KR100256648B1 - 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷 - Google Patents

영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 외부로부터 인가되는 영상 신호를 하나의 기준 화면과 상기 기준 화면에 대한 다수 개의 예측 화면으로 이루어진 영상 그룹(GOP; Group Of Pictures)이 다수 개 모여 이루어진 데이터 유닛에 부가되어, 상기 데이터 유닛에 대한 압축 정보를 나타내기 위한 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷으로서, 상기 데이터 유닛을 식별하기 위한 데이터 유닛 번호; 상기 데이터 유닛의 시작위치를 나타내기 위한 데이터 유닛 시작 위치; 상기 데이터 유닛의 종료 위치를 나타내기 위한 데이터 유닛 종료 위치; 상기 데이터 유닛을 구성하는 다수 개의 영상 그룹(GOP) 각각의 화면 구성수를 나타내기 위한 GOP 화면 구성수; 상기 GOP 화면 구성을 위한 기준 화면인 I 픽쳐의 시작 위치를 나타내기 위한 I 픽쳐 시작 위치에 대한 정보를 포함하여 이루어지는 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷을 제공하므로써, GOP 화면 구성수를 가변하여 압축 부호화하는 가변 압축 부호화를 가능케 하는 효과가 있다.

Description

영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷
본 발명은 영상 신호를 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상 그룹(GOP; Group of Pictures)의 화면 구성수를 가변하여 압축 부호화할 수 있도록 구성한 영상 부호화 시스템에 적합한 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷에 관한 것이다.
산업의 발전에 따라, 정보 미디어는 문자에서 음성으로, 음성에서 영상으로, 그리고 최근에는 이를 통합한 멀티 미디어로 그 매체가 발전해왔다.
한편, 각 정보 미디어의 데이타량은, 문자의 경우, 1000문자 분량의 편지는 약 16kb, 신문의 경우 약 8.5Mb인데 비해, 음성의 경우는 전화는 1시간 기준으로 약 230Mb, CD(Compact Disc)는 1 시간 기준으로 약 5.0Gb, 그리고 영상의 경우 1시간 기준으로 비디오는 109Gb, 현행 TV는 360Gb, 고선명 TV(일명, 'HDTV')는 4320Gb가 정도의 데이터 분량이다.
또한, 이와 같은 정보 미디어를 실시간으로 전송하기 위해서는, 음성의 경우는 전화는 약 64kbps, CD(Compact Disc)는 약 1.4Mbps, 비디오는 약 30Mbps, 현행 TV는 약 100Mbps, 고선명 TV는 약 1.2Gbps정도의 전송 속도가 요구된다.
따라서, 정보 미디어의 발전에는 필연적으로 통신 미디어와 저장 미디어의 발전이 요구되는바, 이와 같은 요구 조건은 정보 압축 기술에 의해 해소되었다. 즉, 정보 압축 기술에 의하여, 저렴한 저장 미디어에 영상 등의 멀티 미디어 정보의 수록이 가능해지고, 또한 저장 미디어에 수록되는 데이터의 점유량을 감소시킬 수 있으며, 종래에는 불가능하다고 여겨지던 영상 등의 멀티 미디어 통신이 저렴한 요금으로 가능해진다. 또한, 방송 미디어에서 열화가 없고 고품질의 영상을 전송이 가능해지며, 다채널화도 가능해진다.
이와 같은 정보 압축 기술에는, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있으며, 이러한 기법들은, 예를들면 세계 표준화 기구에 의해 그 표준안이 이미 제정된 MPEG-1 및 MPEG-2 등의 권고안에 광범위하게 개시되어 있다.
여기에서, 확률적 부호화 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform, 이산 코사인 변환) 계수나 움직임 백터 등에 대해서 발생확률이 높은 값에 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에 긴 부호의 길이를 할당하여 평균 부호 길이를 감소시키는 기법이고, 시간적 압축 기법은 이웃하는 화면끼리 매우 유사한 점을 이용하여 전화면에서 변화된 부분의 이동 좌표(즉, 움직임 벡터)에 대한 정보만 화면을 부호화하는 기법이며, 공간적 압축 기법은 한 장의 화면을 8×8 화소의 정방형 블록으로 분할한후, 분할된 정방형의 화소 블록마다 DCT 변환울 수행한후, 변환된 DCT 계수를 소정의 수(양자화 스템)으로 나누어 나머지를 반올림하는 양자화에 의해 압축하는 기법이다.
이와 같이, 하이브리드 부호화 기법에서는 이웃 화면과의 상관 관계를 이용하여 화면을 구성하기 때문에, 한 화면만에 대한 정보만으로는 완전한 화면 구성이 이루어지지 않으므로, GOP(Group Of Pictures) 구조를 사용하는 바, 완전한 한 화면에 대한 정보로 1장의 기준 화면을 포함한 몇 장의 예측 화면에 대한 데이터를 하나의 그룹으로 묶은 것이다.
즉, GOP 내의 화면 타입 배열에 대한 일예를 도시한 도 1을 참조하면, 하나의 GOP는 완전한 한 화면에 대한 정보로 구성된 I 픽쳐 한 장을 포함하여, 기준 화면에 대한 예측 화면으로 이루어진 B, P 픽쳐 14장의 화면으로 구성되는 것을 볼 수 있다.
여기에서, I 픽쳐(Intra Picture)는 GOP의 독립성을 확보하기 위하여 프레임간 예측을 사용하지 않고 완전한 한 장의 화면 정보만으로 부호화한 인트라 화면이고, P 픽쳐(Predictive-Picture) 및 B 픽쳐(Bidirectionally Predictive -Picture)는 인트라 화면인 I 픽쳐로부터의 예측을 수행함에 따라 생기는 인터 화면(Inter Picture)이다.
그러나, 상술한 종래의 기술에 의한 GOP는, 화면 상호간의 변화도에 관계없이 고정된 화면수로 구성하므로써, 장면 전환 등의 화면간 변화도가 심한 경우에는 화질 열화가 발생할 수 있으며, 또한, 화면간 변화도가 아주 미세한 경우에는 압축 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 고화질을 유지하면서 압축 효율을 높이기 위한 한 방법으로, 화면 변화도에 대응되게 영상 그룹(GOP)의 화면 구성수를 가변하여 압축 부호화하는 방법에 제안되어 졌다.
그러나, 종래에 있어서는 영상 그룹(GOP)의 화면 구성수를 일정하게 구성하였기 때문에 별도의 GOP 화면 구성수에 대한 정보가 필요치 않았으나, 영상 그룹의 화면 구성수를 가변하여 압축 부호화 하는 방법에 있어서는, 압축 부호를 복호하기 위해 GOP 화면 구성수에 대한 정보를 필연적으로 구비하여야 한다.
따라서, 본 발명은 상술한 가변 압축 부호화 시스템을 구현하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가변된 화면 구성수로 압축 부호화된 영상 그룹(GOP)에 대한 정보를 압축 부호에 삽입할 수 있도록 구성한, 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 외부로부터 인가되는 영상 신호를 하나의 기준 화면과 상기 기준 화면에 대한 다수 개의 예측 화면으로 이루어진 영상 그룹(GOP)이 다수 개 모여 이루어진 데이터 유닛에 부가되어, 상기 데이터 유닛에 대한 압축 정보를 나타내기 위한 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷으로서, 상기 데이터 유닛을 식별하기 위한 데이터 유닛 번호; 상기 데이터 유닛의 시작위치를 나타내기 위한 데이터 유닛 시작 위치; 상기 데이터 유닛의 종료 위치를 나타내기 위한 데이터 유닛 종료 위치; 상기 데이터 유닛을 구성하는 다수 개의 영상 그룹(GOP) 각각의 화면 구성수를 나타내기 위한 GOP 화면 구성수; 상기 GOP 화면 구성을 위한 기준 화면인 I 픽쳐의 시작 위치를 나타내기 위한 I 픽쳐 시작 위치에 대한 정보를 포함하여 이루어지는 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷을 제공한다.
도 1은 종래의 기술에 의한 GOP 내의 화면 타입 배열의 일예를 도시한 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 압축 정보 포맷을 사용하기에 적합한 영상 부호화 시스템을 도시한 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 데이터 유닛의 구조를 도시한 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 데이터 유닛 헤더를 도시한 구조도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 프레임 메모리 200 : 화면 변화도 검출부
300 : 시스템 제어부 400 : 가변 압축부
500 : 압축 정보 삽입부 10 : 데이터 유닛 번호
20 : 데이터 유닛 시작 위치 30 : 각 GOP의 화면 구성수
40 : I 픽쳐 시작 위치 50 : 데이터 유닛 종료 위치
상술한 본 발명의 목적 및 기타 다른 목적과 장점은 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조한 하기의 설명에 의해서 더욱 명확히 드러날 것이다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 압축 정보 포맷을 사용하기에 적합한 영상 부호화 시스템을 도시한 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 데이터 유닛의 구조를 도시한 구조도이며, 도 4는 본 발명에 따른 데이터 유닛 헤더를 도시한 구조도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압축 정보 포맷을 사용하기에 적합한 영상 부호화 시스템은 프레임 메모리(100), 화면 변화도 검출부(200), 시스템 메모리(300), 가변 압축부(400), 압축 정보 삽입부(500)를 포함하여 구성되며, 그 각각의 기능은 다음과 같다.
먼저, 프레임 메모리(100)는 외부로부터 입력되는 영상 신호를 순차적으로 저장하다가 한 화면에 대한 정보가 완료되면, 저장된 한 화면에 대한 정보를 순차적으로 화면 변화도 검출부(200) 및 가변 압축부(400)에 제공한다.
화면 변화도 검출부(200)는 프레임 메모리(100)에서 순차적으로 제공되는 화면에 대한 정보로 부터, 화면간 변화도를 검출하여, 검출된 화면간 변화도를 시스템 제어부(300)에 제공한다.
시스템 제어부(300)는 화면 변화도 검추부(200)에서 제공된 화면간 변화도를 기설정된 기준치와 비교하고, 그 비교 결과에 의거하여, 화면 변화도가 기설정된 기준치보다 크면 인트라 화면으로 부호화하고, 화면 변화도가 기설정된 기준치보다 작으면 인터 화면으로 부호화하도록 가변 압축부(400)를 제어한다.
가변 압축부(400)는 시스템 제어부(300)의 제어에 의해, 프레임 메모리(100)로 부터 제공되는 화면 정보를 인트라 화면 또는 인터 화면으로 부호화한다. 즉, 인트라 화면을 기준으로 다수의 예측 화면으로 부호화한다. 다시 말하면, 가변 압축부(300)는 영상 그룹(GOP)의 화면 구성수를 가변하여 압축 부호화를 수행한다.
압축 정보 삽입부(500)는 시스템 제어부(300)의 제어에 의해, 가변 압축부(400)에서 수행된 가변 압축율, 즉, 영상 그룹(GOP)의 가변된 화면 구성수에 대한 정보를 가변 압축부(400)에서 압축 부호화된 압축부호에 삽입한다.
상술한, 기능을 수행하는 영상 부호화 시스템에 적합한 본 발명에 따른 압축 정보 포맷에 대해 설명하면 다음과 같다. 이때, 본 발명에 따른 바람직한 일실시예에서는 영상 신호가 압축 부호화된 압축 부호를 저장하는 단위를 데이터 유닛(Data Unit)이라 칭하면, 도 3에 도시된 바와 같이 데이터 유닛은 다수의 섹터(Sector)로 구성된, 부영상 데이터, 주영상 데이터, 음성 데이터 및 각각의 데이터에 대한 압축 정보가 수록된 데이터 유닛 헤더로 구성되어 있다.
여기에서, 부영상 데이터란 자막등과 같이 영상 데이터에 의거한 화상에 부가되는 화상에 대한 데이터이고, 주영상 데이터란 주화면에 대한 영상 데이터이다. 또한, 음성 데이터는 주영상 데이터에 의거한 화상에 부가되는 음성 정보에 대한 데이터이다.
이때, 데이터 유닛 헤더는 본 발명에 따른 압축 정보를 담고있는 것으로서, 부영상 데이터, 주영상 데이터, 음성 데이터로 이루어진 데이터 유닛의 데이터 정보가 저장되며, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 유닛 헤더는 데이터 유닛 번호(10), 데이터 유닛 시작 위치(20), 데이터 유닛에 구비된 다수의 영상 그룹(GOP) 각각의 화면 구성수(30), 각각의 영상 그룹(GOP)에 포함된 I 픽쳐의 시작 위치(40), 데이터 유닛의 종료 위치(50)에 대한 정보등이 포함된다.
데이터 유닛 번호(10)는 데이터 유닛을 구별하기 위한 일종의 식별자이고, 데이터 유닛 시작 위치(20)는 본 발명에 따른 데이터 유닛의 시작 위치에 대한 정보를 담고 있고, 데이터 유닛 종료 위치(50)는 데이터 유닛의 종료 위치를 담고 있다.
한편, 영상 그룹(GOP)의 화면 구성수(30)는 데이터 유닛 내의 주영상 데이터를 구성하는 각 GOP의 화면 구성수에 대한 정보를 테이블화하여 저장하고 있을 것이며, I 픽쳐 시작 위치(40)는 그 각각의 GOP에 포함된 I 픽쳐의 시작 위치를 나타낸다. 따라서, 이후 복호부(도시 생략된)에서는 I 픽쳐의 시작 위치(40)에 놓인 I픽쳐를 기준 화면으로 하여, GOP 화면 구성수에 대한 정보를 이용해서 소정 GOP를 구성할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명에 따르면, 영상 그룹(GOP)의 화면 구성수를 가변시 복호에 필요한 압축 정보를 제공하므로써, 가변 압축 부호화에 의한 압축 효율 증진을 가능케 하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 외부로부터 인가되는 영상 신호를 하나의 기준 화면과 상기 기준 화면에 대한 다수 개의 예측 화면으로 이루어진 영상 그룹(GOP; Group Of Pictures)이 다수 개 모여 이루어진 데이터 유닛에 부가되어, 상기 데이터 유닛에 대한 압축 정보를 나타내기 위한 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷으로서,
    상기 데이터 유닛을 식별하기 위한 데이터 유닛 번호;
    상기 데이터 유닛의 시작위치를 나타내기 위한 데이터 유닛 시작 위치;
    상기 데이터 유닛의 종료 위치를 나타내기 위한 데이터 유닛 종료 위치;
    상기 데이터 유닛을 구성하는 다수 개의 영상 그룹(GOP) 각각의 화면 구성수를 나타내기 위한 GOP 화면 구성수;
    상기 GOP 화면 구성을 위한 기준 화면인 I 픽쳐의 시작 위치를 나타내기 위한 I 픽쳐 시작 위치에 대한 정보를 포함하여 이루어지는 영상 부호화 시스템의 압축 정보 포맷.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100816603B1 (ko) * 2000-04-28 2008-03-24 소니 가부시끼 가이샤 정보 송신 방법, 정보 처리 방법 및 장치, 정보 기록 재생방법 및 장치

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