 않는 경우에는, 가변길이 디코더(214,216)가 불필요하게 된다.
래치(218)는, 일반 모션 벡터가 4개의 블록의 그룹마다 즉 하나의 수퍼블록에 대해 한번만 송신되도록, 등가인 4개의 블록에 대해 수신된 일반 모션 벡터를 저장하기 위해 사용된다. 스위치(222)는, 프레임 지연회로(202)로부터의 최적 매치 이전 프레임 데이터를 복구할 때에 모션보상기(198)에서의 사용을 위해, 결정 코드워드에 응답하여 복구된 일반 모션 벡터 또는 복구된 특정 모션 벡터를 출력하게 된다.
이상의 설명으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 전송을 위해 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 시스템을 제공한다. 비디오 데이터의 블록은, 수퍼블록에 대한 일반 모션 벡터를 갖춘 PCM, DPCM 및, 수퍼블록을 형성하는 개별블록에 대한 특정 모션 벡터를 이용한 DPCM 등과 같은 다른압축모드를 이용하여 압축된다. 각 압측모드는 특정 블록에 최소량의 데이터를 공급하는 것을 결정하기 위해 비교된다. 상기 블록은 필요한 오버헤드 데이터와 함께 수퍼블록에 축적되고, 상기 수퍼블록은 각 수퍼블록에 대해 최소량의 데이터로 되는 압축모드를 결정하기 위해 비교된다. 각 수퍼블록에 대해 최소량의 데이터를 공급하는 압축구조는, 전송을 위해 그 수퍼블록을 준비하는데 사용된다. 디코더에서, 필요한 오버헤드 및 모션 벡터 정보는 수신된 수퍼블록으로부터 복구된다. 오버헤드 데이터는 각 수퍼블록을 제공하는데 이용되는압측모드를 지정하고, 이 정보는 수신된 수퍼블록으로부터 원래의 비디오데이터를 복구할 때에 디코더에 의해 이용된다. 상기의 실시예에 있어서, 수퍼블록의 결정은 3개의 가능한 조합으로부터 이루어진다. 이들은 모든 PCM 블록일반 모션 벡터를 갖춘 모든 DPCM 블록 및, DPCM 코드화되거나 또는 PCM코드화될 수 있는 개별블록을 포함하는 수퍼블록이다. 후자의 경우, DPCM 블록은 일반 모션 벡터와 다르게 엔코드되는 특정 모션 벡터를 전달한다.
송신되는 수퍼블록에 관한 결정중에 고려되는 인자(factor)는 각 화소(루미넌스)의 코드길이 및 벡터길이를 포함한다. 각 블록은 루미넌스 및 크로미넌스에 대해 4부분의 벡터로 분할될 수 있다. 디코더에 의한 사용을 위해 송신될 필요가 있는 오버헤드정보의 코드길이와 마찬가지로, 크로미넌 U 및 V의 코드길이도 또한 고려된다. 모션 벡터의 코드길이는 각 수퍼블록내에서 일반 모션 벡터 및 특정 모션 벡터의 다른 코딩(coding)을 포함한다. 압축을 향상시기기 위해, PCM 압축모드의 DC계수를 다르게 코딩하여 DC계수의 벡터 코딩에 포함시킬 수도 있다.
한편, 본 발명은 특정 실시예에 대해서만 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 엔코더 및 이 엔코더에 의해 공급된 신호를 디코딩하기 위한 수신기를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 디지탈 비디오의 데이터의 복수의 블록을 포함하는 수퍼블록의 형태로 공급되는 상기 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치로서 ,
    비교를 위한 3개의 압축출력을공급하기 위해 제1, 제2 및 제3의 다른 압축모드를 이용하여 수퍼블록을 압축하는 수단과,
    당해 제1비교수단에 의해 이루어지는 선택을 식별하는데 필요한 선택 오버헤드를 밝힌 후에, 상기 압축모드의 각각으로부터 야기되는 상기 수퍼블록의 각 블록에 대해 압축된 데이터의 양을 비교하고, 그 블록에 대한 선택 오버헤드를 포함하는 최소량의 압축 데이터로되는 각 블록에 대한 압축모드를 선택하는 제1비교수단,
    (i)상기 제1압축모드와 함께 그와 관련된 제1압축모드 오버헤드 데이터,(ii) 상기 제2압축모드와 함께 그와 관련된 제2압축모드 오버헤드 데이터,(iii) 상기 제1비교수단에 의해 선택 된 블록과 각각 선택된 블록에 대한 선택오버헤드 데이터에 더하여 그 선택된 블록과 관련된 적응모드 오버헤드 데이터로부터 야기되는 상기 수퍼블록에 대해압축된 데이터의 양을 비교하여, (i), (ii) 및 (iii)중에서 상기 수퍼블록에 대해 전송되는 최소량의 데이터를 나타내는 것을 결정하는 제2비교수단 및,
    상기 제2비교수단이 전송을 위해 최소량의 데이터에 기인하여 결정한 압축모드를 이용하여 얻어지는 압축된 형태로 상기 수퍼블록을 출력하는 출력수단을 구비한 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1압축모드는 모션보상없이 상기 수퍼블록을 압축하고,
    상기 제2압축모드는 상기 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터에 기초한 모션보상에 왼핸 상기 수퍼블록을 형성하는 각 블록을 압축하며,
    상기 제3압축모드는 각 블록에 대해 특정 모션 벡터에 기초한 모션보상에의해 상기 수퍼블록을 형성하는 각 블록을 압축하는 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1압축모드 오버헤드 데이터는, 압축된 데이터를 제1압축모드 데이터로서 식별하는 코드워드를 갖춘 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압측하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2압축모드 오버헤드 데이터는, 상기 일반 모션 벡터와,
    압축된 데이터를 제2압축모드 데이터로서 식별하는 코드워드를 갖춘 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적응모드 오버헤드 데이터는, 상기 일반 모션 벡터와,
    블록을 상기 제1비교수단에 의해 선택된 것으로서 식별하는 코드워드,
    상기 제1비교수단에 의해 선택된 각 블록을 상기 제1압축모드에 의해 생성된 PCM데이터, 상기 제2압측모드에 의해 생성된 DPCM데이터 및 상기 제3압축모드에 의해 생성된 DPCM데이터의 하나로선 식별하는 코드워드 및,
    상기 제3압축모드에 의해 생성된 DPCM데이터로 구성되며 상기 제1비교수단에 의해 선택된 각 블록과 관련된 특정 모션 벡터를 지시하는 데이터를 갖춘것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 수퍼블록이 루미넌스 블록이고,
    상기 제2비교수단에 의해 비교된 각 카테고리 (i),(ii) 및 (iii)에 대응하는 크로미넌스 데이터를 포함시기는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서, 카테고리 (i)에 포함되는 크로미넌스 데이터는PCM 크로미넌스 데이터이고,
    카테고리 (ii)에 포함되는 크로미넌스 데이터는 DPCM 크로미넌스 데이터이며,
    각 블록에 대한 카테고리 (iii)에 포함되는 크로미넌스 데이터는, PCM이 전송을 위해 최소 크로미넌스 데이터를 공급할 때는 PCM 크로미넌스 데이터, DPCM이 전송을 위해 최소 크로미넌스 데이터를 공급할 때는 DPCM 크로미넌스 데이터인 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압측하기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수퍼블록이 루미넌스 블록이고,
    상기 제2비교수단에 의해 비교된 각 카테고리 (i),(ii) 및 (iii)에 대응하는 크로미넌스 데이터를 포함시기는수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2비교수단은, 상기 수퍼블록에 대해 상기 제1압축모드로부터 야기되는 데이터를 상기 제1압축모드 오버헤드 데이터 및 대응하는 크로미넌스 데이터와 함께 축적하는 제1어큐뮬레이터와,
    상기 수퍼블록에 대해 상기 제2압축모드로부터 야기되는 데이터를 상기 제2압축모드 오버헤드 데이터 및 대응하는 크로미넌스 데이터와 함께 축적하는 제2어큐뮬레이터,
    상기 제1비교수단에 의해 선택된 블록으로부터 야기되는 데이터를 상기 적응모드 오버헤드 데이터, 각 블록에 대한 선택데이터 및 대응하는 크로미넌스 데이터와 함께 축적하는 제3어큐뮬레이터 및,
    각 어큐뮬레이터에 의해 축적된 데이터의 양을 비교하는 비교기를 구비한것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제2비교수단에 응답하여 상기 제2 및 제3압축모드에 대한 예측신호를 생성하고, 상기 일반 및 특정 모션 벡터신호를 생성하는 모션보상수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 특정 모션 벡터를 상기일반 모션 벡터와 다르게 엔코딩함으로써 상기 특정 모션 벡터를 압축하는 수단을 더 구비한 것을특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 수퍼블록이 루미넌스 블록이고,
    제1크로미넌스 압축모드와 제2크로미넌스 압측모드를 이용하여 크로미넌스데이터를 압축하는 수단과,
    당해 제3비교수단에 의해 이루어지는 선댁을 식별하는데 필요한 선택 오버헤드를 밝힌 후에 상기 제1 및 제2크로미넌스 압축모드의각각으로부터 야기되는 상기 수퍼블록의 각 블록에 대해 압축된 크로미넌스데이터의 양을 비교하고, 각 블록에 대한 선택 오버헤드를 포함하는 최소량의 압축 크로미넌스 데이터를 출력하는 제3비교수단,
    상기 제2비교수단에 의해 비교된 카테고리 (i)에 상기 제1크로미넌스 압축모드로부터의 압축 크로미넌스 데이터를 포함시키는 수단,
    상기 제2비교수단에 의해 비교된 카테고리 (ii)에 상기 제2크로미넌스 압축모드로부터의 압축 크로미넌스 데이터를 포함시키는 수단 및,
    상기 제2비교수단에 의해 비교된 카테고리 (iii)에 상기 제3비교수단에 의해 출력된 압축 크로미넌스 데이터를 포함시키는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1압축모드는 모션보상없이 상기 수퍼블록을 압축하고,
    상기 제2압축모드는 상기 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터에 기초한 모션보상에 의해 상기 수퍼블록을 형성하는 각 블록을 압축하며,
    상기 제3압축모드는 각 블록에 대해 특정 모션 벡터에 기초한 모션보상에 의해 상기 수퍼블록을 형성하는 각 블록을 압축하고,
    상기 제1크로미넌스 압축모드는 모션보상없이 상기 크로미넌스 데이터를 압축하며,
    상기 제2크로미넌스 압축모드는 모션보상에 의해 상기 크로미넌스 데이터를압축하는 것을 특징으로 하는 디지탈 비디오 데이터를 적응적으로 압축하기위한 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2비교수단에 응답하여 상기 제2 및 제3압축모드에 대한 예측신호를 생성하고, 상기일반 및 특정 모션 벡터신호를 생성하는모션보상수단과,
    상기 제2비교수단에 응답하여 상기 제2크로미넌스 압축모드에 대한 예측신호를 생성하는 모션보상수단을 더 구비 한것을 특징으로 하는 디지탈 비디오데이터를 적응적으로 압축하기 위한 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 특정 모션 벡터를 상기 일반 모션 벡터와 다르게 엔코덩함으로써 상기 특정 모션 벡터를 압축하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 디지달 비디오 데이터를적응적으로 압축하기 위한 장치.
  16. 송신되는 데이터의 다른 부분에 대해 압축모드를 선택하기 위한 방법으로서,
    제1, 제2 및 제3의 다른 압축모드를 이용하여 복수의 상기 부분을 압축하는단계와,
    축적된 데이터의 제1세트를 공급하기 위해 상기 제1압축모드를 이용하여 압축된 상기 복수의 부분을 제1오버헤드 데이터와 함께 축적하는 단계,
    축적된 데이터의 제2세트를 공급하기 위해 상기 제2압축모드를 이용하여압축된 상기 복수의 부분을 제2오버헤드 데이터와 함께 축적하는 단계,
    축적된 데이터의 제3세트를 공급하기 위해 제3오버헤드 데이터와 함께 상기 제3오버헤드 데이터에 포함된 선택데이터를 밝히는 그 부분에 대한 제1선택 기준을 만족하는 상기 압축모드를 이용하여 각각 압축된 상기 복수의 부분을 축적하는 단계,
    제2선택기준을 만족하는 세트를 결정하기 위해 축적된 데이터의 제1, 제2 및 제3세트를 비교하는 단계 및,
    전송을 위해 상기 제2선택기준을 만족하는 축적된 데이터의 상기 제1, 제2제3세트에 의해 결정되는 압축형태로 상기 복수의 부분을 공급하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 압축모드 선택방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1선택기준은 상기 각 부분에 대해 최소 량의 압축 데이터를 선택하고, 상기 제2선택기준은 최소탐왼 축적 데이터를 선택하는 것을 특징으로 하는 압축모드 선택방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 부분은 비디오 이미지 데이터를 갖추고'
    상기 제1압축모드는 모션보상없이 상기 복수의 부분을 압축하며,
    상기 제2압축모드는 상기 복수의 부분에 대해 일반 모션 벡터에 기초한 모션보상에 왼핸 각 부분을 압축하고,
    상기 제3압축모드는 각 부분에 대해 특정 모션 벡터에 기초한 모션보상에의해 각 부분을 압축하는 것을 특징으로 하는 압축모드 선택방법.
  19. 압축된 비디오 데이터의 복수의 압축모드의 하나를 이용하여 각각 압축된 개별블록을 포함하는 수퍼블록을 수신하는 수신수단과,
    상기 수신수단에 접속되어 각각 수신된 수퍼블록으로부터 전 수퍼블록을 압축하는데 사용되는 제1압축모드를 지시하는 제1오버헤드 데이터, 전 수퍼블록을 압축하는데 사용되는 제2압축모드를 지시하는 제2오버헤드 데이터 및 상기 수퍼블록에 포함된 개별블록이 복수의 다른 압측모드를 이용하여 압축되어있다는 것을 지시하는 제3오버헤드 데이터의 하나를 검색하는 수단,
    상기 제1오버헤드 데이터에 응답하여 상기 제1압측모드에 대응하는 신장모드를 이용하여 수신된 수퍼블록을 디코드하는 수단,
    상기 제2오버헤드 데이터에 응답하여 상기 제2압축모드에 대응하는 신장모드를이용하여 수신된 수퍼블록을 디코드하는 수단 및,
    상기 제3오버헤드 데이터에 응답하여 수신된 수퍼블록의 각 개별블록을 압축하는데 사용되는 압축모드를 식별하고, 그 블록을 압축하는데 사용되는 압축모드에 대응하는 각 개별블록에 대한 신장모드를 이용하여 수신된 수퍼블록을디코드하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 디코더장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 압축모드의 제1압축모드는 모션보상없이 상기 수퍼블록을 압축하고,
    상기 압측모드의 제2압축모드는 상기 수퍼블록에 대해 일반 모션 벡터에 기초한 모션보상에 의해 수퍼블록의 각 블록을 압측하며, 상기 압축모드의 제3압축모드는 각 블록에 대해 특정 모션 벡터에 기초한 모션보상에 의해 수퍼블록 각 블록을 압축하는 것을 특징으로 하는 디코더장치.
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