KR100261109B1 - 화질 향상이 가능한 휘도 신호 압축 부호화 장치 - Google Patents

Abstract

프레임 혹은 피일드 영상에서 휘도 신호의 평균 레벨이 낮을 경우에 휘도 신호의 고주파 성분을 증강시켜 압축함으로써 화질의 향상을 꾀하는 개선된 휘도 신호 압축 부호화 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 휘도 신호 압축 부호화 장치는 소정 구간에서의 평균 휘도 레벨을 구하는 평균 휘도 레벨 검출부; 상기 평균 휘도 레벨 검출부에서 검출된 평균 휘도 레벨을 소정의 기준치와 비교하는 비교부; 상기 소정 구간에서의 휘도 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터; 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 소정 구간에서의 휘도 신호를 선택적으로 고역 통과 필터링하는 고역 통과 필터; 상기 저역 통과 필터의 출력 및 상기 고역 통과 필터의 출력을 가산하는 가산부; 및 상기 가산부에서 출력되는 휘도 신호를 압축 부호화하는 압축 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압축 부호화 장치는 화면의 평균 휘도 레벨이 높은 경우에는 고역 통과 필터에 의해 얻어진 휘도 신호의 고역 성분을 원래의 휘도 신호에 가산시켜 휘도 신호의 고역 성분을 강화시킴에 의해 화질을 좋게 하는 효과를 가진다.

Description

화질 향상이 가능한 휘도 신호 압축 부호화 장치

본 발명은 압축 부호화 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 프레임 혹은 피일드 영상에서 휘도 신호의 평균 레벨이 낮을 경우에 휘도 신호의 고주파 성분을 증강시켜 압축함으로써 화질의 향상을 꾀하는 개선된 휘도 신호 압축 부호화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 칼라화상을 테이프 혹은 기타 디지털 기록매체에 기록할 때 기록효율을 높이기 위해서 다양한 압축부호화 방식을 이용한다.

국제 표준화 기관이 JPEG(Joint Picture Expert Group) 및 MPEG(Moving Picture Expert Group)에서 권고하고있는 압축 표준화 방식은 DCT 부호화 방식을 이용하고 있다.

DCT 부호화 방식은 시간 영역의 영상 신호를 주파수 영역으로 변환하여 얻어진 변환계수들에 대한 통계적 성질을 구하고 그 통계적 성질에 적합한 양자화방법을 적용해 데이터를 압축하는 변환부호화의 일종이다.

그러나, 종래의 압축 부호화 장치에 있어서는 휘도 신호의 DCT변환시 휘도 신호의 레벨만을 가지고 압축하였기 때문에 화면이 전체적으로 너무 밝은 경우에는 압축률이 높아지고 결과적으로 화질이 열화되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 휘도 신호의 압축시 화면의 평균 휘도 레벨을 고려하여 압축률을 제어함으로써 화질을 향상시키는 개선된 휘도 신호 압축 부호화 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 휘도 신호 압축 부호화 장치의 구성을 보이는 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 휘도 신호 압축 부호화 장치의 구성을 보이는 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터의 주파수 특성을 보이는 특성도이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 2에 도시된 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터의 출력에 상응하는 영상 신호를 보이는 것이다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 휘도 신호 압축 부호화 장치는 소정 구간에서의 평균 휘도 레벨을 구하는 평균 휘도 레벨 검출부; 상기 평균 휘도 레벨 검출부에서 검출된 평균 휘도 레벨을 소정의 기준치와 비교하는 비교부; 상기 소정 구간에서의 휘도 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터; 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 소정 구간에서의 휘도 신호를 선택적으로 고역 통과 필터링하는 고역 통과 필터; 상기 저역 통과 필터의 출력 및 상기 고역 통과 필터의 출력을 가산하는 가산부; 및 상기 가산부에서 출력되는 휘도 신호를 압축 부호화하는 압축 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 압축 부호화 장치의 구성을 보이는 블록도이다.

도 1에 도시된 장치는 감산부(20), DCT변환부(12), 양자화부(14), 가변장 부호화부(16), 역양자화부(18), 역DCT변환부(20), 프레임 메모리(22))를 포함한다.

DCT변환부(12)는 휘도 신호(Y)를 입력하여 DCT변환을 수행한다. 여기서, 휘도 신호(Y)는 디지털 변환된 것이다. 구체적으로 휘도 신호(Y)를 입력하여 예를 들면, 8×8화소의 크기를 가지는 DCT블록으로 분할하고, 주사 순서에 따라 순차적으로 2차원 DCT변환을 한다.

양자화부(14)는 양자화 행렬과 압축정수(S)에 따라 결정되는 양자화 스텝사이즈에 의해 DCT변환부(12)에서 출력되는 DCT계수를 양자화한다.

가변장 부호화부(16)는 그에 입력되는 비트 스트림의 통계적 성질에 따라 엔트로피 부호화하여 출력한다. 구체적으로 확률 분포가 큰 비트 열에 대해서 적은 비트 수를 할당하여 변환함에 의해 압축을 수행한다.

역양자화(18)는 양자화부(14)에서 양자화할 때 사용한 양자화 행렬 및 압축정수에 의해 역양자화하여 DCT계수를 복원한다.

역DCT변환부(20)는 역양자화부(205)에서 출력되는 DCT계수를 역변환하여 휘도 신호를 복원한다. 복원된 휘도 신호는 프레임 메모리(22)에 저장된다.

감산부(10)는 프레임 메모리(22)에 저장된 휘도 신호와 새로이 입력되는 프레임 단위의 휘도 신호를 감산하고 그 결과를 DCT변환부(12)에 출력한다. 감산부(10)의 동작에 의해 전후 프레임에서 공통적인 부분을 제거하여 효율적인 부호화가 가능해진다.

도 1에 도시된 장치에 있어서는 휘도 신호의 레벨에만 의존하여 부호화를 수행한다. 화면이 전체적으로 너무 밝은 경우에는 화면 내에서 휘도 신호의 레벨 변화가 적게 되므로 압축률이 높아지고 결과적으로 화질이 열화되는 문제점이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 개선된 압축 부호화 장치의 구성을 보이는 블록도이다.

도 2에 도시된 장치는 평균 휘도 레벨 검출부(40), 비교부(42), 저역 통과 필터(44), 고역 통과 필터(46), 가산부(48), 압축 부호화부(50)를 포함한다. 여기서, 압축 부호화부(50)는 도 1에 도시된 장치와 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

평균 휘도 레벨 검출부는 소정 구간 예를 들면, 프레임 구간에서의 휘도 신호의 평균 휘도 레벨을 검출한다. 프레임 영상의 평균 휘도 레벨은 프레임 내의 휘도 신호의 총합을 구하고 이들의 평균을 구하는 것이 가장 이상적이겠지만 간이적인 방법으로 균등하게 분포된 샘플링 점들의 휘도 레벨을 평균하는 것도 고려될 수 있다. 예를 들면, 프레임 화면 내에 고르게 분포된 16개 정도의 샘플링 포인트에서의 휘도 신호의 값을 합산하고, 이들의 평균을 구한다.

비교부(42)는 평균 휘도 레벨 검출부(40)에서 검출된 평균 휘도 레벨을 소정의 기준치와 비교한다. 여기서, 기준값은 평균 휘도 레벨이 취할 수 있는 범위의 중간값으로 설정된다.

저역 통과 필터(44)는 휘도 신호를 저역 통과 필터링한다.

고역 통과 필터(46)는 비교부(42)의 비교 결과에 따라 휘도 신호를 선택적으로 고역 통과 필터링한다. 즉, 비교부의 비교 결과 평균 휘도 레벨이 기준값보다 큰 경우에는 고역 통과 필터(46)는 휘도 신호에 대한 고역 통과 필터링 동작을 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 고역 통과 필터링 동작을 수행하지 않는다.

도 3은 도 2에 도시된 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터의 필터링 특성을 보이는 특성도이다. 도 3에 있어서 좌측에 도시된 것이 저역 통과 필터의 주파수 특성을 보이는 특성 곡선이고, 우측에 도시된 것이 고역 통과 필터의 주파수 특성을 보이는 특성 곡선이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 2에 도시된 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터의 결과를 이미지로 보이는 것이다.

가산부(48)는 저역 통과 필터(44)의 출력 및 고역 통과 필터(46)의 출력을 가산한다.

압축 부호화부(50)는 가산부(48)에서 출력되는 휘도 신호를 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 압축 부호화한다.

도 2에 도시된 장치의 동작을 평균 휘도 레벨이 기준치보다 낮은 경우와 높은 경우로 나누어 설명한다.

평균 휘도 레벨이 기준치보다 낮을 경우에는 고역 통과 필터(46)가 필터일 동작을 수행하지 않는다. 그 결과, 저역 통과 필터(44), 가산부(48), 압축 부호화부(50)를 거쳐 휘도 신호가 압축 부호화된다.

평균 휘도 레벨이 적으므로 프레임 화면의 복잡도는 상당히 높은 것으로 가정될 수 있다. 이에 따라 저역 통과 필터링에 의해서 그다지 화질의 변화는 보이지 않는다.

평균 휘도 레벨이 기준치보다 낮지 않을 경우에는 고역 통과 필터(46)가 필터일 동작을 수행한다. 그 결과, 저역 통과 필터(44), 고역 통과 필터(46), 가산부(48), 압축 부호화부(50)를 거쳐 휘도 신호가 압축 부호화된다.

즉, 도 4a에 도시된 영상에 도 4b에 도시된 영상을 가산한 결과를 압축 부호화하게 된다.

평균 휘도 레벨이 크면 프레임 화면의 복잡도는 상당히 낮은 것으로 가정될 수 있다. 이에 따라 휘도 신호의 고역 특성을 증강시켜 줌으로서 화질의 저하를 방지한다. 휘도 신호의 고역 특성을 증강시키는 것은 고역 통과 필터(46)의 출력을 가산부(48)에 의해 가산하는 것에 의해 달성된다.

이와 같이 하여 도 2에 도시된 장치는 화면의 평균 휘도 레벨이 높을 경우 휘도 신호의 고역 특성을 증강시켜주어 압축 부호화된 영상의 화질을 보강하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 압축 부호화 장치는 화면의 평균 휘도 레벨이 높은 경우에는 고역 통과 필터에 의해 얻어진 휘도 신호의 고역 성분을 원래의 휘도 신호에 가산시켜 휘도 신호의 고역 성분을 강화시킴에 의해 화질을 좋게 하는 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 소정 구간에서의 평균 휘도 레벨을 구하는 평균 휘도 레벨 검출부;

   상기 평균 휘도 레벨 검출부에서 검출된 평균 휘도 레벨을 소정의 기준치와 비교하는 비교부;

   상기 소정 구간에서의 휘도 신호를 저역 통과 필터링하는 저역 통과 필터;

   상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 소정 구간에서의 휘도 신호를 선택적으로 고역 통과 필터링하는 고역 통과 필터;

   상기 저역 통과 필터의 출력 및 상기 고역 통과 필터의 출력을 가산하는 가산부; 및

   상기 가산부에서 출력되는 휘도 신호를 압축 부호화하는 압축 부호화부를 포함하는 휘도 신호 압축 부호화 장치.

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