KR100245037B1 - 개선된 영상 부호화 및 복호화 시스템과 전송에러 복원 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축 부호화된 영상 데이터에 전송에러의 복구를 위한 패리티 비트를 부가할 때 그 비트 발생량을 억제하고, 본 발명에 따라 압축 부호화되어 수신된 영상 데이터에서 발생한 전송에러를 효과적으로 복구할 수 있도록 한 영상 처리 기법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 수신되는 각 N×N 블록 데이터 각각에 대해 n 비트 단위의 비트군별로 부가된 패리티 비트에 의거하여 전송에러를 검출하고; 전송에러가 발생하지 않은 수신된 N×N 블록 데이터들 각각에 대해 가변길이 복호화, 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 부호화전의 원신호로 복원하며; n 비트 단위의 비트군에서 전송에러가 발생된 N×N 블록 데이터를 가변길이 복호화하고, 이 가변길이 복호화된 블록 데이터중 전송에러가 발생된 n 비트 단위의 비트군내 각 비트값을 변환시킴으로써, 변환된 n 비트 단위의 비트군을 각각 갖는 다수의 N×N 후보 블록을 생성하고; 생성된 다수의 각 N×N 후보 블록을 역양자화 및 역이산 코사인 변환하여 원신호로 복원하여 다수의 N×N 후보 블록들을 각각 저장하며; 에러 검출 블록에 인접하는 N×N 주변 블록의 경계 화소값들과 복원된 각 N×N 후보 블록들간의 경계 화소값들간의 자승오차값들을 각각 산출하고; 복원된 다수의 N×N 후보 블록들에 대해 각각 산출된 각 N×N 후보 블록들의 대응 경계 화소들간의 자승오차값을 각각 가산함으로써, 각 N×N 후보 블록들에 대한 자승오차의 총합값을 각각 산출하며; 이 산출된 자승오차 총합값들에 의거하여, 생성된 다수의 N×N 후보 블록들중 어느 한 후보 블록을 전송에러가 복구된 최종 복원 블록으로 결정하는 기술 수단을 포함한다.

Description

개선된 영상 부호화 및 복호화 시스템과 전송에러 복원 방법{IMPROVED IMAGE ENCODING/DECODING SYSTEM AND ERROR RECOVERY METHOD THEREOF}

본 발명은 영상신호를 부호화 및 복호화하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정지영상의 부호화 전송시에 발생 가능한 전송에러를 복원하는 데 적합한 영상 부호화 및 복호화 시스템과 거기에서의 에러 복원 방법에 관한 것이다.

이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, 이산화된 영상신호의 전송은 아나로그 신호보다 좋은 화질을 유지할 수 있다. 일련의 이미지 "프레임"으로 구성된 영상신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 상당한 양의 전송 데이터가 발생하게 된다. 그러나, 종래의 전송 채널의 사용가능한 주파수 영역이 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이터를 전송하기 위해서는 전송하고자 하는 데이터를 압축하여 그 전송량을 줄일 필요가 있다.

한편, 이산화된 디지탈 데이터를 압축 부호화하여 전송하고 이들 부호화된 디지탈 데이터를 부호화전의 원신호로 복원하는 기법의 표준으로서는 주로 통신 미디어용에 적합한 H.261 과 저장 미디어 및 동영상 미디어용에 적합한 MPEG 및 정지영상에 적합한 JPEG 등이 있는 데, 여기에서 본 발명은 정지영상에 적합한 JPEG 부호화 알고리즘의 개선에 관련된다.

일반적으로, H.261과 함께, MPEG의 기초가 되는 중요한 표준중의 하나인 JPEG은 확률적 부호화 기법과 공간적 압축 기법 또는 시간적 압축 기법을 포함하는 데, 칼라 정지영상의 압축 표준안으로서 저해상도의 표시계(소프트 카피)에서 고해상도의 인쇄계(하드 카피)에 이르기까지 여러 종류의 해상도에 대응할 수 있고 폭넓은 응용에 적용될 수 있도록 고려되어 있다. 또한, 흑백의 계조로부터 원색계, 색차계, 보색계에 이르기까지 많은 성분을 취급함으로써 다양한 색공간에 대응하고 있다. 단, 범용성이 풍부한 반면, 특정 응용을 효율적으로 구현하기 위해서는 기능 혹은 사양면에서 응용에 의존하는 부분을 새로이 결정해서 추가시킬 필요가 있다. 또한, JPEG은 디지탈 방식의 전자스틸 카메라나 영상 데이터 베이스와 같은 저장계, 정지화 전송 장치나 오디오 그래픽 회의, 영상회의 등의 전송계, 나아가서 칼러 프린터 등의 인쇄계 등에 널리 이용되고 있다.

한편, 송신측(즉, 부호화 시스템)에서는 영상신호를 전송할 때 다양한 부호화 기법(DCT, 양자화, VLC 등)을 통해 N×N 블록(예를들면, 8×8 DCT 블록)단위 또는 화소단위로 영상신호가 갖는 공간적인(및/또는 시간적인) 상관성을 고려해 압축 부호화하여 비트 스트림 형태로 전송채널을 통해 송신, 즉 채널의 요구에 부응하여 소망하는 비트 레이트로 전송채널을 통해 수신측의 복호화 시스템에 전송한다.

또한, 수신측의 복호화 시스템에서는 전송채널을 통해 수신되는 압축 부호화된 영상의 비트 스트림에 대해, 부호화 과정의 역과정(VLD, 역양자화, IDCT 등)을 이루는 복원 기법을 이용하여 압축 부호화된 영상 데이터를 부호화되기 이전의 원신호로 복원하는 데, 이때 복원되는 영상 비트 스트림에서는 채널전송시에 여러 가지 외적요인으로 인해 전송에러가 발생될 수 있다.

따라서, 종래에는 이러한 전송에러의 복구를 위해 송신측에서 압축 부호화된 영상 데이터를 소정단위(예를들면, 8×8 DCT 블록)로 구분하고 이 구분된 블록마다 에러체크를 위한 패리티 비트(예를들면, 1비트의 패리티 비트)를 부가하여 전송하며, 수신측에서는 각 블록마다 부가된 패리티 비트의 체크를 통해 에러를 검출 및 복원하고 있다.

즉, 종래 방법에서는 부호화된 블록 데이터 각각에 대해 n 비트의 비트길이 정보, 실제 데이터 및 패리티 비트로 구성하여 전송하게 되는 데, 이 경우 전송시에 발생 가능한 전송에러를 체크하고 이에 대응하는 에러복구를 수행할 수는 있으나 불필요하게 비트량이 증가하게 되므로써 결과적으로 부호화의 효율을 저하시킨다는 문제가 있다.

예를들어, 사이즈가 256×256인 영상신호에서 발생되는 부호화된 비트량이 25k 비트이고, 8×8 블록 단위로 구분하며 각 블록에 부여되는 비트길이 정보를 8 비트로 표현한다고 가정할 때, 종래 방법에서는 한 화면분의 영상 데이터를 전송하는 데, 비트길이 정보가 대략 8k 비트, 실제 데이터가 25k 비트, 패리티 비트가 대략 1k 비트가 되므로 실제 전송해야 할 총 비트량은 대략 34k 비트가 된다.

상기한 바와같은 전송 비트량의 발생은 전송채널의 제한된 채널폭을 고려할 때 바람직하지 않다. 따라서, 전송에러의 체크 및 복구를 위해 부가되는 비트량을 줄일수만 있다면, 전송채널의 이용 효율을 보다 증진시킬 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 압축 부호화된 영상 데이터에 전송에러의 복구를 위한 패리티 비트를 부가할 때 그 비트 발생량을 억제할 수 있는 영상 부호화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따라 압축 부호화되어 수신된 영상 데이터에서 발생한 전송에러를 효과적으로 복구할 수 있는 영상 부호화 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 압축 부호화된 영상 데이터에 기설정된 소정 비트단위로 패리티 비트를 부가하고, 수신된 영상 데이터에 부가된 패리티 비트를 이용하여 발생한 전송에러를 적응적으로 복구할 수 있는 전송에러 복원 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점의 일형태에 따른 본 발명은, 입력되는 정지 영상신호에 대해 공간내 상관성을 이용하여 소정의 비트레이트로 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에 있어서, 이산 코사인 변환을 통해 입력 정지 영상신호를 N×N 블록의 DCT 변환계수로 변환하는 이산 코사인 변환 블록; 상기 변환된 DCT 변환계수들을 소정의 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 양자화 블록; 상기 양자화된 N×N의 DCT 변환계수들을 가변길이 부호화하는 가변길이 부호화 블록; 및 상기 가변길이 부호화된 각 N×N의 블록 데이터를 n비트 단위의 비트군으로 분할하고, 이 분할된 n비트 단위의 각 비트군에 전송에러의 체크 및 복구를 위한 패리티 비트를 각각 부가하여 전송채널로 전송하는 비트 분할/패리티 발생 블록으로 이루어진 개선된 영상 부호화 시스템을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점의 다른 형태에 따른 본 발명은, 이산 코사인 변환, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 N×N 블록 단위로 압축 부호화되어 비트 스트림 형태로 수신되는 정지 영상신호를 부호화전의 원신호로 복원하는 개선된 영상 복호화 시스템에 있어서, N×N 블록 데이터 각각이 n 비트 단위의 비트군으로 각각 분할되고 이 분할된 각 비트군별로 부가된 패리티 비트에 의거하여 수신되는 각 N×N 블록 데이터에 대해 전송에러의 발생을 체크하며, 수신된 N×N 블록에서 전송에러가 검출될 때 그에 상응하는 신호처리 경로 설정을 위한 절환 제어신호를 발생하는 오류 검출 블록; 상기 오류 검출 블록으로부터 제공되는 전송에러가 발생하지 않은 수신된 N×N 블록 데이터들 각각에 대해 가변길이 복호화, 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 부호화전의 원신호로 복원하는 제 1 영상 복원 블록; 상기 제 1 영상 복원 블록으로부터 제공되는 복원된 N×N 블록 데이터들을 저장하는 메모리 블록; 상기 오류 검출 블록으로부터 제공되는 n 비트 단위로 전송에러가 발생된 N×N 블록 데이터를 가변길이 복호화하는 가변길이 복호화 블록; 가변길이 복호화된 블록 데이터중 전송에러가 발생된 n 비트 단위의 비트군내 각 비트값을 변환시킴으로써, 변환된 n 비트 단위의 비트군을 각각 갖는 다수의 N×N 후보 블록을 생성하는 후보 발생 블록; 상기 생성된 다수의 각 N×N 후보 블록을 역양자화 및 역이산 코사인 변환하여 부호화전의 원신호로 각각 복원하고, 상기 메모리 블록에서 제공되는 이전에 복원된 인접하는 N×N 주변 블록의 경계 화소값들과 상기 복원된 각 N×N 후보 블록들간의 경계 화소값들간의 자승오차값에 의거하여, 상기 복원된 다수의 N×N 후보 블록들중 어느 하나를 전송에러가 복구된 최종 복원 블록으로 결정하는 제 2 영상 복원 블록; 및 상기 오류 검출 블록으로부터 제공되는 절환 제어신호에 응답하여, 상기 제 1 영상 복원 블록에서 제공되는 복원된 블록 데이터 또는 상기 제 2 영상 복원 블록으로부터 제공되는 상기 결정된 최종 복원 블록을 선택적으로 출력하는 스위칭 블록으로 이루어진 개선된 영상 복호화 시스템을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 이산 코사인 변환, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 N×N 블록 단위로 압축 부호화되고 각 N×N 블록 데이터가 n 비트 단위의 비트군으로 분할되어 각각 패리티 비트가 부가된 정지 영상신호를 부호화전의 원신호로 복원하는 복호화 시스템에서 전송에러를 복원하는 방법에 있어서, 수신되는 각 N×N 블록 데이터 각각에 대해 상기 n 비트 단위의 비트군별로 부가된 상기 패리티 비트에 의거하여 전송에러를 검출하는 제 1 과정; 전송에러가 발생하지 않은 수신된 N×N 블록 데이터들 각각에 대해 가변길이 복호화, 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 부호화전의 원신호로 복원하여 저장하는 제 2 과정; n 비트 단위의 비트군에서 전송에러가 발생된 N×N 블록 데이터를 가변길이 복호화하고, 이 가변길이 복호화된 블록 데이터중 전송에러가 발생된 n 비트 단위의 비트군내 각 비트값을 변환시킴으로써, 변환된 n 비트 단위의 비트군을 각각 갖는 다수의 N×N 후보 블록을 생성하는 제 3 과정; 상기 생성된 다수의 각 N×N 후보 블록을 역양자화 및 역이산 코사인 변환하여 원신호로 복원하고, 이 복원된 다수의 N×N 후보 블록들을 각각 저장하는 제 4 과정; 상기 에러 검출 블록에 인접하는 상기 저장된 N×N 주변 블록의 경계 화소값들과 상기 복원된 각 N×N 후보 블록들간의 경계 화소값들간의 자승오차값들을 각각 산출하는 제 5 과정; 상기 복원된 다수의 N×N 후보 블록들에 대해 각각 산출된 상기 각 N×N 후보 블록들의 대응 경계 화소들간의 자승오차값을 각각 가산함으로써, 상기 각 N×N 후보 블록들에 대한 자승오차의 총합값을 각각 산출하는 제 6 과정; 및 상기 산출된 자승오차 총합값들에 의거하여, 상기 저장된 다수의 N×N 후보 블록들중 어느 한 후보 블록을 전송에러가 복구된 최종 복원 블록으로 결정하는 제 7 과정으로 이루어진 영상 복호화 시스템에서의 전송에러 복원 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 부호화 시스템의 블록구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 복호화 시스템의 블록구성도,

도 3은 본 발명에 따라 수신된 비트 스트림에서 에러가 검출될 때 검출된 전송에러의 복원을 위해 후보 블록을 생성하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,

도 4는 도 2에 도시된 영상 복원 블록의 세부 블록구성도,

도 5는 수신된 N×N 블록에서 에러가 발생했을 때 먼저 복호화된 주변 블록의 화소값을 이용하여 에러를 복원하는 과정을 설명하기 위해 도시한 프레임의 일부 절결도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

102 : DCT 블록 104 : 양자화 블록

106 : VLC 블록 108 : 비트 분할/패리티 발생 블록

204 : 오류 검출 블록 206,214 : VLD 블록

208 : 양자화 블록 210 : IDCT 블록

212 : 메모리 블록 216 : 후보 발생 블록

218 : 영상 복원 블록 220 : 스위칭 블록

402 : 역양자화부 404 : IDCT 부

406 : 경계값 산출 블록 408 : 후보 발생 블록

410 : 메모리

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 핵심 기술요지는, 송신측(부호화 시스템)에서는 전술한 종래 방법에서와 같이 기설정된 N×N 블록 단위(예를들면, 8×8 블록)로 비트길이 정보를 부가하고 에러체크 및 복구를 위한 패리티 비트를 부가하는 것이 아니라, 압축 부호화된 영상 데이터를 기설정된 n 비트 단위(예를들면, 10 비트 단위)로 패리티 비트를 부가하여 전송하고, 수신측(복호화 시스템)에서는 기설정된 n 비트 단위로 패리티 비트가 부가된 수신 데이터에서 부가된 패리티 비트를 이용하여 에러를 검출하고 전송에러가 발생될 때 이전에 복원된 주변 블록 데이터의 인접 화소값을 이용하여 에러를 복구한다는 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템에서 디지탈 영상 데이터를 압축 부호화하고, 이 부호화된 데이터에 전송에러의 체크 및 복구를 위한 패리티 비트를 부가하는 동작과정에 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 부호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 부호화 시스템은 DCT 블록(102), 양자화 블록(104), 가변길이 부호화 블록(VLC)(106) 및 비트 분할/패리티 발생 블록(108)을 포함한다.

도 1을 참조하면, DCT 블록(102)에서는 도시 생략된 프레임 메모리에서 제공되는 디지탈 영상 데이터에 대해, 예를들면 직교변환에 의거하는 이산 코사인 변환을 수행하며, 그 변환의 결과로서 N×N DCT 변환계수 블록들을 발생하여 다음단의 양자화 블록(104)으로 제공한다.

다음에, 양자화 블록(104)에서는, 기설정된 양자화 스텝 사이즈 또는 도시 생략된 출력측 버퍼에서 제공되는 버퍼 충만상태 정보에 의거하여 적응적으로 결정되는 양자화 스텝 사이즈에 의거하여, 상기한 DCT 블록(102)에서 제공되는 DCT 변환계수값들을 유한한 값을 갖는 양자화값으로 근사시켜 양자화된 DCT 변환계수들을 발생한다.

또한, 가변길이 부호화 블록(106)에서는 데이터의 발생확률에 근거하여 상대적으로 발생확률이 높은 부호에는 짧은 부호를 할당하는 발생확률이 적은 부호에는 긴길이의 부호를 할당하는 기법으로, 입력 데이터를 가변길이 부호화하여 다음단의 비트 분할/패리티 발생 블록(108)으로 제공한다.

한편, 비트 분할/패리티 발생 블록(108)은, 본 발명의 부호화 시스템에서 가장 특징적인 부분을 이루는 것으로, 수신측(즉, 복호화 시스템)에서 전송중에 발생한 전송에러를 체크하고 또한 발생된 전송에러를 복구할 수 있도록 가변길이 부호화된 영상 데이터를 기설정된 n 비트 단위(예를들면, 10 비트 단위)로 분할하고, 이 분할된 각 n 비트 단위마다 패리티 비트(1 비트의 패리티 비트)를 부가하며, 이와같이 n 비트 단위로 패리티 비트가 부가된 부호 데이터들은 수신측으로의 전송을 위해 도시 생략된 전송채널로 송신된다. 물론, 본 발명에 따른 부호화 시스템에서 기설정된 부호화된 데이터의 비트 분할 단위는 수신측(즉, 복호화 시스템)과 사전에 미리 약속되어야 한다는 전제조건을 충족시켜야 할 것이다.

즉, 전술한 종래 방법에서는, 예를들어, 사이즈가 256×256 인 영상신호에서 발생되는 부호화된 비트량이 25k 비트이고, 8×8 블록 단위로 구분하며 각 블록에 부여되는 비트길이 정보를 8 비트로 표현한다고 가정할 때, 한 화면분의 영상 데이터를 전송하는 데, 비트길이 정보가 대략 8k 비트, 실제 데이터가 25k 비트, 패리티 비트가 대략 1k 비트가 되므로 실제 전송해야 할 총 비트량은 대략 34k 비트가 되지만, 본 발명에 따라, 예를들어 10 비트 단위로 패리티 비트를 부가한다고 가정하면 실제 데이터 25k 비트, 패리티 비트 2.5k 비트가 되므로 실제 전송해야 할 총 비트량은 27.5k 비트가 된다.

따라서, 상기한 바로부터 알 수 있는 바와같이 n 비트 단위로 분할하여 패리티 비트만을 부가하는 본 발명에서는, N×N 블록 단위로 비트길이 정보 및 패리티 비트를 부가하는 종래 방법에 비해, 전송 데이터가 대략 6.5k 비트 정도 적게 발생된다.

다음에, 상술한 바와같은 과정을 통해 전송에러의 체크 및 복구를 위한 패리티 비트가 부가된 부호화 데이터가 수신될 때 발생된 전송에러를 복구하면서 부호화전의 원신호로 복원하는 동작과정에 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 복호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다.

동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 복호화 시스템은, 전송에러가 발생되지 않은 영상 데이터를 처리하는 경로와 전송에러가 발생된 영상 데이터를 처리하는 경로로 된 두 개의 복호화 경로를 구비하는 데, 오류 검출 블록(204), 제 1 가변길이 복호화 블록(VLD)(206), 역양자화 블록(208), IDCT 블록(210), 메모리 블록(212), 제 2 가변길이 복호화 블록(214), 후보 발생 블록(216), 영상 복원 블록(218) 및 스위칭 블록(220)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 오류 검출 블록(204)에서는 라인 L21 상의 부호화된 입력 데이터, 즉 비트 스트림를 기설정된 n 비트 단위(예를들면, 10 비트)로 분할하여 전송에러의 발생여부를 체크, 즉 비트 스트림내에 n 비트 단위로 부가된 패리티 비트에 의거하여 전송에러의 발생을 체크하며, 전송에러의 발생이 검출될 때 복호화 경로 설정을 위한 제어신호, 예를들어 하이 또는 로우레벨의 논리신호인 경로 절환 제어신호를 라인 L24 상에 발생한다.

즉, 오류 검출 블록(204)에서는 블록 종료 정보(End Of Block)에 의거하여 하나의 N×N 블록(예를들면, 8×8 블록) 단위의 비트 스트림을 입력받아 기설정된 n 비트 단위(예를들면, 10 비트 단위)로 부가된 패리티 비트를 이용하여 전송에러를 검출하는 데, 전송에러가 검출되지 않는 블록 데이터는 라인 L22를 통해 정상 블록 처리 경로로 출력, 즉 후술하는 제 1 VLD 블록(206)으로 제공하고, 전송에러가 검출된 블록 데이터는 라인 L23을 통해 에러 블록 처리 경로로 출력, 즉 제 2 VLD 블록(214)으로 제공한다. 또한, 오류 검출 블록(204)은 블록내에서 전송에러가 검출될 때 라인 L24 상에 그에 상응하는 절환 제어신호(예를들면, 하이 또는 로우레벨을 갖는 논리신호)를 발생한다.

다음에, 제 1 VLD 블록(206), 역양자화 블록(208) 및 IDCT 블록(210)으로 구성된 정상 블록 처리 경로는, 전송에러가 발생하지 않은 부호화된 블록 데이터를 처리, 즉 도 1에 도시된 부호화 시스템에서의 역과정을 수행하여 각 블록 데이터들을 부호화전의 원신호로 복원하는 것으로, 여기에서 복원되는 블록 데이터들은 라인 L25 상에 연결된 스위칭 블록(220)을 경유하여 도시 생략된 디스플레이측으로 제공됨과 동시에 후술하는 전송에러 복구에서의 이용을 위해 메모리 블록(212)에 저장된다.

이때, 전송에러의 복구를 위해 복원된 데이터를 저장하는 메모리 블록(212)은 한 프레임분의 데이터를 모두 저장하는 것이 아니라 에러 복구시에 실제적으로 필요로 하는 복원된 에러 복구용 블록 데이터, 즉 현재 복원 처리중인 블록이 존재하는 블록행의 이전 블록 데이터들과 이전 블록열의 블록 데이터들만을 저장한다. 즉, 도 5를 참조하면, 일예로서 현재 복원 처리되는 블록이 B2 블록인 경우라 가정하면 메모리 블록(212)에는 A 행의 모든 블록 데이터들(A1 내지 An)과 B1 블록 데이터가 저장되고, 현재 복원 처리되는 블록이 Bn 블록인 경우라 가정하면 메모리 블록(212)에는 A 행의 모든 블록 데이터들(A1 내지 An)과 B1 내지 Bn-1 블록 데이터가 저장될 것이다.

즉, 메모리 블록(212)은 최대 두 행의 블록 데이터들을 순차 저장하는 데, 두 행의 블록 데이터들이 모두 저장된 상태에서 이어지는 다음 행의 첫번째 블록 데이터가 입력되면 먼저 저장되어 있던 이전 행의 블록 데이터들을 모두 버리는 방식(예를들어, A 및 B 행의 모든 블록 데이터(A1 내지 An 및 B1 내지 Bn)들이 저장된 상태에서 이어지는 C 행의 첫번째 블록(C1) 데이터가 입력되면 A행의 블록 데이터들을 버리는 방식)으로 에러 복구에 필요한 복원된 주변 블록 데이터들을 저장한다.

그러므로, 일예로서 B2 블록에서 에러가 발생한 경우 영상 복원 블록(218)에서는 메모리 블록(212)을 검색하여 인접하는 주변 블록인 A2 및 B1 블록 데이터를 인출하게 될 것이고, C3 블록에서 에러가 발생한 경우 메모리 블록(212)을 검색하여 인접하는 주변 블록인 B3 및 C2 블록 데이터를 인출하게 될 것이다. 이때, 이 기술분야에 이미 잘 알려진 일반적인 기술인 관계로 도 2에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 메모리 블록(212)에서의 블록 데이터 저장 및 인출은, 예를들면 도시 생략된 마이크로 프로세서로부터 제공되는 기록 어드레스 신호 및 판독 어드레스 신호에 의거하여 실행되도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따라 구비되는 에러 블록 처리 경로를 이루는 제 2 VLD 블록(214)은 전술한 라인 L23을 통해 오류 검출 블록(204)으로부터 제공되는 전송에러가 발생된 비트 스트림 형태의 블록 데이터를 입력으로 하여, 상기한 제 1 VLD 블록(206)에서와 마찬가지로 가변길이 복호화를 수행하는 것으로, 가변길이 복호화된 출력 데이터는 다음단의 후보 발생 블록(216)으로 제공된다.

또한, 후보 발생 블록(216)은 n 비트 단위로 패리티 비트가 부가된 블록 데이터에서 전송에러가 발생된 n 비트 단위 데이터의 데이터 복구를 위해 다수의 후보 블록을 생성, 예를들어 10 비트 단위의 비트군으로 분할되어 패리티 비트가 부가된 것이라고 가정할 때, 일예로서 도 3에 도시된 바와같이, 최상위 비트부터 최하위 비트까지 차례로 한 비트씩 반전시킨 10개의 후보 비트군을 각각 포함하는 다수의 후보 블록을 생성하여 라인 L27 상에 발생한다. 즉, 도 3a는 최상위 비트값(a1)을 반전시켜 구성한 후보 비트군이고, 도 3b는 두 번째 비트값(a2)을 반전시켜 구성한 후보 비트군이며, 도 3c는 최하위 비트값(a10)을 반전시켜 구성한 후보 비트군이다.

다음에, 영상 복원 블록(218)은 상기한 후보 발생 블록(216)을 통해 생성된 각 후보 비트군을 포함하는 후보 블록 데이터를 부호화전의 원신호로 복원, 즉 역양자화 및 IDCT 과정을 통해 원신호로 복원하며, 여기에서 복원된 각 후보 블록 데이터는 스위칭 블록(220)의 가변접점 c에 연결된다.

또한, 영상 복원 블록(218)에서는 하나의 n 비트 후보 비트군을 각각 포함하는 다수의 블록 데이터들의 각 화소값과 메모리 블록(212)에서 제공되는 전송에러가 발생된 블록의 주변 블록의 화소값에 의거하여 다수의 후보 블록들중 최종 복원 블록을 결정하는 데, 실질적으로 이와같이 결정되는 최종 복원 블록이 스위칭 블록(220)의 가변접점 c로 출력된다. 이러한 영상 복원 블록(218)에서의 구체적인 동작과정에 대해서는 그 세부적인 블록구성을 도시한 도 4를 참조하여 후에 상세하게 기술한다.

이때, 스위칭 블록(220)은 라인 L24를 통해 전술한 오류 검출 블록(204)으로부터 제공되는 절환 제어신호에 응답하여 그 접점을 절환, 즉 전송에러가 검출되지 않을 때 접점 a-b를 연결하고, 전송에러가 검출될 때 접점 a-c를 연결하며, 이러한 스위칭 블록(220)을 통해 적응적으로 출력되는 블록 데이터 또는 전송에러가 복구된 데이터들은 모니터로의 디스플레이를 위해 도시 생략된 디스플레이측으로 제공된다.

도 4는 본 발명에 따른 영상 복호화 시스템을 보여주는 도 2에 도시된 영상 복원 블록의 세부적인 블록구성도로서, 역양자화부(402), IDCT 부(404), 경계값 산출 블록(406), 후보 결정 블록(408) 및 메모리(410)를 포함한다.

도 4를 참조하면, 역양자화부(402) 및 IDCT 부(404)는, 라인 L27 상의 후보 블록 데이터들, 즉 n 비트 후보 비트군을 각각 포함하는 다수의 후보 블록들을, 전술한 도 2의 역양자화 블록(208) 및 IDCT 블록(210)에서와 마찬가지로 부호화전의 원신호로 각각 복원하는 것으로, 여기에서 복원된 각 후보 블록 데이터들은 라인 L41을 통해 경계값 산출 블록(406) 및 메모리(410)로 각각 제공된다.

이때, 메모리(410)로 제공되는 각 후보 블록 데이터들은 소정의 어드레스에 각각 저장되는 데, 라인 L43을 통해 후술하는 후보 결정 블록(408)으로부터 제공되는 블록 결정신호에 의거하여 저장된 다수의 후보 블록들중 하나가 최종 복원 블록(발생된 전송에러가 복구된 블록)으로 결정되어 라인 L28을 통해 인출될 것이다.

다음에, 경계값 산출 블록(406)에서는 라인 L41을 통해 제공되는 각 후보 블록들 각각에 대해 이전에 복원된 주변 블록과 인접하는 화소값들과 라인 L26을 통해 도 2의 메모리 블록(212)으로부터 제공되는 주변 블록 화소값(즉, 후보 블록에 인접하는 화소값들)들간의 경계값을 각각 산출한다.

일예로서 도 5에 도시된 바와같이, 전송에러가 발생한 블록이 B2 블록이라고 가정할 때 B2 블록에 대응하여 발생된 다수의 후보 블록(예를들면, 10개) 각각에 대해, 각 후보 블록의 b21 영역의 각 화소값들(예를들어, 8×8 DCT 블록일 때 8개의 화소값)에 인접하는 주변 블록 A2의 a2 영역의 각 화소값들과 각 후보 블록 b22 영역의 각 화소값들과 인접하는 주변 블록 B1 의 b1 영역의 각 화소값들간의 자승오차값을 각각 산출한다.

여기에서, 자승오차값은 후보 블록의 경계 화소값과과 이에 대응하는 두 개의 주변 블록의 경계 화소값들에 각각 자승을 취한 다음 얻은 차값인 것으로, 하나의 후보 블록과 이에 대응하는 두 개의 주변 블록간의 자승오차값은, 예를들어 각 블록이 8×8 블록이고 후보 블록이 도 5의 B2 블록에 대응하는 후보 블록이라 가정할 때, B2 블록의 상측 경계 화소값 8개와 이에 대응하는 A2 블록의 하측 경계 화소값 8개간에 각각 산출되는 8개의 차값과 B2 블록의 좌측 경계 화소값 8개와 이에 대응하는 B1 블록의 우측 경계 화소값 8개간에 각각 산출되는 8개의 차값, 즉 모두 16개가 될 것이다.

즉, 경계값 산출 블록(406)에서는 후보 블록이 10개인 경우, 10개의 각 후보 블록들 각각에 대해 16개의 자승오차값을 각각 산출하여 다음단의 후보 결정 블록(408)으로 제공한다.

다음에, 후보 결정 블록(408)에서는, 대응하는 경계 화소들간의 자승오차값에 의거하여 다수의 후보 블록들중 최적 복원 블록을 결정, 다수의 각 후보 블록들에 대해 각각 산출된 각 후보 블록들의 대응하는 경계 화소간 자승오차값을 각각 가산하여 각 후보 블록들에 대한 다수의 자승오차 총합값을 생성하며, 이와같이 생성된 자승오차 총합값중 가장 작은 자승오차 총합값을 갖는 후보 블록을 에러 발생 블록의 최종 복원 블록으로 결정하기 위한 블록 결정신호를 라인 L43 상에 발생한다. 이때, 발생되는 라인 L43 상의 블록 결정신호는, 예를들면 소정 어드레스에 저장된 후보 블록 데이터를 인출하기 위한 판독 인에이블 신호이다.

따라서, 메모리(410)에서는 소정의 어드레스에 각각 저장된 다수의 후보 블록들중 라인 L43 상의 블록 결정신호에 의해 인출이 선택된 후보 블록이 라인 L28을 통해 출력되어 도 2의 스위칭 블록(220)으로 제공된다.

그 결과, 도 2의 스위칭 블록(220)에서는 라인 L24를 통해 오류 검출 블록(204)으로부터 제공되는 절환 제어신호에 의거하여 전송에러가 발생하지 않은 복원 블록 데이터 또는 발생된 전송에러가 복구된 복원 블록 데이터의 출력을 적응적으로 선택하여 도시 생략된 디스플레이측으로 제공한다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 전송에러의 체크 및 복구를 위하여 압축 부호화된 영상 데이터에 대해 블록 단위가 아닌 기설정된 n 비트 단위로 패리티 비트만을 부가하여 전송함으로써, 블록 단위로 패리티 비트 및 비트길이 정보를 부가하여 전송하는 종래 방법에 비해 그 비트발생량을 효과적으로 억제할 수 있고, 또한 전송에러 발생시 이전에 복원된 주변 블록의 대응하는 경계 화소값들을 이용하여 전송에러를 효과적으로 복구함으로써 복원 영상의 화질열화를 최소화할 수 있다.

Claims (8)

1. 입력되는 정지 영상신호에 대해 공간내 상관성을 이용하여 소정의 비트레이트로 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에 있어서,

   이산 코사인 변환을 통해 입력 정지 영상신호를 N×N 블록의 DCT 변환계수로 변환하는 이산 코사인 변환 블록;

   상기 변환된 DCT 변환계수들을 소정의 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 양자화 블록;

   상기 양자화된 N×N의 DCT 변환계수들을 가변길이 부호화하는 가변길이 부호화 블록; 및

   상기 가변길이 부호화된 각 N×N의 블록 데이터를 n비트 단위의 비트군으로 분할하고, 이 분할된 n비트 단위의 각 비트군에 전송에러의 체크 및 복구를 위한 패리티 비트를 각각 부가하여 전송채널로 전송하는 비트 분할/패리티 발생 블록으로 이루어진 개선된 영상 부호화 시스템.
2. 이산 코사인 변환, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 N×N 블록 단위로 압축 부호화되어 비트 스트림 형태로 수신되는 정지 영상신호를 부호화전의 원신호로 복원하는 영상 복호화 시스템에 있어서,

   N×N 블록 데이터 각각이 n 비트 단위의 비트군으로 각각 분할되고 이 분할된 각 비트군별로 부가된 패리티 비트에 의거하여 수신되는 각 N×N 블록 데이터에 대해 전송에러의 발생을 체크하며, 수신된 N×N 블록에서 전송에러가 검출될 때 그에 상응하는 신호처리 경로 설정을 위한 절환 제어신호를 발생하는 오류 검출 블록;

   상기 오류 검출 블록으로부터 제공되는 전송에러가 발생하지 않은 수신된 N×N 블록 데이터들 각각에 대해 가변길이 복호화, 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 부호화전의 원신호로 복원하는 제 1 영상 복원 블록;

   상기 제 1 영상 복원 블록으로부터 제공되는 복원된 N×N 블록 데이터들을 저장하는 메모리 블록;

   상기 오류 검출 블록으로부터 제공되는 n 비트 단위로 전송에러가 발생된 N×N 블록 데이터를 가변길이 복호화하는 가변길이 복호화 블록;

   가변길이 복호화된 블록 데이터중 전송에러가 발생된 n 비트 단위의 비트군내 각 비트값을 변환시킴으로써, 변환된 n 비트 단위의 비트군을 각각 갖는 다수의 N×N 후보 블록을 생성하는 후보 발생 블록;

   상기 생성된 다수의 각 N×N 후보 블록을 역양자화 및 역이산 코사인 변환하여 부호화전의 원신호로 각각 복원하고, 상기 메모리 블록에서 제공되는 이전에 복원된 인접하는 N×N 주변 블록의 경계 화소값들과 상기 복원된 각 N×N 후보 블록들간의 경계 화소값들간의 자승오차값에 의거하여, 상기 복원된 다수의 N×N 후보 블록들중 어느 하나를 전송에러가 복구된 최종 복원 블록으로 결정하는 제 2 영상 복원 블록; 및

   상기 오류 검출 블록으로부터 제공되는 절환 제어신호에 응답하여, 상기 제 1 영상 복원 블록에서 제공되는 복원된 블록 데이터 또는 상기 제 2 영상 복원 블록으로부터 제공되는 상기 결정된 최종 복원 블록을 선택적으로 출력하는 스위칭 블록으로 이루어진 개선된 영상 복호화 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 후보 발생 블록은, 상기 전송에러가 발생된 비트군의 각 화소 데이터를 한 비트씩 각각 반전시킴으로써, 상기 변환된 n 비트 단위의 비트군을 각각 갖는 다수의 N×N 후보 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 영상 복원 블록은:

   상기 생성된 다수의 각 N×N 후보 블록을 역양자화 및 역이산 코사인 변환하여 부호화전의 원신호로 각각 복원하는 복호화 블록;

   상기 복호화 블록으로부터 제공되는 상기 복원된 다수의 N×N 후보 블록을 각각 저장하는 메모리;

   상기 메모리 블록에서 제공되는 이전에 복원된 인접하는 N×N 주변 블록의 경계 화소값들과 상기 복원된 각 N×N 후보 블록들간의 경계 화소값들간의 자승오차값들을 각각 산출하는 경계값 산출 블록; 및

   상기 다수의 N×N 후보 블록들에 대해 각각 산출된 각 N×N 후보 블록들의 대응 경계 화소들간의 자승오차값을 각각 가산하여 각 N×N 후보 블록들에 대한 자승오차 총합값을 각각 산출하며, 상기 산출된 자승오차 총합값들에 의거하여 상기 메모리에 저장된 다수의 N×N 후보 블록들중 어느 하나를 전송에러가 복구된 상기 최종 복원 블록으로 결정하여 인출하는 후보 결정 블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 후보 결정 블록은, 상기 산출된 다수의 자승오차 총합값들중 가장 작은 자승오차 총합값을 갖는 N×N 후보 블록을 상기 복구된 최종 복원 블록으로 결정하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
6. 이산 코사인 변환, 양자화 및 가변길이 부호화를 통해 N×N 블록 단위로 압축 부호화되고 각 N×N 블록 데이터가 n 비트 단위의 비트군으로 분할되어 각각 패리티 비트가 부가된 정지 영상신호를 부호화전의 원신호로 복원하는 복호화 시스템에서 전송에러를 복원하는 방법에 있어서,

   수신되는 각 N×N 블록 데이터 각각에 대해 상기 n 비트 단위의 비트군별로 부가된 상기 패리티 비트에 의거하여 전송에러를 검출하는 제 1 과정;

   전송에러가 발생하지 않은 수신된 N×N 블록 데이터들 각각에 대해 가변길이 복호화, 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 부호화전의 원신호로 복원하여 저장하는 제 2 과정;

   n 비트 단위의 비트군에서 전송에러가 발생된 N×N 블록 데이터를 가변길이 복호화하고, 이 가변길이 복호화된 블록 데이터중 전송에러가 발생된 n 비트 단위의 비트군내 각 비트값을 변환시킴으로써, 변환된 n 비트 단위의 비트군을 각각 갖는 다수의 N×N 후보 블록을 생성하는 제 3 과정;

   상기 생성된 다수의 각 N×N 후보 블록을 역양자화 및 역이산 코사인 변환하여 원신호로 복원하고, 이 복원된 다수의 N×N 후보 블록들을 각각 저장하는 제 4 과정;

   상기 에러 검출 블록에 인접하는 상기 저장된 N×N 주변 블록의 경계 화소값들과 상기 복원된 각 N×N 후보 블록들간의 경계 화소값들간의 자승오차값들을 각각 산출하는 제 5 과정;

   상기 복원된 다수의 N×N 후보 블록들에 대해 각각 산출된 상기 각 N×N 후보 블록들의 대응 경계 화소들간의 자승오차값을 각각 가산함으로써, 상기 각 N×N 후보 블록들에 대한 자승오차의 총합값을 각각 산출하는 제 6 과정; 및

   상기 산출된 자승오차 총합값들에 의거하여, 상기 저장된 다수의 N×N 후보 블록들중 어느 한 후보 블록을 전송에러가 복구된 최종 복원 블록으로 결정하는 제 7 과정으로 이루어진 영상 복호화 시스템에서의 전송에러 복원 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 과정은, 상기 전송에러가 발생된 비트군의 각 화소 데이터를 한 비트씩 각각 반전시킴으로써, 상기 변환된 n 비트 단위의 비트군을 각각 갖는 다수의 N×N 후보 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 시스템에서의 전송에러 복원 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 7 과정은, 상기 산출된 다수의 자승오차 총합값들중 가장 작은 자승오차 총합값을 갖는 N×N 후보 블록을 상기 복구된 최종 복원 블록으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 시스템에서의 전송에러 복원 방법.

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