KR100289852B1 - 화상 부호화 방법, 화상 부호화 장치 및 화상 기록 매체 - Google Patents

화상 부호화 방법, 화상 부호화 장치 및 화상 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 입력영상신호를 부호화, 예를들어 예측 부호화, DCT 변환, 일정한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화, 가변 길이 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하고, 이 제 1 부호화 데이타의 소정 시간마다, 예를들어 프레임마다 또는 GOP 마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 프레임마다 또는 GOP 마다 할당 부호량을 구하고, 이 할당 부호량에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성함으로써, 소정 시간마다 부호화 레이트가 변하는 가변 레이트 부호화가 실현되고, 그림이 복잡한 화상(프레임)이 연속하여도 이들 화상에 대해 양자화 스텝 사이즈가 종래의 장치와 같이 크게 되는 일없이 전체를 통해 균등한 고화질을 얻을 수 있다.
또한, 상기한 바와같이 하여 얻어지는 제 2 부호화 데이타는 가변 레이트이기 때문에 이것을 화상기록매체에 기록함으로써 한정된 기억용량을 유효하게 사용할 수 있으며, 화상기록매체의 기록시간을 길게 할 수 있다. 그리고, 이 화상기록매체로부터 전체를 통해 균등한 고화질의 화상 데이타를 재생할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
화상 부호화 방법, 화상 부호화 장치 및 화상 기록 매체
[기술분야]
본 발명은 화상 부호화 방법, 화상 부호화 장치 및 화상기록매체에 관한 것으로, 특히 광 디스크, 자기디스크, 자기테이프등의 화상기록매체에 동화상의 영상신호를 축적용 부호화하여 기록하는 시스템이나 전달 경로를 통해 동화상의 영상신호를 전달하는 시스템 등에 있어서 사용된다.
[배경기술]
종래, 예를들어 텔레비젼 회의 시스템, 텔레비젼 전화 시스템 등과 같이 동화상의 영상신호를 원격지에 전달하는 시스템이나, 동화상의 영상신호를 광디스크, 자기 디스크, 자기테이프 등의 화상기록매체에 기록하고, 또한 기록된 동화상의 영상신호를 재생하는 시스템에 있어서, 전송경로(혹은 화상기록매체)를 효율적으로 이용하기 위해 영상신호를 갖는 라인 상관이나 프레임 상관을 이용하여 영상신호를 소위 고능률 부호화하고 공간축 방향과 시간축 방향의 용장도를 감소시켜 의미있는 정보만을 전달하여 전송 효율을 높이도록 되어 있다.
예를들어 공간축 방향의 부호화 처리(이하 프레임내 부호화 처리라 칭함)에서는 제7(a)도에서 도시한 바와같이 영상신호의 예를들어 라인상관을 이용하는 것이므로 시각 t1, t2, t3… 에 있어서 동화상을 구성하는 각 화상 PC1, PC2, PC3…를 전달하려고 하는 경우 전달 처리해야할 화상 데이타를 예를들어 동일 주사선내에서 1차원 부호화하기도 하고 예를들어 화상을 복수의 블럭으로 분할하고 각 블럭의 화상 데이타를 2차원 부호화함으로써 데이타 압축을 행하여 전달효율을 향상시키고 있다.
또한, 시간축 방향의 부호화 처리(이하 프레임간 부호화 처리라 칭함)에서는 영상신호의 프레임간 상관을 이용하여 예를들어 소위 예측 부호화에 의해 즉 제7(b)도에서 도시한 바와같이 순차 인접하는 화상 PC1 및 PC2, PC2 및 PC3… 간의 대응하는 화소마다 화상 데이타의 차분 (소위 예측 오차)인 화상 데이타 PC12, PC23…을 구하고, 이들 화상 데이타 PC12, PC23… 을 전달함에 의해 데이타 압축을 행하여 전송 효율을 향상시키고 있다.
이렇게 하여, 화상 PC1, PC2, PC3… 전부의 화상 데이타를 전송하는 경우와 비교하여 각단에 적은 데이타량으로 영상신호를 전달할 수 있다.
또한 상기 프레임간 부호화 처리에 있어서의 예측 부호화에서는 효율을 더욱 높이기 위하여 예를들어 매크로 블럭 (macro-block) 단위로 움직임 보상 예측이 사용된다. 즉, 예를들어 화면 중앙의 인물이 이동하는 경우등 화면중에서 움직이고 있는 물체에 대하여 그 움직임을 검출하고 그 움직임 분만 이전의 화상중에서 예측에 사용하는 화상 데이타의 위치를 보정하여 예측 부호화를 행함으로써 부호화 능뉼을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이것에서도 또한 물체가 이동하여 뒤로부터 출현한 부분에 대해서는 대량의 데이타를 전송해야만 한다. 여기서 움직임 보상 예측을 상기 전방뿐이 아니고 후방 또는 양방향을 조합하여 행함으로써 부호화 효율을 더욱, 높일 수 있다.
구체적으로는 제8(a)도에서 도시한 바와같이 전달하려고 하는 동화상의 영상신호 VD 의 제 0, 제 1, 제 2, 제 3… 번째의 프레임과 프레임 데이타 F0, F1, F2, F3… 의 매크로 블럭에 있어서, 순차 프레임간에 움직임 벡터 X0, X1, X2, X3… 로 각각 나타내도록 한 화상의 변화가 있었던 경우, 송신측의 장치는 소정 프레임수 (예를들어 1 프레임)마다 즉 제 2, 제 4… 번째의 프레임을 보간 프레임으로 지정하고, 이들 보간 프레임에 대하여 제8(b)도에서 도시된 바와같이, 소정의 보간 프레임 처리에 의해 전송 보간 프레임 데이타 F2X, F4X.. 를 생성한다. 또한 나머지 비보상 프레임에 대하여 프레임 데이타 F1, F3… 에 소정의 부호화 처리를 행하여 전송 비보간 프레임 데이타 F1X, F3X… 를 생성한다.
예를들어 움직임 보상된 프레임 데이타 F3와 프레임 데이타 F2의 차분 SP2(예측 오차), 움직임 보상된 프레임 데이타 F1과 프레임 데이타 F2의 차분 SP3, 움직임 보상된 프레임 데이타 F1, F3를 보간 처리하여 얻어지는 프레임 데이타와 프레임 데이타 F2의 차분 SP4를 매크로 블럭 단위로 각각 구하고, 프레임 데이타 F2의 매크로 블럭 SP1과 이들 차분의 비교를 행한다. 그리고, 이들 데이타 SP1 내지 SP4 중에서 데이타 발생량이 최소인 데이타를 매크로 단위로 전송 보간 데이타 F2X 로 하고, 이하 동일하게 하여 각 보간 프레임에 대한 전송 보간 데이타 F4X… 를 생성한다. 또한, 비보간 프레임의 프레임 데이타 F1, F3… 에 각각, 예를들어 DCT 변환처리, 가변길이 부호화 처리 등을 행하여 전달 비보간 프레임 데이타 F1X, F3X… 를 생성한다.
그리고, 이들 전달 비보간 프레임 데이타 F1X, F3X… 및 전송 보간 데이타 F2X, F4X… 를 움직임 벡터 X0, X1, X3… 의 데이타와 함께 전송 데이타 DATA로서 수신측 장치에 전송한다.
한편, 수신측 장치는 전송되어오는 전송 데이타 DATA(전송 비보간 프레임 데이타 F1X, F3X…, 전송 보간 데이타 F2X, F4X…, 움직임 벡터 X0, X1, X3… 의 데이타)에 송신측의 부호화 처리에 대응한 복호화 처리를 행하여 프레임 데이타 F0, F1, F2, F3… 를 재생한다. 이 결과 움직임 보상 예측을 전방쪽만이 아니고 후방 또는 양방향으로 짜맞추어서 행함으로써 부호화 효율을 더울 높일 수 있다.
여기서, 상기 기능을 갖는 화상 부호와 장치와 화상 복호화 장치에 대하여 설명하기로 한다.
이 화상 부호화 장치(60)는 제9도에서 도시된 바와같이 입력 영상 신호 VD 를 휘도신호(Y)와 색차신호(C)로 분리하는 전처리 회로(61)와, 상기 전처리회로(61)로부터의 휘도 신호, 색차 신호를 각각 디지탈 신호로 변환하는 아나로그/디지탈 (이하 A/D 라 칭함) 변환회로(62a,62b)와, 상기 A/D 변환회로(62a,62b)로부터의 휘도 데이타, 색차 데이타(이하 이들을 화상 데이타라 칭함)를 기억하는 프레임 메모리군(63)과, 프레임 메모리군(63)으로부터 화상 데이타를 블럭 포맷에 따라 판독해내는 포맷 변환 회로(64)와, 포맷 변환회로(64)로부터의 블럭 화상 데이타를 고능률 부호화하는 엔코더(65)를 구비한다.
그리고, 전처리 회로(61)는 입력 영상 신호 VD 를 휘도신호와 색차 신호로 분리하고, A/D 변환회로(62a,62b)는 휘도신호, 색차신호를 각각 8 비트로 이루어지는 휘도 데이타, 색차 데이타로 변환하고 프레임 메모리군(63)은 이들 휘도 데이타, 색차 데이타를 기억한다.
포맷변환회로(64)는 프레임 메모리군(63)에 기억되어 있는 화상 데이타(휘도 데이타, 색차 데이타)를 블럭 포맷에 따라 판독하고, 엔코더(65)는 이 판독된 화상 데이타를 소정의 고능률 부호화에 의해 부호화하여 비트 스트림을 출력한다.
그리그, 이 비트 스트림은 전달 경로나 광디스크, 자기디스크, 자기테이프 등의 화상 기록 매체로 이루어지는 전송 매체(70)를 통해 화상 복호화 장치(80)에 공급된다.
이 화상 복호화 장지(80)는 제9도에서 도시한 바와같이 상기 엔코더(65)에 대응한 디코더(81)와, 상기 디코더(81)에서 재생된 화상 데이타를 프레임 포맷으로 변환하는 포맷변환회로(82)와, 상기 포맷변환회로(82)로부터의 화상 데이타를 기억하는 프레임 메모리군(83)과, 상기 프레임 메모리군(83)으로부터 판독된 휘도 데이타, 색차 데이타를 아나로그 신호로 변환하는 D/A 변환회로(84a,84b)와, 상기 D/A 변환회로(84a,84b)로부터의 휘도 신호, 색차 신호를 혼합하여 출력 영상 신호를 생성하는 후처리 회로(85)를 구비한다.
그리고, 디코더(81)는 엔코더(65)의 고능률 부호화에 대응한 복호화에 의해 비트 스트림을 복호화하여 블럭 포맷의 화상 데이타를 재생하고 포맷변환회로(82)는 이 화상 데이타를 프레임 포맷으로 변환하여 프레임 메모리군(83)에 기억시킨다.
D/A 변환회로(84a,84b)는 프레임 메모리군(83)으로부터 판독된 휘도 데이타, 색차 데이타를 각각 휘도 신호, 색차 신호로 변환하고, 후처리회로(81)는 이들 휘도 신호, 색차 신호를 혼합하여 출력 영상 신호를 생성한다.
구체적으로는 전처리회로(61) 및 A/D 변환회로(62a,62b)는 상술한 바와같이 휘도신호 및 색차신호를 디지탈 신호로 변환함과 함께, 색차 신호에 대해서는 상하 좌우 방향으로 화소수가 휘도 신호의 1/2 이 되도록 데이타량을 삭감한 후 시간축 다중화하고, 얻어지는 휘도 데이타와 색차 데이타를 프레임 메모리군(63)에 공급한다.
그리고 프레임 메모리군(63)으로부터는 상술한 바와같이 블럭 포맷에 따라 휘도 데이타와 색차 데이타가 판독된다. 즉, 예를들어 1 프레임분의 화상 데이타는 제10도에서 도시한 바와같이 N 개의 슬라이스(slice)로 분할되고, 각 슬라이스가 제10(b)도에서 도시된 바와같이 M 개의 매크로블럭을 포함하도록 되며 각 매크로블럭은 제10(c)도에서 도시된 바와같이 8×8 화소로 이루어지는 블럭 단위로서 상하 좌우에 인접하는 4개의 휘도 블럭의 휘도 데이타 Y1, Y2, Y3, Y4 와 이들 4 개의 휘도 블럭에 대응하는 범위의 8×8 화소로 이루어지는 색차 블록의 색차 데이타 Cb, Cr 을 포함하여 이루어진다. 그리고, 프레임 메모리군(63)으로부터는 슬라이스에서는 매크로블럭 단위로 화상 데이타가 연속하고 매크로블럭 내에서는 Y1, Y2, Y3, Y4, Cb, Cr 의 순으로 연속하도록 휘도 데이타와 색차 데이타가 판독된다. 이와같이 하여 블럭 포맷에 따라 판독된 화상 데이타는 엔코더(65)에 공급된다.
엔코더(65)는 제11도에서 도시한 바와같이 움직임벡터 검출회로(101)를 구비하고 이 움직임벡터검출회로(101)는 블럭 포맷으로 공급되는 화상 데이타의 움직임벡터를 매크로블럭 단위로 검출한다. 즉, 움직임벡터검출회로(101)는 프레임 메모리군(63)에 기억된 전방원화상 및/또는 후방원화상을 이용하여 현재 참조 화상의 움직임벡터를 매크로블럭 단위로 검출한다. 여기서 움직임벡터의 검출은 매크로 블럭 단위로의 프레임간 차분의 절대치합이 최소로 되는 것을 그 움직임벡터로 한다. 그리고, 검출된 움직임벡터는 움직임보상회로(113) 등에 공급되고, 매크로블럭 단위로의 프레임간 차분의 절대치합은 프레임내/전방/후방/양방향 예측 판정회로(103)에 공급된다.
이 프레임내/전방/후방/양방항 예측판정회로(103)는 이 값을 기초로 하여 참조 블럭의 예측 모드를 결정하고 결정한 예측 모드에 근거하여 매크로 블럭 단위로 프레임내/전방/후방/양방향 예측의 절환을 행하도록 예측 부호화 회로(104)를 제어한다. 그리고 예측 부호화 회로(104)는 가산회로(104a,104b,104c) 및 절환 스위치(104d)를 구비하고, 프레임내 부호화 모드일때는 입력 화상 데이타 자체를 전방/후방/양방향 예측 모드일때는 각각의 예측 화상에 대한 입력 화상 데이타의 화소마다 차분(이하 차분 데이타라 칭함)을 선택하고, 선택한 데이타를 DCT 회로(105)에 공급한다.
DCT 회로(105)는 영상신호의 2 차원 상관을 이용하여 입력화상 데이타 또는 차분 데이타를 블럭 단위로 DCT변환하고, 얻어지는 계수 데이타를 양자화 회로(106)에 공급한다.
양자화 회로(106)는 매크로불럭 또는 슬라이스마다 정해지는 양자화 스텝 사이즈(양자화 스케일)를 이용하여 계수 데이타를 양자화하고 얻어지는 양자화 데이타를 가변 길이 부호화 (이하 VLC : Variable Length Code 라 칭함) 회로(107) 및 역양자화 회로(108)에 공급한다. 그런데, 이 양자화에 이용되는 양자화 스텝 사이즈(step size)는 후술하는 송신 버퍼 메모리(109)의 버퍼 잔량을 피드백(feedback)함에 의해 송신 버퍼 메모리(109)가 파탄하지 않는 값으로 결정되고 이 양자화 스텝 사이즈도 VLC 회로(107) 및 역양자화 회로(108)에 공급된다.
VLC회로(107)는 양자화 데이타를 양자화 스텝 사이즈, 예측 모드, 움직임벡터와 함께 가변길이 부호화하고 전송 데이타로서 송신 버퍼 메모리(109)에 공급한다.
송신 버퍼 메모리(109)는 전송 데이타를 일단 기억한 후 일정의 비트 레이트(bit rate)로 판독함으로써 전송 데이타를 평활화하여 비트 스트림으로써 출력함과 함께 메모리에 잔류하고 또는 잔류 데이타량에 따라 매크로 블럭 단위의 양자화 제어신호를 양자화 회로(106)에 피드백하여 양자화 스텝 사이즈를 제어한다. 이것에 의해 송신 버퍼 메모리(109)는 비트 스트림으로서 발생되는 데이타량을 조정하고 메모리내에 적정한 잔량(오버플로우 또는 언더플로우를 발생시키지 않도록 한 데이타량)의 데이타를 유지한다. 예를들어, 송신 버퍼 메모리(109)의 데이타 잔량이 허용 상한까지 증량하면 송신 버퍼 메모리(109)는 양자화 제어신호에 의해 양자화 회로(106)의 양자화 스텝 사이즈를 크게함으로써 양자화 데이타의 데이타량을 감소시킨다. 한편, 송신 버퍼 메모리(109)의 데이타 잔랑이 허용하한까지 감량하면 송신 버퍼 메모리(109)는 양자화 제어 신호에 의해 양자화 회로(106)의 양자화 스텝 사이즈를 작게함으로써 양자화 데이타의 데이타량을 증대시킨다.
이와같이 하여, 버퍼 메모리(109)로부터 출력되는 비트 스트림은 일정의 비트 레이트로, 상술한 바와같이 전송 경로나 광디스크, 자기디스크, 자기테이프 등의 화상기록매체로 이루어지는 전송 매체(70)를 통해 화상 복호화 장치(80)에 공급된다.
한편, 역양자화 회로(108)는 양자화 회로(106)로부터 공급되는 양자화 데이타를 역양자화하여 상기 DCT 회로(105)의 출력에 대응하는 계수 데이타(양자화 왜곡이 가산되어 있음)를 재생하고, 이 계수 데이타를 역이산 여현변환(이하 IDCT : Inverse Discrete Cosine Transform 이라 칭함) 회로(110)에 공급한다.
IDCT 회로(110)는 계수 데이타를 IDCT 변환하여 프레임내 부호화 모드에서는 입력 화상 데이타에 대응하는 화상 데이타를 재생하고, 전방/후방/양방향 예측 모드에서는 예측 부호화 회로(104)의 출력에 대응하는 차분 데이타를 재생하여 가산회로(111)에 공급한다.
이 가산회로(111)에는, 전방/후방/양방향 예측 모드일때, 후술하는 움직임 보상 회로(113)로부터 움직임 보상된 예측 화상 데이타가 공급되어 있으며, 이러한 움직임 보상된 예측 화상 데이타와 차분 데이타를 가산함으로써 입력 화상 데이타에 대응하는 화상 데이타를 재생한다.
그리고, 이와같이 하여 재생된 화상 데이타는 프레임 메모리(112)에 기억된다. 즉, 역양자화 회로(108) 내지 가산회로(111)는 국소복호화 회로를 구성하고 예측 모드에 근거하여 양자화 회로(106)로부터 출력되는 양자화 데이타를 극소복호화하고, 얻어지는 복호화상을 전방예측화상 또는 후방예측화상으로써 프레임 메모리(112)에 기록한다. 프레임 메모리(112)는 복수의 프레임 메모리로 구성되며, 프레임 메모리의 뱅크(bank) 절환이 행해지며, 부호화하는 화상에 따라 단일의 프레임이 전방 예측 화상 데이타로서 출력되기도 하고, 후방 예측 화상 데이타로서 출력되기도 한다. 또한 양방향 예측의 경우는 전방 예측 화상 데이타와 후방 예측 화상 데이타가 예를들어 평균화되어 출력된다. 이들 예측 화상 데이타는 후술하는 디코더(81)에서 재생되는 화상과 완전히 동일한 화상이며 다음 처리 화상은 이 예측 화상을 기초로 하여 전방/후방/양방향 예측 부호화가 행해진다.
즉, 프레임 메모리(112)로부터 판독된 화상 데이타는 움직임 보상 회로(113)에 공급되며, 이 움직임보상회로(113)는 움직임 벡터에 근거하여 예측 화상 데이타에 움직임 보상을 행하고, 움직임 보상된 예측 화상 데이타를 예측 부호화 회로(104) 및 가산회로(111)에 공급한다.
다음에, 디코더(81)에 대하여 설명하기로 한다.
디코더(81)에는 전송 매체(70)를 통해 비트 스트림이 입력된다. 이 비트 스트림은 제12도에서 도시된 바와같이 수신 버퍼(201)를 통해 가변 길이 복호화(이하 IVLC 라 칭함) 회로(202)에 입력된다. IVLC 회로(202)는 비트 스트림으로부터 양자화 데이타, 움직임 벡터, 예측 모드, 양자화 스텝 사이즈 등을 재생한다. 이들 양자화 데이타와 양자화 스텝 사이즈는 역양자화 회로(203)에 공급되고, 움직임 벡터는 움직임 보상회로 (207)에 공급되고, 예측 모드는 가산회로(205)에 공급된다.
역양자화 회로(203) 내지 가산회로(205)의 동작은 엔코더(61)의 국소 복호화 회로와 동일하며, 프레임 메모리군(206), 움직임보상회로(207)의 동작은 각각 엔코더(61)의 프레임 메모리(112), 움직임 보상회로(113)와 동일하며, 양자화 데이타, 움직임벡터, 예측모드, 양자화 스텝 사이즈를 기초로 하여 복호화가 행해진다. 그결과, 가산회로(205)로부터 재생 화상 데이타가 출력된다.
이상과 같이 종래의 장치에서는 엔코더(65)에서 발생하는 비트 스트림의 부호화 비트 레이트는 전송 매체(70)의 전송 레이트이 맞추어서 일정하게 되고, 이러한 제한에 근거하여 데이타 발생량, 즉 엔코더(65)에 있어서의 양자화 회로(106)의 양자화 스텝 사이즈가 제어되었다. 환언하자면 예를들어 복잡한 그림의 화상이 연속할 때는 양자화 스텝 사이즈를 크게하여 데이타 발생량을 억압하고, 역으로 단순한 그림이 연속할 때는 양자화 스텝 사이즈를 작게하여 데이타 발생량을 증가시킴으로써, 버퍼 메모리(109)의 오버플로우 또는 언더플로우를 발생시키지 않도록 하여 고정 레이트를 보유하도록 되어 있었다.
따라서, 종래의 장치에서는 복잡한 화상이 연속할 때는 양자화 스텝 사이즈가 크게되어 화질이 저하되며, 단순한 화상이 연속할 때는 양자화 스텝 사이즈가 작게되어 전체를 통해 균등한 화질을 얻을 수 없었다.
또한, 비트 스트림을 데이타 용량이 한정되어 있는 화상 기록 매체에 기록할 경우, 그림이 복잡한 화상에 대한 극단적인 화질 악화를 피하기 위해서는 이 복잡한 화상의 화질을 손상하지 않도록 한 높은 레벨의 고정 레이트를 전체에 대해 적용해야만하여 기록 시간을 감소시키는 결과가 초래되었다.
[발명의 개시]
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 제 1 화상 부호화 방법은 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하고, 상기 제 1 부호화 데이타의 소정 시간마다의 데이타량 및 사용 가능한 데이타총량에 근거하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 상기 부호화 레이트에 근거하여 상기 소정 시간마다 상기 입력 영상 신호를 부호화하여 제 2부호화 데이타를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 2화상 부호화 방법은 상기 제 1 화상 부호화 방법에 있어서 상기 입력영상신호중 적어도 일부를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 상기 제 1 부호화 데이타를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 3 화상 부호화 방법은 상기 제 1 화상 부호화 방법에 있어서, 상기 사용 가능한 데이타 총량을 상기 소정 시간 마다의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 4 화상 부호화 방법은 입력영상신호중 적어도 일부에 소정의 예측 부호화 및 소정의 가변 부호화를 행하여 제 1 계수 데이타를 생성하고, 상기 제 1 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 제 1 양자화 데이타를 생성하고 상기 제 1 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 1 비트 스트림을 생성하고, 1 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 상기 입력 영상신호에 상기 소정의 예측 부호화 및 상기 소정의 변환 부호화를 행하며 제 2 계수 데이타를 생성하고, 상기 소정 시간 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로 상기 제 2 계수 데이타를 양자화하여 제 2 양자화 데이타를 생성하고, 상기 제 2 양자화 데이타를 가변길이 부호화하여 제 2 비트 스트림을 생성하는 것을 특징으로한다.
본 발명에 관한 제 5 화상 부호화 방법은 상기 제 4 화상 부호화 방법에 있어서 상기 제 1 비트 스트림증의 1 프레임 마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 1 프레임마다 상기 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 6 화상 부호화 방법은 상기 제 4 화상 부호화 방법에 있어서 상기 제 1 비트 스트림중의 복수 프레임으로 이루어지는 GOP 마다의 적어도 일부 데이타량 및 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 GOP 마다 상기 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 7 화상 부호와 방법은 상기 제 6 화상 부호화 방법에 있어서 상기 GOP 중의 화상내 부호화 화상 및 전방 예측 부호화 화상에 대한 데이타량에 근거하여 상기 GOP 마다 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 8 화상 부호화 방법은 상기 제 4 화상 부호화 방법에 있어서, 상기 사용 가능한 데이타 총량을 소정시간 마다의 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간 마다 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 9 화상 부호화 방법은 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하고, 상기 부호화의 난이도와 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정하고, 상기 각 화상 단위의 부호화 레이트가 상기 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 상기 입력영상신호에 대해 부호화를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 10 화상 부호화 방법은 상기 제 9 화상 부호화 방법에 있어서 상기 소정의 화상 단위는 프레임인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 11 화상 부호화 방법은 상기 제 9 화상 부호화 방법에 있어서 상기 소정의 화상 단위는 복수의 프레임으로 구성되는 GOP인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 12 화상 부호화 방법은, 상기 제 9 화상 부호화 방법에 있어서 상기 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및 소정의 변환 부호화를 행하여 계수 데이타를 생성하고, 상기 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 것에 의해 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 1 화상 부호화 장치는 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하는 제 1 부호화 수단과, 제 1 부호화 수단으로부터의 제 1 부호화 데이타의 소정시간마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하는 부호화 제어 수단과, 상기 부호화 제어 수단으로부터의 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거하여 상기 소정 시간마다 상기 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성하는 제 2 부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 2 화상 부호화 장치는 상기 제 1 화상 부호화 장치에 있어서 상기 제 1 부호화 수단은 상기 입력영상신호중 적어도 일부를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 양자화 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 3 화상 부호화 장치는 상기 제 1 화상 부호화 장치에 있어서 상기 부호화 제어 수단은 상기 사용가능한 데이타 총량들 상기 소정 시간 마다의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 4 화상 부호화 장치는 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호와 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 제 1 계수 데이타를 생성하는 제 1 부호화 수단과, 상기 제 1 부호화 수단으로부터의 제 1 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 제 1 양자화 데이타를 생성하는 제 1 양자화 수단과, 상기 제 1 양자화 수단으로부터의 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 1비트 스트림을 생성하는 제 1 가변 길이 부호화 수단과, 상기 제 1 가변 길이 부호화 수단으로부터의 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하는 부호화 제어 수단과, 상기 입력영상신호에 대해 상기 소정의 예측부호화 및 상기 소정의 변환 부호화를 행하여 제 2 계수 데이타를 생성하는 제 2 부호화 수단과, 상기 부호화 제어수단으로부터의 소정 시간 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로 상기 제 2 부호화 수단으로부터의 제 2 계수 데이타를 양자화하여 제 2 양자화 데이타를 생성하는 제 2 양자화 수단과, 상기 제 2 양자화 수단으로부터의 제 2 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 2 비트 스트림을 생성하는 제 2 가변 길이 부호화 수단을 구비하는 것을 특징으르 한다.
본 발명에 관한 제 5 화상 부호화 장치는 상기 제 4 화상 부호화 장치에 있어서 상기 부호화 제어수단은 상기 제 1 비트 스트림중의 1 프레임마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 1 프레임마다 상기 부호화 레이트를 구비는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 6 화상 부호화 장치는 상기 제 4 화상 부호화 장치에 있어서 상기 부호화 제어수단은 상기 제 1 비트 스트림중의 복수의 프레임으로 구성되는 GOP 마다의 적어도 일부의 데이타량 및 사용가능한 총량에 근거하여 상기 GOP마다 상기 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 7 화상 부호화 장치는 상기 제 6 화상 부호화 장치에 있어서, 상기 부호화 제어 수단은 상기 GOP 중의 화상내 부호화 화상 및 전방 예측 부호화 화상에 대한 데이타량에 근거하여 상기 GOP 마다 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 8 화상 부호화 장치는 상기 제 4 화상 부호화 장치에 있어서 상기 부호화 제어 수단은 상기 사용가능한 데이타 총량을 소정 시간마다의 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 9 화상 부호화 장치는 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하는 난이도 산출 수단과, 상기 난이도 산출 수단으로부터의 부호화의 난이도와 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정하는 부호화 레이트 설정 수단과, 상기 각 화상 단위의 부호화 레이트가 상기 부호화 레이트 설정 수단에서 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 상기 입력 영상신호에 대해 부호화를 행하는 부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 10 화상 부호화 장치는 상기 제 9 화상 부호와 장치에 있어서, 상기 난이도 산출수단은 프레임마다 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 11 화상 부호화 장지는 상기 제 9 화상 부호화 장치에 있어서 상기 난이도 산출 수단은 복수의 프레임으르 이루어지는 GOP 마다 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 12 화상 부호화 장치는 상기 제 9 화상 부호화 장치에 있어서 상기 난이도 산출 수단은 상기 입력 영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 계수 데이타를 생성함과 함께, 상기 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화함에 의해 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 1 화상 기록 매체는 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하고, 상기 제 1 부호화 데이타의 소정 시간마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 조정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 상기 부호화 레이트에 근거하여 상기 소정 시간마다 상기 입력영상신호를 부호화하여 얻어지는 제 2 비트 스트림이 기록되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 2 화상 기록매체는 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 제 1 계수 데이타를 생성하고, 상기 제 1 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 제 1 양자화 데이타를 생성하고, 상기 제 1 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 1 비트 스트림을 생성하고, 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 상기 입력 영상신호에 대해 상기 소정의 예측 부호화 및/또는 상기 소정의 변환 부호화를 행하여 제 2 계수 데이타를 생성하고, 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로 상기 제 2 계수 데이타를 양자화하여 제 2 양자화 데이타를 생성하고, 상기 제 2 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 얻어지는 제 2 비트 스트림이 기록되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 3 화상기록매체는 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호와의 난이도를 구하고, 상기 부호화의 난이도와 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정하고, 상기 각 화상 단위의 부호화 레이트가 상기 설정된 화상 단위 마다의 부호화 레이트와 일치하도록 상기 입력영상신호를 부호화하여 얻어지는 부호화 데이타가 기록되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 관한 제 1 화상 부호화 방법에서는 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 얻어지는 제 1부호화 데이타의 소정 시간마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정시간마다의 부호화 레이트를 구하고, 이 부호화 레이트에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성한다.
본 발명에 관한 제 2 화상부호화 방법에서는 상기 제 1 화상 부호화 방법에 있어서 입력영상신호중 적어도 일부를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 것에 의해 상기 제 1 부호화 데이타를 생성하여 상기 부호화 레이트를 구하고, 이 부호화 레이트에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성한다.
본 발명에 관한 제 3 화상 부호화 방법에서는 상기 제 1 화상 부호화 방법에 있어서 상기 사용 가능한 데이타 총량을 상기 소정 시간마다의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 이 부호화 레이트에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성한다.
본 발명에 관한 제 4 화상 부호화 방법에서는 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 1 비트 스트림을 생성하고, 이 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 5 화상 부호화 방법에서는 상기 제 4 화상 부호화 방법에 있어서 상기 제 1 비트 스트림중의 1 프레임 마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 1프레임 마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 가변 부호화 처리, 1 프레임 마다의 부호화 레미트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 형성한다.
본 발명에 관한 제 6 화상 부호화 방법에서는 상기 제 4 화상 부호화 방법에 있어서, 상기 제 1 비트 스트림중의 복수의 프레임으로 이루어지는 GOP 마다 적어도 일부의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량이 근거하여 GOP마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고 입력영상신호에 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호와 처리, GOP 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 7 화상 부호화 방법에서는 상기 제 6 화상 부호화 방법에 있어서 상기 GOP 중의 화상내 부호화 화상 및 전방 예측 부호화 화상에 대한 데이타량에 근거하여 상기 GOP 마다 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, GOP 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 8 화상 부호화 방법에서는 상기 제 4 화상 부호화 방법에 있어서 상기 사용가능한 데이타 총량을 소정 시간마다의 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한, 제 9 화상 부호화 방법에서는 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하고 이 부호화의 난이도의 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정한다. 그리고, 각 화상 단위의 부호화 레이트가, 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력영상신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 10 화상 부호화 방법에서는 상기 제 9 화상 부호화 방법에 있어서 입력영상신호의 프레임마다 부호화의 난이도를 구하여 프레임마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 각 프레임의 부호화 레이트가, 설정된 프레임마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력영상신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 11 화상 부호화 방법에서는 상기 제 9 화상 부호화 방법에 있어서 입력영상신호의 GOP 마다 부호화의 난이도를 구하여 GOP 마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 각 GOP 의 부호화 레이트가, 설정된 GOP 마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력영상신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 12 화상 부호화 방법에서는 상기 제 9 화상 부호화 방법에 있어서 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 얻어지는 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 것에 의해 상기 부호화의 난이도를 구한다. 그리고, 각 화상 단위의 부호화 레이트가 설정된 화상 단위 마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력 영상 신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 1 화상 부호화 장치에서는 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 얻어지는 제 1 부호화 데이타의 소정 시간 마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 이 부호화 레이트에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성한다.
본 발명에 관한 제 2 화상 부호화 장치에서는 상기 제 1 화상 부호화 장치에 있어서 입력영상신호중 적어도 일부를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화함에 의해 상기 제 1 부호화 데이타를 생성하여 상기 부호화 레이트를 구하고, 이 부호화 레이트에 근거하여 소정 시간마다 입력 영상 신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이 타를 생성한다.
본 발명에 관한 제 3 화상 부호화 장치에서는 상기 제 1 화상 부호화 장치에 있어서 상기 사용 가능한 데이타 총량을 상기 소정 시간마다의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 이 부호화 레이트에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성한다.
본 발명에 관한 제 4 화상 부호화 장치에서는 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호와 및/또는 소정의 가변 부호화 처리, 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 1 비트 스트림을 생성하고, 이 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 대해 소정의 예측 부호화 및/뜨는 소정의 변환 부호화 처리, 소정 시간 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 5 화상 부호화 장치에서는 상기 제 4 화상 부호화 장치에 있어서 상기 제 1 비트 스트림중의 1 프레임 마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 1 프레임 마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고 입력영상신호에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, 1 프레임 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 6 화상 부호화 장치에서는 상기 제 4 화상 부호화 장치에 있어서 상기 제 1 비트 스트림중의 복수의 프레임으로 이루어지는 GOP 마다의 적어도 일부의 데이타량 및 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 GOP 마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변한 부호화 처리, GOP 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호와 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 7 화상 부호화 장치에서는 상기 제 6 화상 부호화 장치에 있어서 상기 GOP 중의 화상내 부호와 화상 및 전방 예측 부호화 화상과 일치하는 데이타량에 근거하여 상기 GOP 마다의 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력 영상신호에 대해 소정의 예측부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, GOP 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 8 화상 부호화 장치에서는 상기 제 4 화상 부호화 장치에 있어서 상기 사용 가능한 데이타 총량을 소정 시간 마다의 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호와 처리, 소정 시간 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림을 생성한다.
본 발명에 관한 제 9 화상 부호화 장치에서는 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하고, 이 부호화의 난이도와 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정한다. 그리고, 각 화상 단위의 부호화 레이트가, 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력영상신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 10 화상 부호화 장치에서는 상기 제 9 화상 부호화 장치에 있어서 입력영상신호의 프레임마다 부호화의 난이도를 구하여 프레임마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 각 프레임의 부호화 레이트가, 설정된 프레임마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력 영상신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 11 화상 부호화 장치에서는 상기 제 9 화상 부호화 장치에 있어서 입력 영상신호의 GOP 마다 부호화의 난이도를 구하여 GOP 마다 상기 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 각 GOP의 부호화 레이트가, 설정된 GOP 마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력 영상 신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 12 화상 부호화 장치에서는 상기 제 9 화상 부호화 장치에 있어서 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 얻어지는 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 것에 의해 상기 부호화의 난이도를 구한다. 그리고, 각 화상단위의 부호화 레이트가, 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력영상신호를 부호화한다.
본 발명에 관한 제 1 화상 기록 매체에는 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 얻어지는 제 1 부호화 데이타의 소정 시간 마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 이 부호화 레이트에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 얻어지는 제 2 비트 스트림이 기록되어 있다.
본 발명에 관한 제 2 화상기록매체에는 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 1 비트 스트림을 생성하고, 이 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다 부호화 레이트를 구한다. 그리고, 입력영상신호에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화 처리, 소정 시간 마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리 및 가변 길이 부호화 처리를 행하여 얻어지는 제 2 비트 스트림이 기록되어 있다.
본 발명에 관한 제 3 화상기록매체에는 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하고, 이 부호화의 난이도와 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정한다. 그리고, 각 화상 단위의 부호화 레이트가, 설정된 화상 단위 마다의 부호화 레이트와 일치하도록 입력영상신호를 부호화하여 얻어지는 부호화 데이타가 기록되어 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명을 적용한 화상 부호화 장치의 요부에 대한 회로 구성을 도시하는 블럭도.
제2도는 상기 화상 부호화 장치를 구성하는 제 1 부호화 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
제3도는 상기 화상 부호화 장치를 구성하는 제 2 부호화 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
제4도는 MPEG에 있어서의 GOP의 구성을 설명하기 위한 각 픽쳐(picture)의 도시도.
제5도는 GOP 마다의 부호화 제어 신호를 설명하기 위한 각 픽쳐의 도시도.
제6도는 상기 화상 부호화 장치를 구성하는 제 2 부호화 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
제7(a)도 및 제7(b)도는 예측 부호화의 원리를 설명하기 위한 화상의 도시도.
제8(a)도 및 제8(b)도는 움직임 보상 예측 부호화의 원리를 설명하기 위한 화상의 도시도.
제9도는 화상 부호화 장치와 화상 복호화 장치의 구성을 도시하는 블럭도.
제10(a)도 내지 제10(c)도는 매크로 블럭, 슬라이스의 구성도.
제11도는 종래 엔코더의 회로 구성을 도시하는 블럭도.
제12도는 종래 디코더의 회로 구성을 도시하는 블럭도.
[발명을 실시하기 위한 최적의 실시예]
이하 본 발명에 관한 화상 부호화 방법, 화상 부호와 장치 및 화상 기록 매체의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
본 발명을 적용한 화상 부호화 장치는 예를들어 제1도에서 도시한 바와같이 입력영상신호를 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하는 제 1 부호화 회로(10)와, 상기 제 1 부호화 회로(10)로부터의 제 1 부호화 데이타의 소정 시간마다의 데이타량 및 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하는 부호화 제어 회로(30)와, 상기 부호화 제어회로(30)로부터의 부호화 레이트에 근거하여 상기 소정 시간마다 상기 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성하는 제 2 부호화 회로(40)를 구비한다.
더우기 상기 제 1 부호화 회로(10)는 제1도에서 도시된 바와같이 입력영상신호인 입력화상 데이타를 기억하는 프레임 메모리군(12)과, 상기 프레임 메모리군(12)에 기억된 화상 데이타에 근거하여 입력화상 데이타의 움직임 벡터를 검출하는 움직임벡터 검출회로(11)와, 예측 화상 데이타를 기억하는 프레임 메모리(22)와, 상기 움직임벡터검출회로(11)로부터의 움직임벡터에 근거하여 상기 프레임 메모리 (22)로부터 판독된 예측 화상 데이타에 대해 움직임 보상을 행하는 움직임보상회로(23)와, 상기 움직임보상회로(23)로부터의 움직임 보상된 예측 화상 데이타에 근거하여 입력화상 데이타를 예측 부호화하는 예측 부호화 회로(14)와, 상기 예측 부호화 회로(14)로부터의 예측 오차인 차분 등을 부호화, 예를들어 이산 여현 변환(이하 DCT : Discrete Cosine transform 이라 칭함)하여 계수 데이타를 생성하는 DCT 회로(15)와, 상기 DCT 회로 (15)로부터의 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 양자화 데이타를 생성하는 양자화 회로(16)와, 상기 양자화 회로(16)로부터의 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 가변 길이 부호 데이타를 출력하는 가변 길이 부호화(이하 VLC : Vaviable Length Code 라 칭함) 회로(17)와, 상기 양자화 회로(16)로부터의 양자화 데이타를 역양자화하여 계수 데이타를 재생하는 역양자화 회로(18)와, 상기 역양자화 회로(18)로부터의 계수 데이타를 복호화, 예를들어 역이산 여현 변환(이하 IDCT : Inverse Discrete Cosine Transform 변환이라 칭함)하여 상기 차분을 재생하는 IDCT 회로(20)와, 상기 IDCT 회로(20)로부터의 차분과 상기 움직임 보상 회로(23)로부터의 움직임 보상된 예측 화상 데이타를 가산하여 다음의 입력화상데이타에 대한 예측 화상 데이타를 생성하고, 상기 예측 화상 데이타를 상기 프레임 메모리(22)에 공급하는 가산회로(21)를 구비한다.
또한, 상기 제 2 부호화 회로(40)는 제1도에서 도시된 바와같이 입력화상 데이타를 지연하는 지연기(43)와, 예측 화상 데이타를 기억하는 프레임 메모리(52)와, 상기 움직임벡터 검출회로(11)로부터의 움직임벡터에 근거하여 상기 프레임 메모리(52)로부터 판독되어진 예측 화상 데이타에 대해 움직임 보상을 행하는 움직임 보상 회로(53)와, 상기 움직임 보상 회로(53)로부터의 움직임 보상된 예측 화상 데이타에 근거하여 상기 지연기(43)에서 지연된 입력 화상 데이타를 예측 부호화하는 예측 부호화 회로(44)와, 상기 예측 부호화 회로(44)로부터의 차분 등을 부호화, 예를들어 DCT 변환하여 계수 데이타를 생성하는 DCT 회로(45)와, 상기 부호화 제어회로(30)로부터의 부호화 레이트에 근거하여 양자화 스텝 사이즈를 설정하는 양자화 스케일 설정회로 (33)와, 상기 DCT 회로(45)로부터의 계수 데이타를 상기 양자화 스케일 설정회로(33)로부터의 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 양자화 데이타를 생성하는 양자화 회로(46)와, 상기 양자화 회로 (46)로부터의 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 가변 길이 부호 데이타를 출력하는 VLC 회로(47)와, 상기 VLC 회로(47)로부터의 가변 길이 부호 데이타를 일단 기억하고 일정한 비트 레이트로 출력하는 송신 버퍼 메모리(49)와, 상기 양자화 회로(46)로부터의 양자화 데이타를 역양자화하여 계수 데이타를 재생하는 역양자화회로(48)와, 상기 역양자화 회로(48)로부터의 계수 데이타를 복호화, 예를들어 IDCT 변환하여 상기 차분을 재생하는 IDCT 회로(50)와, 상기 IDCT 회로(50)로부터의 차분과 상기 움직임 보상 회로(53)로 부터의 움직임 보상된 예측 화상 데이타를 가산하여 다음의 입력 화상 데이타에 대한 예측 화상 데이타를 생성하고, 상기 예측 화상 데이타를 상기 프레임 메모리(53)에 공급하는 가산 회로(51)를 구비한다.
그리고, 이 화상 부호화 장치에서는 제 1 부호화 회로(10)에 의해 입력 화상 데이타에 대해 부호화 처리, 예를들어 예측 부호화 처리, DCT 변환 처리, 일정한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화 처리, 가변 길이 부호화 처리를 행하고, 부호화 제어 회로(30)에 의해, 얻어지는 제 1 비트 스트림인 가변 길이 부호 데이타의 소정 시간 마다의 데이타량과, 예를들어 광디스크, 자기디스크, 자기테이프 등으로 이루어지는 화상기록매체(55)의 데이타 용량, 또는 전송 경로의 비트 레이트(전송 레이트)등에 의해 정해지는 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 부호화 비트 레이트를 구한 후, 제 2 부호화 회로(40)에 의해 입력 화상 데이타에 대해 다시 예측 부호화 처리, DCT 변환 처리, 양자화 처리, 가변 길이 부호화 처리를 행하여 제 2 비트 스트림인 가변 길이 부호 데이타를 생성할 때에 부호화 비트 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하도록 되어 있다.
즉, 이 화상 부호화 장치에서는 예를들어 제2도에서 도시한 바와같이, 스텝(ST1)에 있어서 제 1 부호화 회로(10)의 양자화 회로(16)는 양자화 스텝 사이즈를 예를들어 1 로 하여 DCT 회로(15)로부터 공급되는 계수 데이타를 양자화하여 양자화 데이타를 생성하고, 부호화 제어 회로(30)의 카운터(31)는 이 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 얻어지는 가변 길이 부호 데이타(제 1 비트 스트림)의 데이타량을 소정 시간, 예를들어 1 프레임마다 계수하여 부호화의 난이도 (difficulty)를 나타내는 발생 부호량을 프레임마다 구한다.
스텝(ST2)에 있어서, 비트 레이트 연산 회로(32)는 프레임 마다의 난이도 (발생 부호량)와 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 프레임마다 할당되는 할당 부호량을 구한다.
스텝(ST3)에 있어서, 제 2 부호화 회로(40)의 양자화 회로(46)는 할당 부호량에 근거한 양자화 스텝 사이즈에 의해 DCT회로(45)로부터 공급되는 계수 데이타를 양자화하여 양자화 데이타를 생성하도록 되어 있다.
구체적으로는 입력된 화상 데이타는 프레임 메모리군(12)에 일단 기억된다. 그리고, 프레임 메모리군(12)으로부터는 종래기술에서 기술한 바와같이 블럭 포맷에 따라 판독되어진다.
움직임벡터 검출회로(11)는 프레임 메모리군(12)으로부터 필요한 화상 데이타를 상기 매크로 블럭 단위로 판독해내어 움직임벡터를 검출한다. 즉, 움직임벡터 검출회로(11)는 프레임 메모리군(12)에 기억되어 있는 전방 원화상 및/또는 후방 원화상을 이용하여 현재 참조 화상의 움직임벡터를 매크로 블럭 단위로 검출한다. 여기서, 움직임벡터의 검출은 예를들어 매크로 블럭 단위로의 프레임간 차분의 절대치 합이 최소로 되는 것을 그 움직임벡터로 한다. 그리고, 검출된 움직임벡터는 움직임 보상회로(23,53) 등에 공급되며, 매크로 블럭 단위로의 프레임간 차분의 절대치 합은 프레임내/전방/후방/양방향 예측 판정 회로(13)에 공급된다.
프레임내/전방/후방/양방향 예측 판정 회로(13)는 이 값을 기초로 하여 참조 블럭의 예측 모드를 결정하고 결정한 예측 모드에 근거하여 블럭 단위로 프레임내/전방/후방/양방향 예측의 절환을 행하도록 예측 부호화 회로(14)를 제어한다.
예측 부호화 회로(14)는 제1도에서 도시한 바와같이 가산회로(14a,14b,14c) 및 절환 스위치(14d)를 구비하며, 프레임내 부호화 모드일 때는 입력 화상 데이타 자체를, 전방/후방/양방향 예측 모드일 때는 각각의 예측 화상에 대한 입력 화상 데이타의 화소 마다의 차분(이하 차분 데이타라 칭함)을 선택하고 선택한 데이타를 DCT 회로(15)에 공급한다.
DCT 회로(15)는 영상신호의 2 차원 상관을 이용하여 절환 스위치(14d)로부터 공급되는 입력 화상 데이타 또는 차분 데이타를 블럭 단위로 DCT 변환하고, 얻어지는 계수 데이타를 양자화 회로(16)에 공급한다.
양자화 회로(16)는 일정한 양자화 스텝 사이즈, 예를들어 양자화 스텝 사이즈를 1 로 하여 DCT 회로(15)로부터 공급되는 계수 데이타를 양자화하고, 얻어지는 양자화 데이타를 VLC 회로(17) 및 역양자화 회로(18)에 공급한다.
VLC 회로(17)는 양자화 데이타를 양자화 스텝 사이즈, 예측 모드, 움직임벡터 등과 함께 가변 길이 부호화하고, 얻어지는 가변 길이 부호 데이타를 제 1 비트 스트림으로서 부호화 제어회로(30)에 공급한다.
부호화 제어 회로(30)는 제1도에서 도시된 바와같이, 상기 VLC회로(17)로부터 가변 길이 부호 데이타의 소정 시간 마다 데이타량을 계수하는 카운터(31)와, 상기 카운터 (31)로부터의 데이타량 및 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간당 할당 부호량을 구하는 비트 레이트 연산회로(32)를 구비한다. 그리고, 카운터(31)는 제 1 비트 스트림의 데이타량을 소정 시간 마다, 예를들어 1 프레임 마다 계수하여 난이도를 프레임마다 구하고, 이 난이도를 비트 레이트 연산회로(32)에 공급한다.
비트 레이트 연산회로(32)는 이 프레임마다의 난이도와, 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 프레임마다 할당되는 할당 부호량 즉 프레임 시간마다 평균 부호화 레이트를 구함과 동시이 이 할당 부호량을 제 2 부호화 회로(40)의 양자화 스케일 설정 회로(33)에 공급한다.
구체적으로는 비트 레이트 연산 회로(32)는 전체 프레임수를 N으로 하고, 사용가능한 데이타 총량을 B 로 하고, i(i=0, 1, 2, … N-1)번째의 프레임의 난이도(발생 부호량)를 di로 하고, i 번째의 프레임에 대한 활당 부호량을 bi로 하여, 이 할당 부호량 bi를 하기식 (1)에서 나타난 바와같이 난이도 di로 비례시키면, 데이타 총량 B 는 하기식(2)에서 나타난 바와같이 전체 프레임의 할당 부호량 bi를 가산함으로써 구해진다. 또한 a 는 정수이다.
따라서, 정수 a 는 하기식(3)에 의해 구해질 수 있으며 이 정수 a 를 식(1)에 대입하면 i 번째의 프레임에 대한 할당 부호량 bi는 하기식 (4)에 의해 구해질 수 있다.
이와같이 하여, 비트 레이트 연산 회로(32)는 예를들어 그림이 복잡한 화상의 프레임에 대해서는 할당 부호량 bi를 많게 하고, 역으로 단순한 그림의 프레임에 대해서는 할당 부호량 bi를 적게 한다.
한편, 역양자화 회로(18)는 양자화 회로(16)로부터 공급되는 양자화 데이타를 양자화 스텝 사이즈를 1로 하여 역양자화하고, DCT회로(15)의 출력에 대응한 계수 데이타(양자화 왜곡이 가산되어 있음)를 재생하고 이 계수 데이타를 IDCT 회로(20)에 공급한다.
IDCT 회로(20)는 계수 데이타를 IDTC 변환하여 프레임내 부호화 모드에서는 예측 부호화 회로(14)의 출력에 대응한 입력 화상 데이타를 재생하고, 전방/후방/양방향 예측 모드에서는 차분 데이타를 재생하여 가산회로(21)에 공급한다.
가산회로(21)에는 전방/후방/양방향 예측 모드인때, 움직임보상회로(23)로부터 보상되어진 예측 화상 데이타가 공급되어 있으며, 이 예측 화상 데이타와 IDCT 회로(20)로부터 공급되는 차분 데이타를 가산함으로써, 입력 화상 데이타에 대응한 화상 데이타를 재생한다.
그리고, 이와같이 하여 재생된 화상 데이타는 프레임 메모리(22)에 예측 화상 데이타로서 기억된다. 즉, 역양자화 회로(18) 내지 가산회로(21)는 국소 복호화 회로를 구성하고, 예측 모드에 근거하여 양자화 회로(16)로부터 출력되는 양자화 데이타를 국소 복호화하고, 얻어지는 복호 화상을 전방 예측 화상 또는 후방 예측 화상으로서 프레임 메모리(22)에 기록한다. 프레임 메모리(22)는 복수의 프레임 메모리로 구성되며, 프레임 메모리의 뱅크 절환이 행해지고, 부호화하는 화상에 따라 예를들어 단일의 프레임이 전방 예측 화상 데이타로서 출력되기도 하고 후방 예측 화상 데이타로서 출력되기도 한다. 또한 전방/후방/양방향 예측의 경우는 전방 예측 화상 데이타와 후방 예측 화상 데이타가 예를들어 평균화되어 출력된다. 이들 예측 화상 데이타는 후술하는 화상 복호화 장치에서 재생되는 화상 데이타와 아주 동일한 화상 데이타이며 다음 처리 화상은 이 예측 화상을 기초로 하여 전방/후방/양방향 예측 부호화가 행해진다.
다음에는 제 2 부호화 회로(40)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 또한, 제 2 부호화 회로(40)를 구성하는 양자화 스케일 설정 회로(33), 지연기(43), 양자화 회로(46), 송신 버퍼 메모리(49) 이외의 회로는 상술한 제 1 부호화 회로(10)를 구성하는 회로와 동일한 동작을 행하므로 설명은 생략하기로 한다.
지연기(43)는 입력 화상 데이타를 예를들어 부호화 제어 회로(30)로부터 부호화 제어 신호가 출력될 때까지 시간 지연시킨다. 그리고, 예측 부호화 회로(44), DCT 회로(45)에 있어서, 지연된 입력 화상 데이타에 프레임내/전방/후방/양방향 예측 판정 회로(13)로부터 공급되는 예측 모드에 따른 예측 부호화 처리, DCT 변환 처리가 행해져 계수 데이타가 생성된다.
양자화 스케일 설정회로(33)는 공급된 프레임마다의 할당 부호량으로부터 매크로 블럭마다 할당 부호량(예를들어, 프레임마다의 할당 부호량을 1 프레임중의 매크로 블럭의 수로 분할한 것)을 구하며, 송신 버퍼 메모리(49)로부터의 버퍼 피드백에서 검출되는 그 매크로 블럭에 있어서 발생한 발생 부호량과 이 매크로 블럭마다의 할당 부호량의 비교를 행한다. 양자화 스케일 설정 회로(33)는 각 프레임의 부호화 비트 레이트와 설정된 프레임 시간마다의 평균 부호화 비트 레이트에 근사하게 하기 위해, 해당 매크로 블럭에 있어서의 발생 부호량이 매크로 블럭마다의 할당 부호량보다 큰 경우, 다음 매크로 블럭의 발생 부호량을 억제시키기 위해 다음 매크로 블럭의 양자화 스텝 사이즈를 크게 설정하고, 해당 매크로 블럭에 있어서의 발생 부호량이 매크로 블럭 마다의 할당 부호량보다 작은 경우는, 발생 부호량을 많게 하기 위해 다음 매크로 블럭의 양자화 스텝 사이즈를 작게 한다. 단, 양자화 스케일 설정 회로(33)는 송신 버퍼 메모리(49)로부터의 버퍼 피드백이, 송신 버퍼 메모리(49)의 오버플로우가 가까운 것을 나타내는 경우, 상기 할당 부호량과 발생 부호량의 비교 결과에 의하지 않고, 양자화 스텝 사이즈를 크게 하여 오버플로우를 억제하고, 또한 송신 버퍼로부터의 버퍼 피드백이, 송신 버퍼 메모리(49)의 언더플로우가 가까운 것을 나타내는 경우, 상기 할당 부호량과 발생 부호량의 비교 결과에 의하지 않고 양자화 스텝 사이즈를 작게 하여 언더플로우를 억제한다. 또한 상기 설명에서는 매크로 블럭마다 발생 부호량과 할당 부호량을 비교하여 매크로 블럭마다 양자화 스텝 사이즈를 절환하도록 하였지만, 슬라이스마다 절환을 행할 수 있다. 또한 상기 설명에서는 발생 부호량을 송신 버퍼 메모리(49)의 축적량으로부터 검출하도록 하였지만, 가변 길이 부호화 회로(47)의 출력으로부터 직접 얻을 수도 있다. 양자화 스케일 설정 회로(33)는 이와같이 하여 설정된 양자화 스텝 사이즈를 양자화 회로(46)에 공급한다.
양자화 회로(46)는 상술한 양자화 스케일 설정 회로(33)로부터 공급되는 양자화 스텝 사이즈에 의해 DCT회로(45)로 부터 공급되는 계수 데이타를 양자화하여 양자화 데이타를 생성한다.
그리고, VLC 회로(47)는 양자화 회로(46)로부터 공급되는 양자화 데이타를 양자화 스케일 설정회로(33)로부터의 양자화 스텝 사이즈, 프레임내/전방/후방/양방향 예측 판정 회로(13)로 부터의 예측 모드, 움직임벡터 검출회로(11)로부터의 움직임벡터 등과 함께 가변 길이 부호화하고, 얻어지는 가변 길이 부호 데이타를 제 2 비트 스트림으로서 송신 버퍼 메모리(49)에 공급한다.
즉, 이 화상 부호화 장치에서는 예를들어 제3도에서 도시한 바와같이, 스텝 (ST1)에 있어서 지연기(43)를 통해 화상 데이타가 입력되면 스텝(ST2)에 있어서 양자화 스케일 설정 회로(33)는 현재 부호화의 대상으로 되고 있는 프레임에 대한 할당 부호량물 부호화 제어 회로(30)로부터 판독하고 스텝(ST3)으로 진행한다.
스텝(ST3)에 있어서, 예측 부호화 회로(44)내지 VLC 회로(47)는 화상 데이타에 예측 부호화 처리, DCT 변환 처리를 행함과 동시에 할당 부호량에 근거한 양자화 스텝 사이즈에 의해 계수 데이타를 양자화한 후, 가변 길이 부호화하고 스텝(ST4)으로 진행한다.
스텝(ST4)에 있어서, 예를들어 동일한 화면 사이즈나 동일한 전송 레이트가 적용되는 모든 프레임(순차)에 대해 부호화 처리가 종료하였는가가 판독되고, 해당할 때는 종료하고, 해당하지 않을때는 스텝(ST1)으로 복귀한다. 이와같이 하여, 프레임 단위로 부호화 레이트가 변화하는 가변 레이트 부호화가 실현되며, 그림이 복잡한 화상(프레임)이 연속하여도 이들 화상에 대해 양자화 스텝 사이즈가 종래의 장치와 같이 크게 되는 것이 아니고 전체를 통해 평등한 고화질을 얻을 수 있다.
그리고, 송신 버퍼 메모리(49)는 가변 길이 부호 데이타를 일단 기억한 후, 일정한 비트 레이트로 판독함으로써 가변 길이 부호 데이타를 평활화하여 비트 스트림으로서 출력한다. 그리고, 송신 버퍼 메모리(49)로부터 출력된 비트 스트림은 예를들어 부호화된 오디오 신호, 동기 신호 등과 다증화되고, 또한 에러 정정용 코드가 부가되고, 전송 또는 기록에 적합한 소정의 변조가 가해진 후, 예를들어 전송 경로를 통해 화상 복호화 장치에 전송되기도 하고, 제1도에서 도시한 바와같이, 광디스크, 자기디스크, 자기테이프 등으로 이루어지는 화상기록매체(55)에 기록된다. 즉, 제 2 부호화 회로(40)에 있어서, 예를들어 미리 복잡한 화상에 대해서는 할당 부호량 bi를 많게 하고, 단순한 화상에 대해서는 할당 부호량 bi를 적게 하여 가변 레이트 부호화를 행하고 있는 것이므로, 종래의 장치와 같이 그림이 복잡한 화상에 대하여 극단적인 화질 저하를 피하기 위해 전체를 통해 높은 레이트의 고정 레이트를 적용할 필요가 없으므로 화상기록매체(55)의 기록시간을 길게 할 수 있다.
한편, 역양자화 회로(48)는 양자화 회로(46)로부터 공급되는 양자화 데이타를 상기 양자화 회로(46)에서 사용한 양자화 스텝 사이즈에 의해 역양자화하여 DCT회로(45)의 출력에 대응한 계수 데이타(양자화 왜곡이 가산되어 있음)를 재생하고, 이 계수 데이타를 IDCT 회로(50)에 공급한다. 즉, 국소 복호화 회로를 구성하는 역양자화 회로(48)내지 가산 회로(51)는 양자화 회로(46)로부터 출력되는 양자화 데이타를 국소 복호화하고, 얻어지는 복호 화상을 전방 예측 화상 또는 후방 예측 화상으로서 프레임 메모리(52)에 기록한다. 프레임 메모리(52)에 기억된 화상 데이타는 다음 처리 화상에 대한 예측 화상으로서 사용된다.
그런데, 상기 실시예에서는 소정 시간당 할당 부호량 즉 소정 시간당 평균 부호화 레이트를, 프레임을 소정 시간으로 하여 프레임마다 얻을 수 있도록 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를들어 소위 MPEG(Moving Picture Expert Group)에 있어서의 GOP(Group of Picture)를 소정 시간으로 하여도 좋다. 또한 상기 MPEG 는 수위 ISO(국제 표준화 기구)와 IEC(국제 전기 표준 회의)의 JTC(Joint Technical Committee) 1 에 있어서의 SC(Sub Committee) 29의 WG(Working Group) 11에 있어서 검토되어 있는 동화상 부호화 방식의 통칭이다.
즉, MPEG 에 있어서의 GOP 는 적어도 1 장의 소위 I 픽쳐와 여러장의 P 픽쳐 또는 B 픽쳐(비 I 픽쳐)로 구성된다. 구체적으로는, 예를들어 제4도에서 도시한 바와같이 1 장의 I 픽쳐와, 3 픽쳐 주기의 4 장의 P 픽쳐와, 10 장의 B 픽쳐로 구성되는 것으로 하면, 부호화 제어 회로(30)는 GOP마다 할당 부호량을 구한다. 여기서, I 픽쳐란, 필드(field)내 또는 프레임(frame)내 부호화되는 화상이며, P 픽쳐란, 전방 방향으로 부터만 예측 가능하게 되고 필드간 또는 프레임간 부호화되는 화상이며, B 픽쳐란, 전방 방향으로부터, 후방 방향으로부터, 또한 양방향으로부터 예측 가능하게 되고 필드간 또는 프레임간 부호화되는 화상이다.
그리고, 제 1 부호화 회로(10)에 있어서 예를들어 제5도에서 도시한 바와같이 GOP 를 구성하는 픽쳐수를 주기로 하여 GOP 내의 연속하는 임의 2 장의 픽쳐를 임시로 I 픽쳐, P 픽쳐로 함과 동시에 양자화 스텝 사이즈를 예를들어 1 로 하여, 이들 I 픽쳐, P 픽쳐의 화상 데이타에 예측 부호화 처리, DCT 변환 처리, 가변 길이 부호화 처리를 행하여 가변 길이 부호 데이타를 생성하고, 이 가변 길이 부호 데이타를 부호화 제어 회로(30)에 공급한다. 여기서 2 장의 픽쳐를 I 픽쳐, P 픽쳐로 하는 것은, 그림의 복잡성과 프레임간의 상관성을 조사하기 위함이며, I 픽쳐의 발생 부호량으로부터 그림의 복잡성을 알 수 있으며, P 픽쳐의 발생 부호량으로부터 프레임간의 상관성을 알 수 있다. 일반적으로, 연속하는 복수의 프레임은 유사한 화상을 갖기 때문에 추출한 2 장의 픽쳐로부터로도 GOP 의 그림 경향을 알 수 있다.
부호화 제어 회로(30)는 I 픽쳐의 데이타량 bitIj와 P 픽쳐의 데이타량 bitPj를 GOP 마다 계수함과 등시에 예를들어 하기식(5)에서 나타난 바와같이, 이들 데이타량 bitIj, bitPj와 GOP 를 구성하는 P 픽쳐의 장수 N 에 근거하여 난이도(발생 부호량) GOPdj(J=0, 1, 2, …)를 GOP 마다 구한다.
그리고, 부호화 제어회로(30)는 이 GOP 마다의 난이도(발생 부호량) GOPdj와 사용가능한 데이타 총량에 근거하며 GOP 마다 할당되어 있는 할당 부호량을 구함과 함께 이 할당 부호량을 제 2 부호화 회로(40)에 공급한다.
구체적으로는 전체 GOP 수를 M 으로 하고, 사용가능한 데이타 총량을 B 로 하고, j 번째의 GOP 에 대한 할당 부호량을 GOPbj로 하고 이 할당 부호량 GOPbj를 하기식 (6)에서 나타난 바와같이 난이도에 비례시키면, 데이타 총량 B 는 하기식 (7)에서 나타난 바와같이 전체 GOP 의 할당 부호량 GOPbj를 가산함으로써 구해진다. 또한 a 는 정수이다.
따라서, 정수 a 는 하기식 (8)에 외해 구해질 수 있으며 이 정수 a 를 식 (6)이 대입하면 j 번째의 GOP 에 대한 할당 부호량 GOPbj는 하기식 (9)에 의해 구해질 수 있다.
이와같이 하여, 부호와 제어회로(30)는 예를들어 그림이 복잡한 화상이 포함되는 영역은 프레임간의 상관이 낮은 GOP에 대해서는 할당 부호량 GOPbj를 많게 하고, 역으로 단순한 그림의 화상이 포함되는 영역은 프레임간의 상관이 높은 GOP에 대해서는 할당 부호량 GOPbj를 적게 한다.
다음에 제 2 부호화 회로(40)는 예를들어 제6도에서 도시한 바와같이 스텝(ST1)에 있어서 지연기(43)를 통해 화상 데이타가 입력되면, 스텝(ST2)에 있어서 현재 입력되어 있는 화상 데이타가 GOP의 선두 픽쳐인가를 판단하고 해당될 때에는 스텝(ST3)으로 진행하고 해당되지 않을때는 스텝(ST4)으로 진행한다.
스텝(ST3)에 있어서, 제 2 부호화 회로(40)는 현재 부호화의 대상이 되고 있는 GOP에 대한 할당 부호량을 부호화 제어 회로(30)로부터 판독하고 스텝(ST4)으로 진행한다.
스텝(ST4)에 있어서, 제 2 부호화 회로(40)는 화상 데이타에 예측 부호화 처리, DCT 변환 처리를 행함과 동시에, 할당 부호량에 근거한 양자화 스텝 사이즈에 의해 계수 데이타를 양자화한 후, 가변 길이 부호화하고 스텝(ST5)으로 진행한다.
여기서, 양자화 스케일 설정 회로(33)는 공급된 GOP 마다의 할당 부호량으로부터 프레임마다의 할당 부호량을 실제의 부호화에 있어서의 픽쳐 타임(I 픽쳐, P 픽쳐, B 픽쳐), 즉 제4도에서 도시되는 픽쳐 타입을 고려하여 설정한다. 구체적으로는 I 픽쳐에 대한 할당 부호량을 많게 하고, B 픽쳐에 대한 할당 부호량을 적게 하고, P 픽쳐에 대한 할당 부호량을 그 중간으로 한다. 양자화 스케일 설정 회로(33)이하의 처리는 상기 프레임마다 할당 부호량을 구한 실시예와 동일하다.
다음에 스텝(ST5)에 있어서, 동일한 화면 사이즈나 동일한 전송 레이트가 적용되는 전체 프레임(순차)에 대해 부호화 처리가 종료했나가 판단되고 해당될 때에는 종료하고, 해당하지 않을때는 스텝(ST1)으로 복귀한다. 이와같이 하여, GOP단위로 부호화 레이트가 변하는 가변 레이트 부호화가 실현되고, 그림이 복잡한 화상(프레임)이 연속하여도 이들 화상에 대해 양자화 스텝 사이즈가 종래 장치와 같이 크게 되는 일없이 전체를 통해 균등한 고화질을 얻을 수 있다. 또한, 이 실시예에서는 GOP 마다의 할당 부호량을 2 개의 픽쳐에 근거하여 구하고 있는 것이므로 상기 실시예에 비해서 고속 처리가 가능하다. 또한, GOP 내의 전체 픽쳐의 데이타량에 근거하여 각 GOP 의 할당 부호량을 구하도록 하여도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며 예를들어 상기 실시예에 있어서는 변환 부호화를 DCT 로 하고 있지만 소위 스트라트 변환, 하일 변환, 웨이브릿 변환 등으로 하여도 좋다.
[산업상의 이용가능성]
이상의 설명에서 명백해진 바와같이, 본 발명에서는 입력 영상신호를 부호화, 예를들어 예측 부호화, DCT 변환, 일정한 양자화 스텝 사이즈로의 양자화, 가변 길이 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하고, 이 제 1 부호화 데이타의 소정 시간마다, 예를들어 프레임마다나 GOP 마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 프레임마다나 GOP 마다 할당 부호량을 구하고, 이 할당 부호량에 근거하여 소정 시간마다 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성함으로써, 소정 시간마다 부호화 레이트가 변하는 가변 레이트 부호화가 실현되고, 그림이 복잡한 화상(프레임)이 연속하여도 이들 화상에 대해 양자화 스텝 사이즈가 종래장치와 같이 크게 되는 일없이 전체를 통해 균등한 고화질을 얻을 수 있다.
또한, 상기한 바와같이 하여 얻어지는 제 2 부호화 데이타는 가변 레이트이므로, 이것을 화상 기록매체에 기록함으로써, 한정된 기억 용량을 유효하게 사용할 수 있으며 화상기록매체의 기록시간을 길게 할 수 있다. 그리고, 이 화상 기록 매체로부터 전체를 통해 균등한 고화질의 화상 데이타를 재생할 수 있다.

Claims (27)

  1. 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하고, 상기 제 1 부호화 데이타의 소정 시간마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하고, 상기 부호화 레이트에 근거하여 상기 소정 시간마다 상기 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력영상신호중 적어도 일부를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 상기 제 1 부호화 데이타를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상부호화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 사용 가능한 데이타 총량을 상기 소정 시간마다의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  4. 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 제 1 계수 데이타를 생성하고, 상기 제 1 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 제 1 양자화 데이타를 생성하고, 상기 제 1 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 1 비트 스트림을 생성하는 단계와, 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하고, 상기 입력영상신호에 상기 소정의 예측 부호화 및/또는 상기 소정의 변환 부호화를 행하여 제 2 계수 데이타를 생성하고, 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로 상기 제 2 계수 데이타를 양자화하여 제 2 양자화 데이타를 생성하고, 상기 제 2 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 2 비트 스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제 1 비트 스트림중의 1 프레임마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 1 프레임마다 상기 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제 1 비트 스트림중의 복수의 프레임으로 이루어지는 GOP 마다의 적어도 일부 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 GOP 마다 상기 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 GOP 중의 화상내 부호화 화상 및 전방 예측 부호화 화상에 대한 데이타량에 근거하여 상기 GOP 마다의 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 사용 가능한 데이타 총량을 소정 시간마다의 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  9. 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하고, 상기 부호화의 난이도와 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정하고, 상기 각 화상 단위의 부호화 레이트가, 상기 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 상기 입력영상 신호에 대해 부호화를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 소정의 화상 단위는 프레임인 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 소정의 화상 단위는 복수의 프레임으로 이루어지는 GOP 인 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 입력화상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 계수 데이타를 생성하고, 상기 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화함으로써 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 방법.
  13. 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하는 제 1 부호화 수단과, 상기 제 1 부호화 수단으로부터의 제 1 부호화 데이타의 소정시간마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하는 부호화 제어 수단과, 상기 부호화 제어수단으로부터의 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거하여 상기 소정 시간마다 상기 입력영상신호를 부호화하여 제 2 부호화 데이타를 생성하는 제 2 부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제 1 부호화 수단은 상기 입력영상신호중 적어도 일부를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하는 양자화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 부호화 제어수단은 상기 사용가능한 데이타 총량을 상기 소정 시간마다의 데이타량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  16. 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 제 1 계수 데이타를 생성하는 제 1 부호화 수단과, 상기 제 1 부호화 수단으로부터의 제 1 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 제 1 양자화 데이타를 생성하는 제 1 양자화 수단과, 상기 제 1 양자화 수단으로부터의 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 1 비트 스트림을 생성하는 제 1 가변 길이 부호화 수단과, 상기 제 1 가변 길이 부호화 수단으로부터의 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용 가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하는 부호화 제어 수단과, 상기 입력영상신호에 대해 상기 소정의 예측 부호화 및/또는 상기 소정의 변환 부호화를 행하여 제 2 계수 데이타를 생성하는 제 2 부호화 수단과, 상기 부호화 제어 수단으로부터의 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로 상기 제 2 부호화 수단으로부터의 제 2 계수 데이타를 양자화하여 제 2 양자화 데이타를 생성하는 제 2 양자화 수단과, 상기 제 2 양자화 수단으로부터의 제 2 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 2 비트 스트림을 생성하는 제 2 가변 길이 부호화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 부호화 제어 수단은 상기 제 1 비트 스트림중의 1 프레임마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 1 프레임마다 상기 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 부호화 제어수단은 상기 제 1 비트 스트림중의 복수의 프레임으로 이루어지는 GOP 마다의 적어도 일부 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 GOP 마다 상기 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 부호화 제어수단은 상기 GOP 중의 화상내 부호화 화상 및 전방 예측 부호화 화상에 대한 데이타량에 근거하여 상기 GOP 마다의 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  20. 제16항에 있어서, 상기 부호화 제어수단은, 상기 사용가능한 데이터 총량을 소정 시간마다의 상기 제 1 비트 스트림의 데이타 총량에 따라 비례 배분하여 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  21. 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하는 난이도 산출 수단과, 상기 난이도 산출 수단으로부터의 부호화의 난이도와 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정하는 부호화 레이트 설정 수단과, 상기 각 화상 단위의 부호화 레이트가 상기 부호화 레이트 설정 수단에서 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 상기 입력영상신호에 대해 부호화를 행하는 부호화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 난이도 산출 수단은 프레임마다 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 난이도 산출 수단은 복수의 프레임으로 이루어지는 GOP마다 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 난이도 산출수단은, 상기 입력영상신호중 적어도 일부에 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 계수 데이타를 생성함과 함께 상기 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화함으로써 상기 부호화의 난이도를 구하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  25. 입력영상신호중 적어도 일부를 부호화하여 제 1 부호화 데이타를 생성하고, 상기 제 1 부호화 데이타의 소정 시간마다의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정 시간마다 부호화 레이트를 구하고, 상기 부호화 레이트에 근거하여 상기 소정 시간마다 상기 입력영상신호를 부호화하여 얻어지는 제 2 비트 스트림이 기록되어지는 것을 특징으로 하는 화상기록 매체.
  26. 입력영상신호중 적어도 일부에 대해 소정의 예측 부호화 및/또는 소정의 변환 부호화를 행하여 제 1 계수 데이타를 생성하고, 상기 제 1 계수 데이타를 일정한 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 제 1 양자화 데이타를 생성하고, 상기 제 1 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 제 1 비트 스트림을 생성하고, 상기 제 1 비트 스트림의 데이타량 및 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 소정 시간마다의 부호화 레이트를 구하고, 상기 입력영상신호에 상기 소정의 예측 부호화 및/또는 상기 소정의 변환 부호화를 행하여 제 2 계수 데이타를 생성하고, 상기 소정 시간마다의 부호화 레이트에 근거한 양자화 스텝 사이즈로 상기 제 2 계수 데이타를 양자화하여 제 2 양자화 데이타를 생성하고, 상기 제 2 양자화 데이타를 가변 길이 부호화하여 얻어지는 제 2 비트 스트림이 기록되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상기록매체.
  27. 입력영상신호의 소정의 화상 단위마다 부호화의 난이도를 구하고, 상기 부호화의 난이도와 사용가능한 데이타 총량에 근거하여 상기 소정의 화상 단위마다 부호화 레이트를 설정하고, 상기 각 화상 단위의 부호화 레이트가 상기 설정된 화상 단위마다의 부호화 레이트와 일치하도록 상기 입력영상신호를 부호화하여 얻어지는 부호화 데이타가 기록되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상기록매체.
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