KR100289591B1 - 화상데이타 압축장치 및 그 방법, 화상데이타 압축해제장치 및 그 방법, 화상데이타 기록 및 재생 장치 - Google Patents

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Abstract

데이타 압축 기법은 웨이브릿(wavelet) 분리와 같은 주파수 분리를 적용하는 시스템에서의 사용을 위해 설명된다. 상기 웨이브릿 분리에서 서브 대역(0 내지 9)은 다른 갯수의 주파수 성분 값을 갖는다. 서브 대역은 각각의 서브 대역으로부터 다수의 샘플이 얻어지는 순서로 엔트로피 인코더(30)에 입력하기 위해 데이타 스트림을 형성하도록 스캔되며, 상기 갯수는 특정 서브 대역내에 있는 주파수 성분 값들의 갯수에 비례한다.

Description

화상 데이타 압축 장치 및 그 방법, 화상 데이타 압축해제 장치 및 그 방법, 화상 데이타 기록 및 재생 장치
제 1 도는 64개의 동일한 크기의 공간 주파수 서브 대역으로 변환되고 지그재그(zig-zag)로 스캔되는 화상을 도시한 도면.
제 2 도는 제 1 도의 서브 대역 디컴포지션(decomposition)에 대한 양자화 매트릭스를 도시한 도면.
제 3 도는 제 2 도의 양자화 단계 폭을 따르는 개정된 스캔 순서를 도시한 도면.
제 4 도는 웨이브릿 주파수 분리 과정을 개략적으로 도시한 도면.
제 5 도는 제 4 도에 도시된 공간 주파수 서브 대역 출력으로 사용하기 위해 양자화 매트릭스를 도시한 도면.
제 6 도는 제 4 도의 공간 주파수 서브 대역 출력을 통해 스캔 패턴을 도시한 도면.
제 7 도는 본 발명의 실시예에 따라 데이타 압축 및 압축해제(decompression) 기법을 활용하는 기록 및 재생 장치를 도시한 도면.
제 8 도는 제 6 도에 도시된 대안의 스캔 패턴을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
18 : 입력 노드 20 : 웨이브릿 데시메이션
30 : 엔트로피 인코더
본 발명은 화상 데이타 압축 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 주파수 분리 및 엔트로피 인코딩을 활용한 화상 데이타 압축에 관한 것이다.
영국의 공고된 특허출원 제 GB-A-2 251 756 호(소니 방송 및 통신 리미티드)는 서브 대역 주파수 분리 및 데이타 압축 과정 분야로서 엔트로피 인코딩을 이용하는 시스템을 설명하고 있다. 서브 대역 주파수 분리는 2 차원의 공간 주파수 영역(domain)내의 단일 크기의 공간 주파수 대역으로 비디오 데이타를 상관해제시키는(decorrelate)데 이용된다. 이들 대역내의 공간 주파수 성분 데이타는 데이타 압축을 위해 엔트로피 인코딩된다.
또다른 비디오 데이타 압축 시스템은 하미드 가라비에 의해 비디오 기술에 대한 회로 및 시스템에 대한 IEEE 보고서, 1991년 6월의 제 1 권, 2 호. 174 내지 183 페이지에서 “비디오 응용을 위한 서브 대역 코딩 알고리즘 : 비디오폰 대 HDTV-협정” 이라는 명칭으로 설명되어 있다. 상기에 대조적으로, 비디오 압축 시스템은 동일하지 않은 크기의 2 차원 공간 주파수 영역내의 서브 대역 성분으로 데이타를 분리한다. 이러한 주파수 분리의 유형은 “로그(logarithmic)” 또는 “웨이브릿”코딩으로서 공지된다.
화상 데이타 압축 시스템의 목적은 그 얻어진 압축도(degree)를 개선하는 것이다. 이러한 개선된 기능은 화상의 수를 증가시키는데 이용되며, 이러한 화상은 주어진 저장 용량내에 저장되거나 대안적으로 동일 수의 화상을 고해상도로 저장하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예는 화상 데이타를 압축하는 장치를 제공하며, 상기 장치는, 입력 화상 데이타를 다수의 공간 주파수 대역으로 주파수 분리하는 수단과, 상기 다수의 공간 주파수 대역으로부터 주파수 성분 값을 반복 스캔 패턴으로 스캔하여 스캔 데이타 스트림을 형성하는 수단 및, 상기 스캔 데이타 스트림을 엔트로피(entropy) 인코딩하여 압축 화상 데이타를 형성하는 수단을 구비하며, 최소한 일부 낮은(lower) 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은(higher) 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분값을 거의 포함하지 않으며, 상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분 값이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되도록 하며, 여기서, 이 주파수 성분 값들의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역에 있는 주파수 성분 값들의 갯수에 비례하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 사용된 주파수 분리 기법이 갯수가 달라진 공간 주파수 성분 값들을 포함하는 공간 주파수 대역을 발생할 때, 엔트로피 인코딩에 입력하기 위해 스캔 데이타 스트림을 발생하는 스캔 패턴이, 공간 주파수 대역을 통한 각각 스캔이 화상내의 동일 공간 위치에 대응하는 각각의 공간 주파수 대역으로부터 주파수 성분을 픽업하도록 한다면, 코딩 효율 및 압축이 개선된다. 다른 공간 주파수 대역이 다른 갯수의 주파수 성분 값들(즉, 다른 공간 해상도 대역)을 포함하는 경우, 각각의 공간 주파수 대역으로부터의 다수의 주파수 성분 값들의 갯수는 한 스캔에 대해 모든 주파수 성분 값들이 그 화상내의 동일한 공간 위치에 관련하도록 얼마나 많은 공간 주파수 성분 값들이 그 대역내에 있는지를 비례한다.
상기방식에서 데이타 스캔의 장점은, 한 공간 주파수 대역내의 특정 화상 위치에서 높은 엔트로피를 갖는 신호가 또다른 공간 주파수 대역내의 동일 위치에서 높은 엔트로피를 가질 수 있다는 것이다. 따라서, 상기 언급된 스캔 패턴은 엔트로피 인코딩에 앞서 높은 엔트로피 범위를 모으는데 이용되며 유사하게 낮은 엔트로피 범위를 함께 모은다. 예를 들면, 이것이 하위(low) 엔트로피 범위를 통해 스캔에서의 JPEG(Joint Photographic Experts Group) 유형의 “블럭 종료”코드의 사용으로 개선된 압축 효율을 얻는다.
엔트로피 인코딩 수단은 각각의 스캔에서 동일한 엔트로피 인코딩 출력을 적용할 수 있다. 이것은 각 대역으로부터 비교적 작은 갯수의 픽셀 값이 그 스캔 데이타내에서 연속적으로 발생할 때, 특히 적합하다. 그런데, 이것은 상기 엔트로피 인코딩 수단이 또다른 엔트로피 인코딩을 달라진 공간 주파수 대역으로부터 주파수 성분 값에 인가한다는 점에서 유리할 수 있다. 이것은 각 대역으로부터 비교적 많은 갯수의 픽셀 값들이 함께 모여질 때 특히 그러하다.
압축 데이타 스트림은 연속의 데이타 스트림일 수 있으나, 한 블럭을 블럭방식(basis)에 의해 연속 처리하도록 상기 압축 화상 데이타를 고정된 크기의 데이타 블럭으로 포맷하는 수단을 제공한다는 점에서 유리하다.
상기 데이타를 고정된 크기의 데이타 블럭으로 포맷하고 한 블럭을 블럭 방식에 의해 연속 처리하는 것에 에러 정정 및 에러 은폐(concealment)와 같은 문제들을 더욱 잘 다루도록 한다.
연속 스캔 패턴내의 공간 위치는 래스터(raster), 지그재그 또는 공간 주파수 대역을 통해 다른 정규 패턴을 따를 수 있다.
연속적인 스캔 패턴이 공간적으로 인접하지 않다면, 그 데이타 스트림내에 일시적인 에러가 발생하며 그 결과 한 지점에 집중되지 않는 복구된 화상을 통해 확산되며 거의 시각적으로 인지될 수 없다. 더우기, 이웃 유효 데이타는 은폐의 목적을 위해 나타나게 된다.
압축 시스템이 공간 주파수 대역간에 변화하는 양자화 단계의 크기에 따라 상기 화상 데이타를 양자화하는 양자화기를 포함하는 것이 바람직하다.
공간 주파수 대역간의 양자화 단계 크기 변화는 양자화 단계 크기가 그 재조성된 화상내의 또다른 공간 주파수 대역의 시각적 인식에 매칭(match)되도록 허용한다.
이러한 양자화기를 이용하여, 압축 효율은 상기 반복 스캔 패턴이 증가의 양자화 스텝 크기에 따른 주파수 대역 사이에서 이동할 때 개선될 수 있다.
압축 효율면의 이러한 개선은, 더욱 작은 양자화 단계의 크기와 고유의 소스 화상 스펙트럼 밀도로 인하여 각각의 스캔 패턴의 시작에 집중된 높은 엔트로피 신호의 증가와, 이 증가로부터 블럭 종료 코드와 같은 코드의 사용 가능성이 발생 한다.
최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역이 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분 값을 거의 가지지 않는다면, 주파수 분리 수단은 여러 형태를 취할 수도 있다.
상기 현상이 발생할 때 본 발명의 특히 적합한 상황은 상기 주파수 분리 수단이 여러 단계의 주파수 분리 과정을 수행하도록 그 분리 과정에서 낮은 공간 주파수 대역의 공간 주파수 대역은 높은 공간 주파수의 공간 주파수 대역에 비해 더욱 많은 단계의 주파수 분리를 실행한다.
상기 주파수 분리 기술은 각각 주파수 분리 단계에서, 최저 공간 주파수의 공간 주파수 대역만이 주파수 분리된다.
이 기술은 로그(logarithmic) 데시메이션으로서 언급된다. 데시메이션 및 재조성 과정에서 사용된 필터가 정규 특성(웨이브릿(wavelet) 및 필터 뱅크, 즉 1992년 9월 IEEE 신호 처리에 대한 베텔리 및 헤르레이의 이론 및 설계)을 나타낸다면, 그 기술은 웨이브릿 코딩으로서 언급된다.
양호한 실시예에서, 그 장치는 상기 화상 데이타가 제 1 방향으로 N단계의 주파수 분리 및 이 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 N 단계의 주파수 분리를 수행하여 3N+1 개의 공간 주파수 대역을 발생하도록 한다.
N = 3 일때, 더욱 높은 압축 인수에 대해 특히 적합하게 된다.
주파수 분리동안, 전반적인 데이타 레이트(rate)를 유지하기 위해, 입력 공간 주파수 대역이 주어진 방향으로 한 단계의 주파수 분리를 수행하여, 두개의 출력 공간 주파수 대역을 형성할 때, 상기 출력 공간 주파수 대역은 각각 상기 입력 공간 주파수 대역에 비해 상기 주어진 방향으로 주파수 성분 값들의 갯수를 1/2 갖는다.
본 발명의 방식에서 데이타의 스캔은 상기 주파수 성분 값들이 주파수 분리를 위해 상기 수단에 의해 저장될 프레임 저장기를 갖는 실시예로 실현된다.
그 주파수 성분값을 포함하는 프레임 저장기와 조합하여, 그 스캔 순서는 판독 어드레스 발생기로 제어되어, 상기 반복 스캔 패턴을 따르는 상기 프레임 저장기에 대한 판독 어드레스의 시퀀스를 발생할 수 있다.
엔트로피 인코딩 수단은 다수의 다른 유형을 취할 수 있다. 그런데, 특히, 유효 코딩은 런 랭스 코딩과 후프만(Huffman) 코딩의 조합으로 형성된다. 그 스캔내의 모든 남은 샘플들이 제로를 스캔함을 나타낼 때 블럭 종료 코드를 발생하는 능력을 제공하는 장점이 있다.
상보적인 양상에서, 본 발명은 화상 데이타를 압축해제(decompressing)하는 장치를 제공한다.
상기 장치는, 상기 압축된 화상 데이타 스트림을 엔트로피 인코딩하여 스캔 데이타 스트림을 형성하는 수단과, 주파수 성분 값을 통해 반복 스캔 패턴을 다수의 공간 주파수 대역으로 상기 스캔 데이타 스트림을 재정렬하는 수단 및, 다수의 공간 주파수 대역을 출력 화상 데이타로 주파수 조합하는 수단을 구비하여, 상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분 값들이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되며, 상기 주파수 성분 값의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역내에 있는 주파수 성분 값들의 갯수에 비례하며, 최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분 값들은 거의 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 실시예는 화상 데이타 압축 방법을 제공하며, 그 방법은, 입력 화상 데이타를 다수의 공간 주파수 대역으로 주파수 분리하는 단계와, 상기 다수의 공간 주파수 대역으로부터 반복 스캔 패턴으로 주파수 성분 값을 스캔하여 스캔 데이타 스트림을 형성하는 단계 및, 상기 스캔 데이타 스트림을 엔트로피 인코딩하여 압축 화상 데이타를 형성하는 단계를 포함하며, 최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분값을 거의 포함하지 않으며, 상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분값이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되도록 하며, 여기서, 이 주파수 성분 값들의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역에 있는 주파수 성분값들의 갯수에 비례하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 실시예는 화상 데이타 압축해제 방법을 제공하며, 이 방법은 상기 압축된 화상 데이타 스트림을 엔트로피 디코딩하여 스캔 데이타 스트림을 형성하는 단계와, 주파수 성분 값을 통해 반복 스캔 패턴으로부터 다수의 공간 주파수 대역으로 상기 스캔 데이타 스트림을 재정렬 하는 단계 및, 다수의 공간 주파수 대역을 출력 화상 데이타로 주파수 조합하는 단계를 포함하며, 상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분 값들이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되도록 하며, 상기 주파수 성분 값들의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역내에 있는 주파수 성분 값들의 갯수에 비례하며, 최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분 값들은 거의 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 특히, 디지탈 비디오 테이프 기록기와 같은 화상 데이타 기록 및 재생 장치에서 사용하기에 적합하다.
본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 설명된다.
제 1 도는 2 차원 배열된 동일 크기의 공간 주파수 서브 대역(band)을 도시한 것이다. 이러한 서브 대역들은 수평 및 수직 방향으로 3 단계 서브 대역 분리에 의해 발생될 수도 있다. 주파수 성분 값을 포함하는 서브 대역들이 얻어질 때, 그 서브 대역들은 도시된 바와 같이 지그재그 패턴으로 연속 처리하도록 스캔된다. 상기 패턴에서, 각 서브 대역내의 동일한 상대 위치로부터의 샘플 값들은 각각의 스캔내에 함께 모여진다. 상기 연속적인 스캔은 각각의 서브 대역내의 다른 상대 위치로 이동되어 지그재그 패턴을 반복한다.
제 2 도는 제 1 도의 서브 대역으로 사용하기 위한 양자화 매트릭스를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 양자화 단계 크기는 증가하는 수평 주파수 및 증가하는 수직 주파수로 증가시킨다. 이와 같이, dc 서브 대역은 256개의 양자화 단계 폭을 필요로 하는 반면에, 최고 주파수 서브 대역은 7317개의 양자화 단계 폭을 필요로 한다. 증가하는 공간 주파수가 제공된 몇몇 양자화는 증가하는 공간 주파수에 감소하는 인간의 시각 반응을 반영한다. 인간의 시각 반응의 이러한 특성은 더욱 높은 공간 주파수가 그 인식된 화질에 심한 영향을 주지 않은채 더욱 강하게 양자화될 수 있다.
제 3 도는 제 2 도의 양자화 매트릭스에 의해 양자화된 데이타에 대해 개정된 스캔 패턴을 도시한 것이다. 이 경우, 스캔 패턴은 양자화 단계 폭이 증가하는 순서로 각 서브 대역내의 대응 위치에서 각각의 계수값을 샘플한다.
제 4 도는 원래의 화상 데이타(4) 배열에 대한 웨이브릿(wavelet) 코딩을 도시한 것이다. 데시메이션(decimation)의 제 1 단계에서, 화상 데이타는 수평 방향과 수직 방향으로 그 공간 주파수 성분의 상한(upper) 1/2과 하한(lower) 1/2로 분리된다. 빗금친 서브 대역(6)은 최저 수평 및 최저 수직 주파수 서브 대역이다. 공간 주파수 분리가 발생할때, 각각의 분리된 스트림내의 다수의 샘플들의 수는 절반으로 되며, 이러한 방식으로, 전반적인 데이타 레이트가 유지된다. 이와같이, 최저 주파수 서브 대역(6)은 원래의 화상(4)으로 구성된 다수의 데이타 값에 비해 1/4의 다수 데이타 값을 포함한다.
제 2 단계의 데시메이션은 제 1 단계의 데시메이션으로부터 최저 주파수 서브 대역(6)에 대해서만 발생한다. 이 최저 주파수 서브 대역(6)은 다시 수평 및 수직 주파수 분리된다. 이 경우 제 2 단계의 최저 주파수 서브 대역(8)은 원래의 화상(4)에 비해 1/16의 다수 샘플을 포함한다. 제 1 단계의 데시메이션으로부터 서브 대역(10, 12, 14)은 바꾸지 않는다.
데시메이션의 최종 단계에서, 제 2 단계의 최저 주파수 서브 대역(8)은 수평 및 수직 공간 주파수 분리되어, 4개의 공간 주파수 서브 대역(0, 1, 2, 3)을 발생한다. 다른 서브 대역들은 바뀌지 않은채 남는다.
이러한 웨이브 코딩의 결과로 10개의 서브 대역을 형성한다. 각 서브 대역내의 다수의 주파수 성분 값은 서브 대역(0, 1, 2, 3), 서브 대역(4, 5, 6), 서브 대역(7, 8, 9)사이에서 인수 4 만큼 증가한다.
제 4 도의 제 3 단계의 데시메이션은 3 번의 수평 단계 주파수 분리 및 3번의 수직 단계 주파수 분리로 최저 주파수 데이타가 된다. 일반화된 경우에서, 최저 주파수 서브 대역이 N 단계의 수평 주파수 분리 및 N 단계의 수직 주파수 분리된 경우, 총 서브 대역수는 3N + 1이 된다.
제 5 도는 제 4 도의 3 단계 데시메이션 웨이브릿 코딩 출력으로 사용하기 위한 양자화 매트릭스를 도시한 것이다. 저주파수 서브 대역은 고주파수 서브 대역보다 양자화가 적어진다. 이리하여, 서브 대역(0)에 대한 양자화 단계 폭은 256개인 반면에 서브 대역(9)에 대한 양자화 단계 폭은 4927개이며, 숫자가 커질수록 더욱 많은 양자화를 반영한다.
제 6 도는 제 4 도의 서브 대역 데이타에 대한 반복 스캔 패턴중의 한 스캔을 설명한 것이다. 도시된 바와 같이, 서브 대역(0)은 ( 90 * 72 )의 주파수 계수값 배열을 포함한다. 상기 설명된 주파수 분리 기술에 따라, 서브 대역(5)은 주파수 계수값(180 * 144)을 포함하고 서브 대역(8)은 주파수 계수 값(360 * 288)을 포함한다. 상기 예에서 원래의 화상 크기는 (720 * 576)이다.
설명된 스캔 패턴은 각각 서브 대역(0 내지)으로부터 1 개의 샘플을 스캔하고, 서브 대역(5 내지 6)으로부터 4 개의 샘플을 스캔하며, 마지막으로, 서브 대역(7 내지 9)으로부터 16개의 샘플을 스캔함으로써 진행한다. 상기 방식에서, 상기 스캔동안 각각 서브 대역으로부터 얻은 다수의 샘플은 그 서브 대역내의 다수의 샘플은 그 서브 대역내의 다수의 총 샘플에 비례한다.
서브 대역으로부터 얻은 다수의 샘플들은 1 개로부터 4 내지 16 개로 점진적으로 증가하는 반면, 이들 샘플에 의해 표현된 원래의 화상내의 공간 위치는 일치한다. 이와 같이, 원래 화상의 특정 부분이 하위(low) 정보 내용이라면, 그 화상 부분에 대응하는 한 스캔내의 모든 샘플들은 하위 정보 내용이 될 것이며 따라서 효율적으로 압축한다.
한개 이상의 샘플이 얻어지는 서브 대역에서, 그 서브 대역으로부터 얻어진 샘플들의 순서는 변할 수 있다. 서브 대역(8)에서 얻은 샘플(15) 배열에 대해 설명된대로, 상기 샘플들은 수평 래스터(raster), 수직 래스터, 또는 지그재그 래스터로 스캔될 수 있다. 각각의 서브 대역내에서 사용하기 위한 스캔 패턴은 그 서브 대역이 수직 패턴, 수평 패턴 또는 대각(diagonal) 패턴 중의 두드러진 한 패턴일 경향이 있으므로, 그 서브 대역 특성의 장점을 취하기 위해, 서브 대역들 사이에서 변할 수도 있다.
제 6 도에 도시된 스캔은 다른 위치에 대해 반복되는 단일 스캔이다. 작은 원(6)으로 도시된 대로, 각각의 서브 대역내의 연속 관련 위치들은 모두 서브 대역내의 모든 샘플들을 커버하는 의사 랜덤(quasi-random) 패턴을 따르도록 선택될 수 있다. 인접하지 않은 공간 위치를 연속 스캔하는 상기 스캔 패턴의 장점은 인터럽션(interruption)이 그 압축된 데이타 스트림에서 발생한다는 점이며, 재조성된 화상에 대한 영향은 한 지점에 집중되기보다는 확산되는 경향이 있다. 이것은 상기 영향이 거의 인식되지 않게 한다.
반복 스캔 패턴은 연속 처리를 위해 고정된 크기 블럭내의 패킷화된다. 이 블럭들은 그 블럭에 대한 에러 체크 및 정정 코드가 제공되며 고정된 크기의 블럭 구조에 의해 활용되는 더욱 정규적인 양식으로 기록 또는 저장될 수 있다.
제 7 도는 제 4 도 내지 제 6 도에 도시된 압축 기술을 활용하는 화상 데이타를 기록 및 재생하는 장치를 도시한 것이다. 화상 데이타는 노드(18)에서 웨이브릿 데시메이션 유닛(20)에 입력되며, 이 유닛(20)은 제 4 도에서의 데시메이션 3단계 이후를 설명하는 형태로 웨이브릿 데시메이션을 수행한다. 웨이브릿 데시메이션 유닛(20)으로부터 출력은 그 유닛(20)의 특정 구현에 대한 세부 구성에 따른 시퀀스(sequence)에서 변할 수 있다. 시퀀스에서의 상기 변화는 프레임 저장기(22)내에 데이타를 저장함으로써 다루어질 수 있다. 완전히 공간 전송된 화상이 프레임 저장기(22)내에 모여진 후, 그 화상은 카운터(26)로 구동된 스캔 어드레스 PROM(24)에 의해 발생된 스캔 어드레스(54)에 의해 발생된 스캔 어드레스(SA)의 제어하에 제 6 도에 도시된 반복 스캔 패턴으로 판독될 수 있다. 스캔 어드레스 PROM(24)은 제 6 도에 도시된 스캔 시퀀스를 따라 프레임 저장 어드레스에 카운터 값을 맵핑 (mapping) 하는 시퀀스로 프로그램 된다.
프레임 저장기(22)로부터 출력은 양자화기(28)에 통과되며, 이 양자화기(28)은 데이타 값이 발생하는 서브 대역에 따라 제 5 도에서 설명된 단계폭에 비례하여 양자화된다.
양자화된 데이타는 엔트로피 인코딩 유닛(30)에 입력되며, 이 유닛(30)은 JPEG 또는 다른 해당 기법에 따라 런 랭스(runlength) 및 후프만(Huffman) 코딩된다. 상기 코드는 한 스캔내에 주어진 위치로부터 모든 샘플이 제로임을 나타내기 위해 종료 블럭 코드 발생을 포함한다.
고정된 크기 블럭으로 엔트로피 인코더로부터 그 압축된 데이타 출력은 디지탈 비디오 테이프 유닛(42)으로부터 판독 및 저장되며, 엔트로피 디코더(34)를 통과하여 후프만 및 런 랭스 디코딩된다.
엔트로피 디코더(34)로부터의 출력은 제 5 도에서 설명된 양자화 매트릭스의 역(inverse)을 이용하여 역양자화기(dequantiser(36))에 의해 역양자화된다. 에러 검출 및 은폐 유닛(38)은 에러가 있는 임의의 데이타를 검출 및 은폐하는데 (즉, 인접한 값으로부터 대체 값을 유추함) 이용된다.
공간 주파수 영역내의 데이타는 프레임 저장기(40)내에 함께 모여진다. 데이타는 스캔 어드레스 PROM(24)에 의해 발생된 디스캐닝(descanning) 어드레스(DSA)의 제어하에 프레임 저장기(40)에 읽혀지며, 제 6 도에 설명된 어드레스의 시퀀스에 대응한다. 이에 대한 효과는 스캔된 데이타를 프레임 저장기(40)에 위치시켜, 제 4 도에서의 3 단계 데시메이션에서 설명된 서브 대역 구조를 재조성한다.
프레임 저장기(40)내의 데이타는 웨이브릿 재조정 유닛(42)에 통과되며, 웨이브릿 디코딩은 출력 노드(44)에서 공간 주파수 영역내의 화상 데이타를 발생하도록 수행된다.
제 8 도는 대안의 스캔 패턴을 도시한 것이다. 이 경우, 동시에 각 대역에서 스캔된 다수의 픽셀은 많아진다(즉, m * n 픽셀 값이 최저 주파수 대역으로부터 스캔된다면, 이것은 전형적으로 15 * 12 개의 픽셀이 될 것이며, 고주파수 대역은 30 * 24 및 60 * 48 개의 픽셀을 갖게 됨). 각 대역으로부터 나온 많아진 픽셀을 이용하여, 각 대역의 데이타가 매칭(match) 방식으로 코딩되도록 한 스캔내의 데이타에 엔트로피 코딩을 적용하는 것이 유리하다.
이리하여, 제 8 도의 스캔 패턴의 JPEG 형 런 랭스 및 후프만 코딩의 경우, 각 대역으로부터 각 스캔내의 데이타는 그 자체의 후프만 코딩 테이블을 가지며, 다음에, 최저 주파수 대역에서 상기 15 * 12개의 픽셀을 얻은 경우를 살펴보자.
소스 대역 필셀 수 스캔 위치 코딩 테이블
0 15*12 0 내지 179 0
1 15*12 178 내지 359 1
2 15*12 360 내지 539 2
3 15*12 540 내지 719 3
4 30*24 720 내지 1439 4
5 30*24 1440 내지 2159 5
6 30*24 2160 내지 2879 6
7 60*48 2880 내지 5759 7
8 60*48 5759 내지 8639 8
9 60*48 8639 내지 11519 9
상기 경우에서, 대역을 통한 하나의 스캔은 11520 개 픽셀의 ID 스트링을 형성하며, 완료된 720 * 576 개의 픽셀 화상은 완전히 판독이 이루어지도록 스캔하는 데 36회의 이러한 스캔을 필요로 한다. 스트링내의 데이타 세그먼트가 발생된 대역에 인가된 코딩 테이블 매칭은 코딩 효율을 증가시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 설명된 기법의 이용은 데이타가 주파수 분리되는 방식으로 분리된후 데이타 처리 특성을 매칭시킴으로써, 개선된 화상 데이타 압축을 제공할 수 있다.

Claims (21)

  1. 화상 데이타 압축 장치에 있어서,
    입력 화상 데이타를 다수의 공간 주파수 대역으로 주파수 분리하는 수단과;
    상기 다수의 공간 주파수 대역으로부터 주파수 성분 값을 반복 스캔 패턴으로 스캔하여, 스캔 데이타 스트림을 형성하는 수단; 및
    상기 스캔 데이타 스트림을 엔트로피(entropy) 인코딩하여 압축 화상 데이타를 형성하는 수단을 구비하며,
    최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분 값을 거의 포함하지 않으며, 상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분 값이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되도록 하며, 상기 주파수 성분 값의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역내에 있는 주파수 성분 값의 갯수에 비례하는 화상 데이타 압축 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 엔트로피 인코딩 수단은 다른 공간 주파수 대역으로부터의 주파수 성분 값들에 다른 엔트로피 인코딩을 적용하는 화상 데이타 압축 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압축 화상 데이타를 고정된 크기의 데이타 블럭으로 포맷하여, 블럭 대 블럭 방식(basis)에 의해 연속 처리하는 포맷 수단을 구비하는 화상 데이타 압축 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 반복 스캔 패턴의 연속 위치는 상기 화상 데이타내의 공간적으로 인접하지 않은 위치에 대응하는 화상 데이타 압축 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 화상 데이타를 공간 주파수 대역사이에서 변하는 양자화 단계 크기에 따라 양자화하는 양자화기를 구비하는 화상 데이타 압축 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 반복 스캔 패턴은 증가하는 양자화 단계 크기에 따라 공간 주파수 대역 사이에서 이동하는 화상 데이타 압축 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 분리 수단은 여러 단계의 주파수 분리 과정을 실행하며, 이 분리 과정에서, 낮은 공간 주파수의 공간 주파수 대역은 높은 공간 주파수의 공간 주파수 대역보다 더 많은 주파수 분리 단계를 실행하는 화상 데이타 압축 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 각각의 주파수 분리 단계에서 최저 공간 주파수의 주파수 대역만이 더욱 주파수 분리되는 화상 데이타 압축 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 화상 데이타는 제 1 방향으로 N 개의 주파수 분리 단계와, 이 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 N 개의 주파수 분리 단계를 수행하여, 3N + 1개의 공간 주파수 대역을 발생하는 화상 데이타 압축 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 N은 3인 화상 데이타 압축 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항중의 어느 한 항에 있어서, 입력 공간 주파수 대역이 주어진 방향으로 주파수 분리 단계를 실행하여 2 개의 출력 공간 주파수 대역을 형성하며, 상기 출력 공간 주파수 대역은 각각 상기 입력 공간 주파수 대역에 비해 상기 주어진 방향으로 주파수 성분 값의 갯수를 1/2 갖는 화상 데이타 압축 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 10 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주파수 성분 값들이 주파수 분리를 위한 상기 수단에 의해 저장되는 프레임 저장기를 구비하는 화상 데이타 압축 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 스캔 수단은 상기 반복 스캔 패턴에 이어지는 상기 프레임 저장기용의 일련의 판독 어드레스를 발생하는 판독 어드레스 발생기를 구비하는 화상 데이타 압축 장치.
  14. 제 7 항 내지 제 10 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 엔트로피 인코딩 수단은 런 랭스(runlength) 코드 스트림을 형성하기 위한 런 랭스 코딩 수단을 포함하는 화상 데이타 압축 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 엔트로피 인코딩 수단은 상기 압축 데이타를 형성하기 위해 상기 런 랭스 코드 스트림을 후프만(Huffman) 코딩하는 수단을 포함하는 화상 데이타 압축 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 엔트로피 인코딩 수단은 현재 위치로부터의 스캔 패턴내의 모든 주파수 성분 값이 제로임을 나타내는 종료(end) 블럭 코드를 발생하는 수단을 포함하는 화상 데이타 압축 장치.
  17. 화상 데이타 압축해제(decompressing) 장치에 있어서,
    압축된 화상 데이타 스트림을 엔트로피 디코딩하여 스캔 데이타 스트림을 형성하는 디코딩 수단과;
    주파수 성분 값을 통해 반복 스캔 패턴으로부터 다수의 공간 주파수 대역으로 상기 스캔 데이타 스트림을 재정렬하는 수단; 및
    다수의 공간 주파수 대역을 출력 화상 데이타에 주파수 조합하는 수단을 구비하며,
    상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분 값들이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되게 하며, 상기 주파수 성분 값의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역내에 있는 주파수 성분 값들의 갯수에 비례하며, 최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분 값들을 거의 포함하지 않는 화상 데이타 압축 장치.
  18. 화상 데이타 압축 방법에 있어서,
    입력 화상 데이타를 다수의 공간 주파수 대역으로 주파수 분리하는 단계와;
    상기 다수의 공간 주파수 대역으로부터의 주파수 성분 값을 반복 스캔 패턴으로 스캔하여 스캔 데이타 스트림을 형성하는 단계; 및
    상기 스캔 데이타 스트림을 엔트로피 인코딩하여 압축 화상 데이타를 형성하는 단게를 포함하며,
    최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분 값들을 거의 포함하지 않으며, 상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분 값이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되도록 하며, 상기 주파수 성분 값의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역내에 있는 주파수 성분 값들의 갯수에 비례하는 화상 데이타 압축 방법.
  19. 화상 데이타 압축해제 방법에 있어서,
    상기 압축된 화상 데이타 스트림을 엔트로피 디코딩하여 스캔 데이타 스트림을 형성하는 단계와;
    주파수 성분 값을 통해 반복 스캔 패턴으로부터의 상기 스캔 데이타 스트림을 다수의 공간 주파수 대역에 재정렬하는 단계; 및
    다수의 공간 주파수 대역을 출력 화상 데이타에 주파수 조합하는 단계를 포함하며,
    상기 스캔 패턴은 다수의 주파수 성분 값들이 각각의 주어진 공간 주파수 대역내의 대응하는 공간 위치로부터 판독되도록 하며, 상기 주파수 성분 값들의 갯수는 상기 주어진 공간 주파수 대역내에 있는 주파수 성분 값들의 갯수에 비례하며, 최소한 일부 낮은 공간 주파수 대역은 최소한 일부 높은 공간 주파수 대역에 비해 주파수 성분 값들을 거의 포함하지 않는 화상 데이타 압축해제 방법.
  20. 화상 데이타 기록 및 재생 장치에 있어서,
    청구항 제 1 항에 청구된 화상 데이타 압축 장치를 포함하는 화상 데이타 기록 및 재생 장치
  21. 화상 데이타 기록 및 재생 장치에 있어서,
    청구항 제 17 항에 청구된 화상 데이타 압축해제 장치를 포함하는 화상 데이타 기록 및 재생 장치.
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