KR100297654B1 - 비디오신호부호화방법및장치,비디오신호복호화방법및장치,또는비디오신호기록미디어 - Google Patents

비디오신호부호화방법및장치,비디오신호복호화방법및장치,또는비디오신호기록미디어

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Abstract

2-3 풀다운에 의해 24㎐의 필름 소스를 텔레시네 변환하여 60㎐의 필드 단위의 비디오 신호로 하고, 이 비디오 신호를 부호화하는 비디오 신호 부호화 장치로서, 비디오 신호로부터 텔레시네 변환시에 중복된 필드를 검출하는 2-3 풀다운 검출 회로(102)와, 비디오 신호로부터 중복 필드를 제거하여, 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하는 레이트 변환 회로(103) 및 필드 순서 교체 회로(104)와 논인터레이스 비디오 신호를 부호화하여 부호화 데이타를 생성하는 부호기(105)를 구비하고 있다.
2-3 풀다운의 수법을 사용하는 텔레시네 변환에 의해 얻어진 비디오 신호에 대해서 효율적인 부호화를 가능케 한다.

Description

비디오 신호 부호화 방법 및 장치, 비디오 신호 복호화 방법 및 장치, 또는 비디오 신호 기록 미디어
제1도는 본 발명의 실시예 1의 부호화 장치 및 복호화 장치의 구성을 도시하는 블럭 회로도.
제2도는 실시예 1의 부호화 장치의 2-3 풀다운 검출회로의 구성을 도시하는 블록 회로도.
제3도는 실시예 1의 부호화 장치의 레이트 변환 회로의 중복되는 필드의 설명에 제공하는 도면.
제4도는 실시예 1의 부호화 장치의 부호기의 구성을 도시하는 블록 회로도.
제5도는 예측모드의 설명에 제공하는 도면.
제6도는 부호기의 예측모드에 관한 설명에 제공하는 도면.
제7도는 실시예 1의 복호화 장치의 복호기의 구성을 도시하는 블록 회로도.
제8도는 실시예 2의 부호화 장치 및 복호화 장치의 구성을 도시하는 블럭 회로도.
제9도는 실시예 2의 부호화 장치의 레이트 변환 회로에 있어서 신호의 흐름을 설명하기 위한 도면.
제10도는 실시예 2의 부호화 장치에 있어서 프레임의 재구성에 대해서 설명을 하기 위한 도면.
제11도는 실시예 2의 부호화 장치에 필드순서 교체 회로의 구성을 도시하는 블럭 회로도.
제12도는 실시예 2의 부호화 장치의 부호기의 구성을 도시하는 블록 회로도.
제13도는 부호기측의 버퍼 제어의 모양을 설명하기 위한 도면.
제14도는 복호기측의 버퍼 제어의 모양을 설명하기 위한 도면.
제15도는 버퍼 제어를 구체적으로 설명하기 위한 블럭 회로도.
제16도는 실시예 2의 복호화 장치의 복호기의 구성을 도시하는 블록 회로도.
제17도는 실시예 2의 복호화 장치의 레이트 변환 장치에 대해서 설명하기 위한 블록 회로도.
제18도는 실시예 2의 복호화 장치의 레이트 변환 장치에 있어서 출력의 방법을 설명하기 위한 도면.
제19도는 2-3 풀다운의 원리설명에 제공하는 도면.
제20도는 2-3 풀다운에 의해 변환된 필드에 관해, 다른 필름 소스로 구성된 필드가 부호화 효율이 저하하는 것을 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102 : 2-3 풀다운 검출회로 103,113 : 레이트 변환회로
104,114 : 필드순서 교체 회로 105 : 부호기
106 : ECC 회로 107 : 변조회로
108,109 : 미디어 110 : 복조회로
111 : ECC 디코드 회로 112 : 복호기
[산업상의 이용분야]
본 발명은, 동화상 신호(비디오 신호)를 부호화하는 비디오 신호 부호화 방법 및 그것에 대응하는 비디오 신호 부호화 장치와, 이 부호화된 데이타를 복호화하는 복호화 방법 및 그것에 대응하는 비디오 신호 복호화 장치와, 부호화된 데이타가 기록되는 비디오 신호 기록 미디어에 관한 것이다.
[종래의 기술]
동화상의 대표적인 고능율 부호화 방식으로서 MPEG(축적용 동화상 부호화) 방식이 있다. 이것은, ISO-IEC/JTC1/SC2/WG11로서 의론되어 표준안으로서 제안된 것이고, 움직임 보상 예측 부호화와 DCT(Discrete Cosine Transform) 부호화를 조합시킨 하이브리드 방식이 채용되고 있다.
상기 움직임 보상 예측 부호화는, 화상 신호의 시간축 방향의 상관을 이용한 방법이고, 이미 복호재생 되어 있는 신호로부터, 현재 입력된 화상을 예측하고, 그때의 예측 오차만을 전송함으로서 부호화에 필요한 정보량을 압축하는 방법이다.
또한, DCT 부호화는, 화상 신호가 갖는 프레임중 2 차원 상관성을 이용하여, 어떤 특정의 주파수 성분에 신호전력을 집중시켜, 이 집중분포한 계수만을 부호화함으로서 정보량의 압축을 가능케 한다. 예를 들면, 그림이 평탄하여 화상신호의 자기 상관성이 높은 부분에서는 DCT 계수는 저주파수 성분으로 집중분포한다. 따라서, 이 경우는 저역으로 집중분포한 계수만을 부호화함으로써 정보량의 압축이 가능해진다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
그런데, 상기 MPEG는, 기본적으로 논인터레이스 신호를 대상으로 한 부호화 기술이기 때문에 인터레이스 신호에 적용하려고 하면 정보 압축의 효율상 문제가 생긴다.
여기에서, 상기 인터레이스 신호로서, 예를 들면, 영화 등의 필름소스를 인터레이스 비디오 신호로 변환한 것을 예로 들어 설명한다. 이 영화 등의 필름소스를 인터레이스 비디오 신호로 변환하는 경우(말하자면 텔레시네(telecine) 변환)는 말하자면 2-3 풀다운(pull down) 이라는 수법이 널리 사용되고 있다. 상기 2-3 풀다운의 원리를 제19도에 도시한다.
예를 들면, 영화 등의 필름은 24㎐인데 대해서 비디오 신호는 60㎐ 이기 때문에(필드를 단위로 한 경우), 텔레시네에서는 필드수 변환이 필요해진다. 그것에는, 필름의 연속된 2 콤머중 최초의 콤머를 비디오의 2 필드로 판독하고, 다음의 콤머는 3 필드로 판독하는 조작을 되풀이하는 방법을 사용한다.
제19도에서는, 필름소소(800 및 801)가 24㎐의 논인터레이스의 필름소스이고, 1 장의 필름소스는 제19도의 실선이 도시하는 제1의 필드와 점선이 도시하는 제2의 필드의 2 개의 필드로 분해된다. 분해된 필름소스(800)는, 제1의 필드가 필드(802)에, 제2의 필드가 필드(803)의 2 필드로 판독된다. 또한, 필름소스(801)는, 제1의 필드가 필드(804 및 806)에, 제2의 필드가 필드(805)에 3필드로 판독된다. 따라서, 필드(804)와 필드(806)는 완전히 동일한 것으로 된다.
또한, 제20도에 있어서, 필드(900 및 901)가 동일한 필름소스로부터 판독한 것이고, 필드(902 내지 904)가 동일한 필름소스로부터 판독한 것이고, 필드(905 및 906)가 동일한 필름소스로부터 판독한 것이다. 필드(900 및 901)에서 얻어진 화상인 프레임(907)과, 필드(902 및 903)에서 얻어진 화상인 프레임(908)은 각각 동일한 필름소스로부터 구성되어 있으나, 필드(904 및 905)에서 얻어지는 화상인 프레임(909)은, 다른 필름소스로 구성이 되게 된다. 따라서, 텔레시네된 동화상에 MPEG를 프레임 단위로 적용하려면, 프레임(907 및 908)에서는 동일한 필름소스이기 때문에 문제는 없으나, 프레임(909)에서는 다른 필름소스로 구성되기 때문에 문제가 일어나는 일이 있다. 즉, 동일한 필름소스로부터의 필드로 프레임이 구성되는 예를 들면 프레임(907 이나 908)은 프레임 DCT의 효율이 양호한데 대해, 다른 필름소스로부터의 필드로 프레임이 구성되는 예를 들면 프레임(909)은 프레임 DCT의 효율이 나쁘다.
바꾸어 말하면, 예를 들면 영상의 움직임이 빠른 경우나 프레임내에서 화상 변화가 일어나는 경우, 프레임내의 화상신호의 수직방향의 상관성이 낮아져, DCT에 의한 정보량 압축의 효율이 저하해버리는 문제가 일어나게 된다. 또한 동일하게 움직임 보상예측에 대해서도 화상신호의 상관성이 낮은 데로부터 적절한 예측은 되지 않는다.
거기에서, 본 발명은 상술한 바와 같은 것을 감안하여, 2-3 풀다운의 수법을 사용하는 텔레시네 변환에 의해 얻어진 비디오 신호에 대해서 효율이 양호한 부호화를 가능하게 하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 이것에 대응하는 비디오 신호 복호화 방법 및 장치, 또한 그것의 부호화 데이타가 기록되는 비디오 신호 기록 미디어를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명의 비디오 신호 부호화 방법은, 상술한 목적을 달성하기 위해 제안된 것이고, 24㎐의 필름 소스를 텔레시네 변환하여 얻어진 60㎐의 필드단위의 비디오 신호를 부호화하는 비디오 신호 부호화 방법이고, 상기 비디오 신호에서 상기 텔레시네 변환시에 중복된 필드를 검출하여, 상기 비디오 신호로부터 상기 중복 필드를 제거하여, 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하고, 상기 논인터레이스 비디오 신호를 부호화하여 부호화 데이타를 생성하도록 한 것이다.
여기에서, 본 발명의 비디오 신호 부호화 방법에서는, 다음과 같이 되어있다. 즉, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 부호화하고, 상기 부호화 데이타에 부가한다. 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는 적어도, 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함한다. 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는 적어도, 텔레시네 변환 레이트 정보와 필드의 출력 순서를 지시하는 신호와 표시 필드수를 지시하는 신호를 포함한다. 상기 부호화 데이타는, 상기 비디오 신호를 직교변환하여, 이 직교변환한 데이타를 국부 복호하고, 움직임 보상예측하여 생성한다. 부호화로 사용되는 실제의 버퍼의 텔레시네 변환 레이트에 대응하는 싸이즈의 버퍼용량을 가정하여 버퍼 레이트를 제어한다.
또한, 본 발명의 비디오 신호 복호화 방법은, 소정의 부호화 방법에 의해 부호화된 데이타를 복호화 하는 비디오 신호 복호화 방법이고, 상기 부호화 데이타와 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 수신하여, 분리하고, 상기 부호화 데이타를 복호하여 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하고, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타에 의거해서 상기 논인터레이스 비디오 신호를 60㎐의 필드 단위의 화상으로 레이트 변환하도록 한 것이다.
여기에서, 본 발명의 비디오 신호 복호화 방법에서는, 다음과 같이 되어있다. 즉, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함한다. 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드수를 지시하는 신호를 포함한다. 상기 논인터레이스 비디오 신호는, 상기 부호화 데이타가 역직교변환되고, 이 역직교변환된 데이타가 움직임 보상 예측되어 생성된다.
다음에, 본 발명의 비디오 신호 기록 미디어는, 24㎐의 필름소스를 텔레시네 변환하여 얻어진 60㎐의 필드 단위의 비디오 신호로부터 상기 텔레시네 변환시에 중복된 필드를 검출하고, 상기 비디오 신호에서 상기 중복 필드를 제거하여, 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하고 상기 논인터레이스 비디오 신호를 부호화하여 생성된 부호화 데이타가 기록되어 있는 것이다.
여기에서, 본 발명의 비디오 신호 기록 미디어는, 다음과 같이 되어있다. 즉, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타가 부호화되고, 기록되어 있다. 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함한다. 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도 텔레시네 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드수를 지시하는 신호를 포함한다.
다음에, 본 발명의 비디오 신호 부호화 장치는, 24㎐의 필름소스를 텔레시네 변환하여 얻어진 60㎐의 필드 단위의 비디오 신호를 부호화하는 비디오 신호 부호화 장치이고, 상기 비디오 신호에서 상기 텔레시네 변환시에 중복된 필드를 검출하는 중복 필드 검출수단과 상기 비디오 신호에서 상기 검출된 중복 필드를 제거하여, 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하는 논인터레이스 비디오 신생성 수단과, 상기 논인터레이스 비디오 신호를 부호화하여 부호화 데이타를 생성하는 부호화 수단을 구비하고 있는 것이다.
여기에서, 본 발명의 비디오 신호 부호화 장치는, 다음과 같이 되어있다. 즉, 상기 부호화 수단은 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 부호화하고, 상기 부호화 데이타에 부가한다. 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는 적어도, 상기 중복필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함한다. 상기 중복필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 텔레시네 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드수를 지시하는 신호를 포함한다. 상기 부호화 수단은, 적어도, 상기 비디오 신호를 직교변환하는 직교변환 수단과, 이 직교변환된 데이타를 국부 복호하는 국부 복호수단과, 이 국부 복호된 데이타를 써서 움직임 보상 예측을 행하는 움직임 보상예측 수단을 구비하고 이루어진다. 상기 부호화 수단은 실제의 버퍼의 텔레시네 변환 레이트에 대응하는 싸이즈의 버퍼 용량을 가정해서 버퍼 레이트를 제어하는 버퍼 레이트 제어수단을 구비하고 있다.
또한, 본 발명의 비디오 신호 복호화 장치는, 소정의 부호화 방법에 의해 부호화된 데이타를 복호화하는 비디오 신호 복호화 장치이고, 상기 부호화 데이타와 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 수신하고, 분리하는 수신 분리수단과, 상기 부호화 데이타를 복호하여 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하는 복호화 수단과 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타에 의거해서 상기 논인터레이스 비디오 신호를 60㎐의 필드단위의 화상으로 레이트 변환하는 레이트 변환수단을 구비하여 형성되는 것이다.
여기에서, 본 발명의 비디오 신호 복호화 장치에 있어서, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함한다. 또한, 상기 중복필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드수를 지시하는 신호를 포함한다. 또한, 상기 복호화 수단은, 적어도, 상기 부호화 데이타를 역직교변환하는 역직교변환 수단과, 이 역직교변환된 데이타를 써서 움직임 보상 예측을 행하는 움직임 보상예측 수단을 갖는 것이다.
즉, 바꾸어 말하자면, 본 발명은, (1) 영화 등의 필름소스를 2-3 풀다운(pull down)에 의해 변환해서 60㎐의 필드 단위로 입력되어오는 비디오 신호에 대해, 2-3 풀다운에 있어서 중복되어 있는 필드를 검출하고, 그 검출신호에 따라서, 그것의 중복하는 필드를 제거하고, 레이트 변환에 의해 24㎐의 프레임을 단위로 하는 화상신호로 변환하고, 프레임을 단위로 하여 화상의 부호화를 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 화상처리장치(동화상 비디오 신호 부호화 장치)를 제공하고, (2) 부호화된 정보에서 24㎐의 프레임을 단위로 한 논인터레이스의 화상을 복호하고, 레이트 변환에 의해 60㎐의 필드단위의 비디오 신호로 변환하고, 재생하는 것을 특징으로 하는 화상처리장치(동화상 비디오 신호 복호화 장치)를 제공하는 것이다.
[작용]
본 발명에 의하면, 텔레시네 변환된 60㎐의 필드를 단위로 하는 비디오 신호에서 중복하는 필드를 검출하고, 레이트 변환에 의해 상기 중복 필드를 제거한 후 24㎐의 프레임을 단위로 하는 신호로 변환함으로써, 화상압축의 효율을 향상시키는 동화상의 부호화 및 복호화가 가능해진다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시예 1에 대해서 상술한다.
제1도는 본 발명의 실시예 1의 부호화 장치(100) 및 복호화 장치(101)의 전체적인 블록도를 도시하는 것이다.
먼저, 부호화 장치(100)의 설명을 한다. 60㎐의 비디오 신호 VI는, 후술하는 2-3 풀다운 검출회로(102)로 보내진다. 이 2-3 풀다운 검출회로(102)는, 중복되어 있는 필드를 검출하고, 그 검출신호인 필드모드 변경신호 FMC를 발생하고, 이 신호 FMC를 레이트 변환회로(103)로 보낸다. 이 레이트 변환회로(103)는, 상기 신호 FMC가 중복된 필드를 도시하고 있는 경우에는 상기 60㎐의 비디오 신호 VI에서, 상기 중복되어 있는 필드를 제거하고, 필드순서 교체 회로(104)로 보낸다. 다음에, 필드순서 교체 회로(104)에서는, 상기 레이트 변환회로(103)의 출력을 24㎐의 프레임을 단위로 하는 화상신호로 변환한다. 이 변환된 화상신호는 부호기(105)에 의해 압축이나 부호화 처리가 행해진다. 그 부호화 출력은 ECC 회로(106)로 에러 정정부호가 부가된 후, 변조회로(107)에 의해 변조되고, 본 발명 실시예의 미디어(108)에 기록된다.
다음에, 복호화 장치(101)의 설명을 한다. 미디어(109)에 기록된 신호는, 들어내어져서 복조회로(110)에 의해 복조된다. 그 복조회로는 ECC 디코드 회로(111)에 의해 에러가 정정된 후, 복호기(112)에 의해 24㎐의 프레임을 단위로한 화상으로서 복호화된다. 그 복호화 출력은, 레이트 변환회로(113)에 의해 60㎐의 필드신호로 변환되고, 또한, 필드순서 교체 회로(114)에 의해 필드의 순서가 원화상의 시계열로 되도록 교체된다. 이에 의해 60㎐의 비디오 신호 VO가 재생되도록 된다.
다음에, 2-3 풀다운 검출회로(102)의 동작을 제2도에 의거해서 설명을 한다.
제2도에 있어서, 입력된 60㎐의 비디오 신호 VI는, 필드 지연회로(201 및 202)에 의해 2 필드 지연된 필드신호 VP1로 되고, 차분화기(203)로 보내진다. 또한, 이 차분화기(203)에는, 입력 비디오 신호 VI로 보내져 이에 따라 이 차분화기(203)에서는 이들 공급된 신호의 1 화소마다 차분값이 계산된다.
상기 1 화소마다 계산된 차분값 VP2는, 그 절대값 VP3이 절대값기(204)로 계산되고, 또한 1 필드당의 누적화의 값 VP4가 누적기(205)로 계산된다. 이 누적치 VP4가 적당한 값으로 정해져 있는 임계치 TH와 비교기(206)로 비교된다. 이 비교기(206)에 있어서, 상기 임계치보다도 누적치 VP4 가 적은 경우에는, 입력된 비디오 신호 VI는 중복되어 있는 필드라고 판단되고, 이에 따라 이 비교기(206)로부터 필드를 제거할 것을 지시하는 필드모드 변경신호 FMC가 출력된다.
또한, 상기 필드 지연회로(201)를 거침으로서 비디오 신호 VI에 대해서 1 필드만큼 지연된 비디오 신호 VII는 레이트 변환회로(103)로 보내진다.
레이트 변환회로(103)의 동작을 제3도에 의거해서 설명한다. 레이트 변환회로(103)에 입력되는 입력화상 신호는, 상기 2-3 풀다운된 것이고, 필드(301) 및 필드(302)는 동일한 필름소스로부터 얻어진 것이다. 또한, 필드(303 내지 305)는 동일한 필름소스로부터 얻어진 것이고, 2-3 풀다운의 성질상 필드(303)와 필드(305)는 꼭 같은 화상신호(중복되어 있는 필드)로 되므로, 여분인 정보이다. 따라서, 레이트 변환회로(103)에서는, 상기 2-3 풀다운 검출회로(102)의 필드모드 변경신호 FMC가 중복되어 있는 필드인 뜻을 표시한 경우는, 이 필드(예를 들면 필드(305))를 중복된 비디오 신호로 보아서 제거하고, 그 제거후의 비디오 신호를 다음의 필드순서 교체 회로(104)로 보내도록 한다.
다음에, 부호기(105)의 구성 블록도를 제4도에 도시한다. 부호기(106)로 공급되는 신호는, 블록화 회로(401)로 보내진다. 이 블록화 회로(401)로부터는 예를 들면 16 × 16 화소의 마크로 블록 단위의 형으로 데이타가 판독되고, 후술하는 움직임 검출회로(402)를 거쳐서 차분 검출기(403)로 전송된다.
상기 차분 검출기(403)에는, 후술하는 필드 메모리군(411 내지 414) 및 예측기(415)로 형성되는 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군으로부터의 움직임 보상된 화상 데이타로 공급되고, 이 차분 검출기(403)에서 이들의 차분이 검출된다.
상기 차분 검출기(403)의 출력은 직교변환(DCT) 처리를 하는 DCT 회로(404)로 보내진다. 이 DCT 회로(404)에서의 DCT 처리에 의해 얻어진 DCT 계수 데이타는 양자화기(405)로 보내진다. 이 양자화기(405)로부터의 양자화 데이타는 예를 들면 하프만 부호화나 런렝스(run length) 부호화 등의 가변장 부호화 처리를 하는 가변장 부호화 회로(406), 및 버퍼(407)를 거쳐서, 부호화 데이타 VC1로서 출력된다.
또한, 상기 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군(411 내지 414)에는 상기 양자화기(405)로부터의 양자화 데이타가 이 양자화기(405)에서의 양자화 처리의 역 양자화 처리를 행하는 역양자화기(408)와 상기 DCT 회로(404)에서의 DCT 처리의 역 DCT 처리를 행하는 역 DCT 회로(409)를 거쳐 또한 가산기(410)를 거쳐 선택기(417)에서 선택된 데이타가 공급되도록 되어있다. 또한, 상기 가산기(410)에서는 상기 역 DCT 회로(408)의 출력과 상기 필드 메모리군(411 내지 414)에서 판독되고 예측기(415)를 거친 출력과의 가산이 행해진다. 또한, 도시는 생략하고 있으나 버퍼(407)로부터는, 이 버퍼(407)의 오버플로를 방지하기 위한 신호가 상기 양자화기(405)에 피이드백 되도록 되어있다.
한편, 상기 블록화 회로(401)에서 매크로블록 단위로 출력된 화상 데이타는, 움직임 검출회로(402)로 전송된다. 상기 움직임 검출회로(402)는, 매크로블록 단위로 화상간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대값 차분합을 검출하고, 이들의 데이타(화상간의 움직임 벡터의 데이타와 절대값 차분합의 데이타)를 출력한다. 절대값 차분합의 데이타는 움직임 예측모드 결정회로(418)로 전송된다. 이 회로(418)에서는 움직임 예측모드를 결정한다.
여기에서, 상기 움직임 예측모드 결정회로(418)에서의 움직임 예측모드 결정 방법에 대해서 그 일례를 설명한다.
예를 들면, 제5도에 있어서 필드(p40) 와 필드(p41)로 형성되는 프레임은 시간적으로 뒤(과거)에 있는 필드(i10)와 필드(i11)로 형성되는 프레임에 의해 예측되는 모드가 채택된다.
또한, 필드(b20)는, 필드(i10)와 동일한 화상의 필드이고, 필드(b31)는 필드(p4)와 동일한 화상의 필드이기 때문에, 필드(b31)는 부호화하지 않고 스킵 필드(제거하는 필드)로 한다.
또한, 필드(b21)와 필드(b30)는, 시간적으로 뒤(과거)에 있는 필드(i10)와 필드(i11)로 형성되는 프레임과, 시간적으로 앞(미래)에 있는 필드(p40)와 필드(p41)로 형성되는 프레임으로부터 다음의 3 가지의 방법으로 예측할 수가 있다.
(1) 앞 프레임으로부터의 예측모드
(2) 앞뒤 양프레임으로부터의 선형 예측모드(앞 프레임으로부터의 참조 매크로블록과 뒤 프레임으로부터의 참조마크로 블록을 1 화소마다 선형연산(예를 들면 평균치 계산)을 한다.)
(3) 뒤 프레임으로부터의 예측모드
또한, 제5도에 있어서, 프레임 B는 도시하지 아니한 프레임(12)으로부터 카피하여, 프레임 B5는 도시하지 아니한 프레임(P9)으로부터 카피한다.
이때의 예측모드의 선택 방법을 제6도에 의거해서 설명한다.
상기 움직임 검출회로(402)에서 계산된 앞 프레임으로부터의 예측 오차의 절대값 차분합을 X, 또한 뒤 프레임으로부터의 예측 오차의 절대값 차분합을 Y라 할 때, 제6도에서와 같이 Y > JX의 경우, 본 실시예의 상기 움직임 예측모드 결정회로(418)에서는 영역(601)에 해당하는 앞 필드 또는 프레임으로부터의 예측모드를 선택하도록 한다. 또한, kX ≤ Y ≤ jX 의 경우에는, 영역(602)에 해당하는 앞뒤 양 필드 또는 프레임으로부터의 선형예측 모드가 선택된다. 또한 Y < kX 의 경우에는 영역(603)에 해당하는 뒤 필드 또는 프레임으로부터의 예측모드를 선택한다.
다음에, 상기 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군의 예측기(415)에는 상기 움직임 예측모드 판정회로(418)로부터의 예측모드 PMC와 움직임 벡터 MV가 공급되고, 필드 메모리군(411 내지 414)에는 예측모드 PMC와 움직임 벡터 MV에 의거해서 판독하여 어드레스 발생회로(1016)에 의해 발생된 판독 어드레스가 공급되도록 되어있다. 따라서 이 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군(411 내지 414) 및 예측기(415)에서는, 상기 움직임 예측에 있어서 예측모드 PMC와 상기 움직임 벡터 MV를 사용한 움직임 보상이 행해진다.
다음에, 본 실시예 복호화 장치(101)의 복호기(112)에 대해서 설명한다. 이 복호기(112)의 구성 블록도를 제7도에 도시한다.
이 제7도에 있어서, 상기 복호기(112)의 입력신호는 버퍼(701)에 일시 축적된다. 이 버퍼(701)에서 출력된 신호는, 다음에 역가변장 부호화기(702)에 의해 부호화 비트 스트림에서 꺼낸 정보에 따라서, 블록마다 역양자화기(703)에 의해 역양자화된 후, 역 DCT 회로(704)에 의해 역 DCT된다. 또한, 역 양자화기(703), 역 DCT 회로(704)는, 제4도의 부호기에 있어서 양자화기(405), DCT 회로(504)와 상보적인 구성으로 되는 것이다.
상기 역 DCT 회로(704)의 출력은 가산기(705)를 거쳐서 선택기(706)를 거쳐서 출력됨과 함께, 예측기(711) 및 필드 메모리군(707 내지 710)으로 형성되는 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군으로 보내진다. 상기 예측기(711)로부터의 출력이 상기 가산기(705)로 보내진다. 또한, 상기 예측기(711)는, 상기 블록마다 처리된 역 DCT의 출력으로부터 화상을 재현하기 위한 것이다.
또한, 가변장 부호화기(702)는 필드모드 변경신호 FMC도 복호하여, 이 신호 FMC가 제거된 필드임을 표시하는 경우에는 중복해야할 필드로부터 화상을 복제해서 필드를 재구성한다. 이것이 선택기(706)를 거쳐서 화상신호 VO1로서 출력된다.
또한, 상기 필드 메모리군(707 내지 710)에는 디스플레이 어드레스 발생회로(713)로부터의 디스플레이 어드레스로 공급되도록 되어있다. 이 디스플레이 어드레스 발생회로(713)에는 외부주기 신호에 의해 주기 신호를 발생하는 주기신호 발생회로(712)로부터의 프레임 펄스 신호가 공급된다.
다음에, 본 발명의 실시예 2에 대해서 설명을 한다.
제8도는 본 발명의 실시예 2의 부호화 장치(100) 및 복호화 장치(101)의 전체적인 블록도를 도시하는 것이다. 또한, 제8도에 있어서 제1도와 대응하는 구성에는 동일한 지시부호를 붙이고 있다.
먼저, 부호화 장치(100)의 설명을 한다. 60㎐의 비디오 신호 VI는, 2-3 풀다운 검출회로(102)로 보내진다. 여기에서는, 중복되어 있는 필드를 검출한다.
그 검출신호인 필드모드 변경신호 FMC가 중복된 필드를 표시하고 있는 경우에는, 다음의 레이트 변환회로(103)에 의해, 상기 중복되어 있는 필드가 제거된다. 그 출력이 필드순서 교체 회로(104)에 보내진다.
필드순서 교체 회로(104)는, 레이트 변환된 필드를 부호화하는 순으로 되도록 순서를 교체한다. 이 변환된 화상신호는 부호기(105)에 의해 압축이나 부호화 처리가 행해지고, 그 부호화 출력은 ECC 회로(106)에서 에러 정정부호가 부가된 후 변조회로(107)에 의해 변조되고, 미디어(108)에 기록된다. 또한, 본 실시예에서는 동시에 그 프레임의 표시방법을 표시하는 플래그(후술하는 DSO, DFN)를 부호화하여 미디어(108)에 기록하도록 한다.
다음에, 복호화 장치(101)의 설명을 한다. 미디어(109)에 기록된 신호는 꺼내어져, 복조회로(110)에 의해 복조된다. 그 복조신호는 ECC 디코더 회로(111)에 의해 에러가 정정된 후, 복호기(112)에 의해 24㎐의 프레임을 단위로 하여 복호화된다.
그 복호화 출력은, 레이트 변환회로(113)에 의해 원화상의 시계열의 순으로 고쳐 정리되고, 60㎐의 필드 신호로 변환되고, 이에 의해 60㎐의 비디오 신호 VO를 재생할 수가 있다.
본 실시예의 2-3 풀다운 검출회로(102)의 동작 및 구성에 대해서는 상술한 바와 같다.
레이트 변환회로(103)의 동작도 상술한 제3도와 같으나, 이 실시예 2에서의 레이트 변환회로(103)에 있어서 신호의 흐름을 제9도를 사용하여 설명한다.
본 실시예의 레이트 변환회로(103)는 상기 필드모드 변경신호 FMC를 2-3 풀다운 검출회로(102)에서 수신하고, FMC=1로 되면, 그 필드를 필드순서 교체 회로(104)에 출력하지 않도록 하고 있다. 한편, FMC=0인 경우, 레이트 변환회로(103)는 입력 비디오 신호를 그대로 필드순서 교체 회로(104)에 출력한다.
또한, 본 실시예의 레이트 변환회로(103)는, 필드의 출력순서를 표시하는 신호 DSO(후술하는 top_field_first)로 출력한다. 이 신호 DSO는, DSO=1인 프레임의 경우에는 뒤의 표시의 경우에 제1필드를 표시하고, 이어서 제2필드를 표시하는 것을 표시하는 신호다. 또한, DSO=0인 프레임은 제2필드를 출력하는 것을 표시하게 된다. 또한, 이 신호 DSO는 0 또는 1 의 값만을 취하는 1 비트의 플래그이다.
또한, 레이트 변환회로(103)는, 어떤 프레임을 표시하는 경우에, 2 필드를 표시하거나 또는 3 필드를 표시하는가를 표시하는 플래그 DFN(후술하는 number_of_field_displayed_code)로 출력한다. 상기 플래그 DFN은, DFN=1의 경우, 상기 프레임이 3 필드 표시되는 것을 표시하는 플래그이다. 이것에 대해, DFN=0의 경우, 이 프레임이 2 필드 표시되게 된다. 또한 DFN은 0 또는 1 만을 취하는 1 비트의 플래그이다.
이 같은 사실로부터, 예를 들면, 제10도에 도시하는 바와 같이, 프레임(a) 또는 프레임(b) 또는 프레임(e)으로 시작되는 시퀀스의 경우, 상기 신호 DSO의 초기치는 1로 되고, 상기 플래그 DFN의 초기치는 0으로 된다.
또한, 프레임(C) 또는 프레임(d)으로부터 시작되는 시퀀스의 경우는, 최초로 입력된 필드를 제거하고, 제10도와 같이 프레임을 재편성하여 부호화하게 된다. 이것은 최초로 입력된 필드에서 4 또는 6 프레임째에 상기 신호 FMC가 출력됨으로써 판정된다.
상기 레이트 변환회로(103)는, 상술하는 바와 같은 신호 DSO 및 플래그 DFN을 부호화기(105)에 출력한다. 또한, 이 레이트 변환회로(103)는, 상기 신호 DSO를 필드순서 교체 회로(104)에도 출력한다.
상기 필드순서 교체 회로(104)의 구성을 제11도에 도시한다. 이 필드순서 교체 회로(104)는, 필드 메모리군(161) 및 어드레스 콘트롤러(162)로 구성이 되는 것이다.
상기 레이트 변환회로(103)에 의해 레이트 변환된 화상신호는, 먼저 필드 메모리군(161)의 어드레스 콘트롤러(162)가 지정하는 어드레스에 기록된다. 다음에, 어드레스 콘트롤러(162)의 지정하는 어드레스의 화상 데이타를 필드 메모리(161)에서 판독하여 상기 부호기(105)에 출력한다.
여기에서, 어드레스 콘트롤러(162)는 상기 부호화기(105)의 상기 움직임 예측모드 결정회로(418)에서 예측모드 PMC 를 수신하여, 또한, 부호화기(105)의 상기 블록화 회로(401)로부터 블록 어드레스 ABL 를 수신하고, 또한 레이트 변환기(103)로부터 상기 신호 DSO를 수신한다. 이 어드레스 콘트롤러(162)는 상기 PMC, ABL, DSO를 참조하여, 부호화기(105)에 입력하는 화상 데이타가 기록되어 있는 필드 메모리군(161)의 어드레스를 지정하고 상기 메모리군(161)에 출력한다.
상기 필드 메모리군(161)에서는, 그것의 어드레스에 따라서 화상 데이타가 판독하고, 그 후 부호화기(105)에 출력된다.
또한, 어드레스 콘트롤러(162)는, 상기 PMC, ABL, DSO를 참조하고, 상기 레이트 변환기(103)에서 입력되는 화상신호를 필드 메모리군(161)에 기입하기 위한 어드레스를 지정하고, 상기 메모리군(161)에 출력한다. 이 필드순서 교체 회로(104)에 입력되는 화상 데이타는, 이 어드레스에 따라서 상기 메모리군(161)에 기입된다.
이와 같은 것에 의해, 필드순서 교체 회로(104)는, 화상 데이타를 부호화하는 차례로 고쳐서 정리하고, 또한 프레임을 단위로한 부호화를 행하는 경우에는 블록화를 행할 때에, 프레임을 단위로 한 데이타로 변환한다.
다음에, 본 실시예의 부호화기(105)의 구성 블록도를 제12도에 도시한다. 또한, 이 제12도에 있어서도, 상술한 제4도와 대응하는 구성요소에는, 동일한 지시 부호를 붙이고 있다.
이 제12도에 있어서, 부호기(105)로 공급되는 신호는 예를 들면 16 × 16 화소의 매크로블록 단위의 형의 데이타로 되고, 차분 검출기(403)에 전송된다. 블록화 회로(401)에서는, 상기 필드순서 교체 회로(104)에 그것의 프레임내의 매크로 블록의 어드레스 ABL을 보낸다. 필드순서 교체 회로(104)는 이 ABL에 따라, 화상 데이타를 상기 필드 메모리군(161)에서 판독하여, 이 부호화기(105)에 입력한다.
이 차분 검출기(403)에는 상술한 바와 같이 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군(411 내지 414)으로부터의 움직임 보상된 화상 데이타로 공급되고, 이 차분 검출기(403)에서 이들의 차분이 검출된다.
상기 차분 검출기(403)의 출력은, 직교변환(DCT) 처리를 하는 DCT 회로(404)로 보내진다. 이 DCT 회로(404)에서 DCT 처리되어 얻어진 DCT 계수 데이타는 양자화기(405)로 보내진다. 이 양자화기(405)로부터의 양자화 데이타는 예를 들면 하프만 부호화나 런렝스 부호화 등의 가변장 부호화 처리를 하는 가변장 부호화 회로(406) 및 버퍼(407)를 거쳐서 부호화 데이타로서 출력된다. 또한, 이 실시예 2에서는, 버퍼(407)의 오버플로를 방지하기 위해, 후술하는 버퍼 감시회로(1017)는 이 오버플로를 방지하기 위한 신호(오버플로 OVF)를 상기 양자화기(405)에 피이드백하고 있다.
또한, 상기 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군(411 내지 414)에는, 상기 양자화기(405)로부터의 양자화 데이타가, 이 양자화기(405)에서의 양자화 처리의 역양자화 처리를 하는 역양자화기(408)와 상기 DCT 회로(404)에서의 DCT 처리의 역 DCT 처리를 행하는 역 DCT 회로(409)를 거쳐, 또한 가산기(410) 및 선택기(417)를 거친 데이타가 공급되도록 되어있다. 상기 가산기(410)에서는, 상기 역 DCT 회로(408)의 출력과 이 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군(411 내지 214)의 출력과의 가산이 된다.
한편, 상기 매크로블록 단위로 출력된 화상 데이타는 움직임 검출회로(402)에 전송된다. 상기 움직임 검출회로(402)는, 매크로블록 단위로 화상간의 움직임 벡터와 각 화소의 절대값 차분합을 검출하고, 이들의 데이타(화상간의 움직임 벡터의 데이타와 절대값 차분합의 데이타)를 출력한다. 절대값 차분합의 데이타는 움직임 예측모드 결정회로(418)에 전송된다.
여기에서, 본 실시예에 있어서 움직임 예측모드 결정회로(418)에서의 움직임 예측모드 결정방법에 대해서, 그 한 예를 설명한다.
이 실시예 2에 있어서 상술한 실시예 1에서 사용한 제10도에 있어서 프레임 D은, 시간적으로 뒤(과거)에 있는 프레임(A)으로부터 예측되는 모드가 채용된다.
또한, 프레임 B 및 프레임 C는, 시간적으로 뒤(과거)에 있는 프레임 A과, 시간적으로 앞(미래)에 있는 프레임 D으로부터 다음의 3 가지 방법으로 예측할 수가 있다.
(1) 앞 프레임으로부터의 예측모드
(2) 앞뒤 양프레임으로부터의 선형예측모드(앞 프레임으로부터의 참조마크로 블록과 뒤프레임으로부터의 참조 매크로블록을 1 화소마다 선형연산(예를 들면 평균치 계산)을 한다).
(3) 뒤프레임으로부터의 예측모드
이때의 선택방법은, 상술한 제6도와 같다.
또한, 본 실시예의 상기 예측기(415)에도 움직임 예측모드 판정회로(418)로부터의 예측모드 PMC와 움직임 벡터 MV가 공급되고, 상기 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군(411 내지 514)에도 판독 어드레스 발생회로(1016)로부터의 판독 어드레스가 공급된다. 따라서, 이 움직임 보상기가 부착된 필드 메모리군(411 내지 414)에서는, 상기 움직임 예측에 있어서 예측모드 PMC와 상기 움직임 벡터 MV을 사용한 움직임 보상이 행해진다.
여기에서, 이 실시예 2에서는, 어떤 프레임에 있어서 프레임내 부호화를 하거나(I 픽쳐), 전방향 예측부호화를 하거나(P 픽쳐), 양방향 예측부호화를 하거나(B 픽쳐)의 판단은, 픽쳐·코딩·타이프(picture_coding_type) 발생회로(420)에서 행해진다. 또한, 1 픽쳐 및 P 픽쳐의 간격은, 예를 들면 같은 간격으로 초기치에 의해 설정이 된다. 예를 들면, 1 픽쳐는 154 프레임에 1 장으로, 전방향 예측은 3프레임의 간격으로 행해진다. 그 사이의 2프레임은 B픽쳐로 한다. 또한, I 픽쳐의 간격 및 전방향 예측의 간격은 임의의 값을 취할 수 있다.
이 픽쳐·코딩·타이프 발생회로(420)로부터의 picture_coding_type는 움직임 예측모드 결정회로(418), 블록화 회로(401), 가변장 부호화기(406), 및 템포럴·레퍼런스(temporal_reference) 발생회로(421)에 출력된다.
상기 템포럴·레퍼런스 발생회로(421)는, 프레임의 GOP 내에서의 표시순서를 나타내는 temporal_reference를 출력한다. 이 temporal_reference는 가변장 부호화기(406)로 출력 된다.
다음에, 본 실시예의 가변장 부호화기(406)에 대해서 설명을 한다.
상기 가변장 부호화기(406)는, 또한 부호화 화상 데이타로 헤더 정보를 첨가시킨다. 이 부호화 화상 데이타에 헤더정보가 부가된 것이 상기 미디어(108)에 기록되게 된다.
여기에서, 2-3 풀다운된 비디오 신호를 24㎐에 재변환하여 부호화하는 경우, 상기 미디어(108(109))에 대한 상기 헤더 정보의 기록 방법에는 2 가지의 기록방법이 고려된다.
하나의 방법은 재생하는 경우에 어느 프레임의 어느 필드를 반복해서 출력하는가를 표시하는 플래그를 기록하여 두는 방법이고, 또 하나의 방법은 그와 같은 플래그를 기록하지 않고, 복호화 장치가 출력할 때에 독자적으로 3-2 풀다운을 행하고 60㎐로 변환하는 방법이다.
다음에, 어느 필드를 반복해서 출력할 것인가를 도시하는 플래그를 기록하는 경우에 대해서 설명한다.
[제0의 기록방법]
상기 2-3 풀다운 검출회로(102)에서 출력되는 상기 필드 변경신호 FMC는 어느 프레임을 3 필드로서 출력할 것인가를 표시하고 있다. 따라서, 이 신호(플래그) FMC를 픽쳐 헤더에 부가해서 기록한다. 복호화 장치는 이 FMC를 참조하여 레이트 변환하도록 되어있다. 여기에서, 상술한 FMC가 0 인 경우, 그 프레임은 2 필드 표시된다. 또한, 상기 FMC가 1 인 경우, 그 프레임은 3 필드 출력되도록 된다. 또한, 상기 FMC는 픽쳐 헤더의 picture_extension 중에 기록된다.
[제1의 기록방법]
MPEG2 에 있어서, 화상 시퀀스의 선두에 위치하는 후술하는 시퀀스 헤더에는, 그 시퀀스가 논인터레이스 화상임을 표시하는 플래그(non_interlaced_sequence) 및 픽쳐 레이트(frame-rate)가 기록되어 있다. 따라서, 가변장 부호화기(406)는 frame_rate를 24㎐ 또는 23.976㎐로 설정하고, non_interlaced_sequence를 0으로 설정한다.
다음에, 어느 필드를 반복하여 표시하는가를 표시하는 플래그에 있어서는, 이것은 레이트 변환회로(103)에서 입력되는 플래그 DSO, DFN을 사용한다. 이 DSO(top_field_first) 및 DFN(number_of_field_displayed_code)를 픽쳐 헤더에 기록하도록 한다. 여기에서, DSO=1인 때는, 제1필드를 먼저 표시한다. 또한 DSO=0인 때는, 제2필드를 먼저 표시한다. 또한 DFN=0인 때는, 2 필드표시를 한다. 또한 DFN=1인 때는, 3 필드표시를 한다.
다음에 복호화 장치가 자동으로 3-2 풀다운 행하는 경우에 대해서 설명을 한다.
[제2의 기록방법]
이 경우, non-interlaced_sequence를 1로 설정하고, frame_rate를 24㎐ 또는 23.976㎐로 설정한다. top_field_ first는 이 경우, 항상 0으로 설정된다. 또한, number_of_ field_displayed_code는 항상 0으로 설정된다. 이 경우, 후술하는 복호화 장치의 레이트 변환회로에 의해 자동으로 3-2 풀다운이 행해지게 된다.
여기에서, 표 1에 MPEG2의 신택스(syntax)를 표시한다. 표 2, 표 3은 상기 시퀀스 헤더를 표시한다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
또한, frame_rate는 4 비트의 플래그로, 표 4에 그것의 플래그의 내용을 표시한다. 여기에서 non_interlaced_sequence가 0인 경우(인터레이스 화상) frame_rate는 1 초간의 프레임수를 나타내고 있다. non_interlaced_sequence가 1인 경우(프로그레시브 화상), frame_rate는 1 초간의 프로그레시브 화상의 수를 표시한다.
[표 4]
또한, vbv_buffer_size는 10 비트의 플래그로 vbv_buffer_size의 LSB(최하위 비트)측 10 비트를 나타내고 있다. VBV 버퍼 싸이즈는 18 비트의 정수로 나타내어진다. LSB(최하위 비트)측의 10 비트는 vbv_buffer_size로 MSB(최상위 비트)측의 8 비트는 sequence_extension 내의 vbv_buffer_sixte_extension으로 나타내어진다. 이 18 비트의 정수는 시퀀스를 디코드하기 위해 필요한 VBV 버퍼 싸이즈를 표시하고 있다. VBV에 관해서는 MPEG2-Working Draft 또는 TestModel의 Annex C 에 기재되어 있다. 이것은 다음의 식으로 정의된다.
B = 16 * 1024 * vbv_buffer_size
또한, 이식의 B는 시퀀스를 디코드하기 위해 최저한 필요한 VBV 버퍼 싸이즈를 비트단위로 나타낸 것이다.
또한 non_interlaced_sequence는 1 비트의 플래그이다. 이것이 “1”로 설정되어 있는 경우 비디오 시퀀스는 프로그레시브 화상만을 포함하고 있다.
다음에, 표 5, 표 6 은 픽쳐 헤더를 표시한다.
[표 5]
[표 6]
또한, temporal_reference는 10 비트의 플래그로, 픽쳐의 표시순서를 나타낸다. 이것은 픽쳐의 카운터로 화상이 입력되는 때마다 1 개씩 증가하는 값을 1024로 나눈 나머지로 나타낸다. 각각의 GOP로, 화상의 표시순서로 가장 최초의 화상으로 temporal_reference는 0으로 리셋트된다. 또한 프레임 Field coding에 의해 2 장으로 분할되어 있는 경우 2 장의 필드에 대한 temporal_reference는 같은 값이다.
picture_coding_type는 3 비트의 플래그로 화상 부호화 타이프의 식별자이고, 화상내부호화(I 픽쳐) 전방예측(P 픽쳐) 양방향예측(B 픽쳐), 화상내 부호화의 DC 성분만(D 픽쳐)이 있고, 이것을 표 7에 표시한다. D 픽쳐는 다른 타이프의 화상과 공존해서 비디오 시퀀스내에 출현해서는 안 된다.
[표 7]
또한, vbv_delay는 16 비트의 플래그로 고정 레이트 부호화의 경우, vbv_delay는 디코더의 복호 개시의 경우에 있어서 버퍼 점유율의 초기치를 설정하기 위해 사용된다.
이에 따라, 디코더 버퍼의 오버플로나 언더플로를 회피할 수가 있다. vbv_delay는 목표 비트 레이트 R에 있어서, VBV 버퍼가 공백상태에서 정확한 버퍼 점유율로 될 때까지의 지연시간으로 지정된다. 이후 VBV 버퍼에서 최초의 화상 데이타가 추출된다. vbv_delay는 YBV가 최초의 picture_start_code의 최후의 1 바이트를 수취한 곳으로부터 90㎐의 시스템 클럭을 단위로 하여 계측한 지연량이다.
이것은 다음의 식으로 나타내어진다.
vbv_delay = 90000 * B_n/R
또한, n > 0로, B_n은 픽쳐 n의 앞에 붙은 GOP 헤더 및 시퀀스 헤더를 제외하고 픽쳐 n가 버퍼내에 있는 상태에서의 VBV 버퍼 점유율이다. 또한, R 은 시퀀스 헤더내의 bit_rate로 표시되는 비트 레이트이다.
또한, picture_structure는 2 비트의 플래그로 Frame structure와 Field structure를 절환하기 위한 식별자이다. 표 8에 그 내용을 표시한다.
[표 8]
또한, top_field_first는 1 비트의 플래그로, 이 비트의 의미는 픽쳐 트랙처에 의존한다. 프레임 픽쳐에서는, top_field_first가 “1”로 설정되어 있는 것은, 프레임내의 top_field_first이 앞에 표시되는 필드에 대응하는 것을 표시하고 있다. 역으로, “0”에 설정되어 있는 경우, 프레임내의 bottom_field가 먼저 표시되는 필드임을 표시한다. 또한 필드 스트럭쳐 픽쳐(non_interlaced_sequence이 “1”로 설정된 프로그레시브 화상도 포함한다), top_field_first는 항상 0으로 설정된다.
number_of_field_displayed_code는 1 비트의 플래그로, 이 비트가 “1”로 설정된 경우, 프레임은 3 필드로서 표시된다. “0”으로 설정된 경우 프레임은 2 필드로서 표시된다. 필드 픽쳐 및 non_interlaced_sequence 가 “1”로 설정된 프로그레시브 화상의 경우, “0”으로 설정되지 않으면 안 된다. 2 장의 필드 픽쳐로 구성되는 프레임은 항상 2 필드로서 표시된다.
여기에서, 상기 버퍼 감시회로(1017)에 있어서 버퍼 제어에 대해서 제13도, 제14도, 제15도를 사용하여 설명한다.
먼저, 제15도에 있어서 본 실시예의 버퍼 감시회로(1017)에서는 비트 스트림이 디코드될 때에, 코드버퍼(802)(제12도의 버퍼(407)에 대응함)를 오버플로 또는 언더플로를 일으키지 않도록 인코더(801)(예를 들면 제12도의 양자화기(405)에 대응함)측에서, 디코더(805)(예를 들면 후술하는 제18도의 역양자화기(703)에 대응함)가 갖는 코드버퍼(804)(후술하는 제18도의 버퍼(701)에 대응함)와 동일한 용량을 갖는 가상버퍼(811)를 생각하여, 이 가상버퍼(811)에 발생 비트 스트림을 입력하여 이 가상버퍼(811)의 점유량을 감시함으로써 비트 할당의 제어를 하도록 하고 있다. 또한, 픽쳐 헤더에 기록되어있는 vbv_delay는, 디코더(801)가 비트를 코드버퍼에서 판독할 때의 타이밍을 표시하고 있다.
여기에서, 비디오 비트 스트림은 다음의 VBV(Video buffering verifier) 조건을 만족시키지 않으면 안 된다.
상기 VBV는, 인코더(801)의 출력에 접속되는 개념적인 의사 복호기이다. 부호화된 데이타는 고정 레이트로 버퍼(802)에 축적된다. 또한, 부호화된 데이타는 다음에 표시하는 바와 같이 버퍼(802)에서 추출된다. 이것은 인코더(801)가 VBV 버퍼(802)를 오버플로 및 언더플로를 일으키지 않도록 데이타의 발생량을 제어하는 것을 의미한다.
즉,
(1) VBV 및 비디오 인코더는 같은 픽쳐 레이트 및 같은 클럭 주파수로 동기해서 동작한다.
(2) VBV는 예를 들면 싸이즈 B의 수신버퍼이고, 싸이즈 B는 sequence_header의 vbv_buffer_size 및 sequence_ header_extension의 vbv_buffer_size_extension으로 부여된다.
(3) VBV는, 최초는 공백으로, vbv_delay의 시간으로 판독할 수 있는 데이타량이 축적된다.
(4) VBV는 부호화 전송되는 모든 픽쳐에 적용된다. 버퍼내에 쌓인 모든 데이타는 픽쳐 단위로 즉석에서 제거된다. 시퀀스 헤더내의 picture_structure 및 픽쳐 헤더의 number_of_ field_displayed_code에 대응한 어떤 시각 t 후에 이 픽쳐에 대응하는 버퍼내에 쌓인 모든 데이타는 픽쳐 단위로 즉석에서 제거된다. t는 다음과 같이 정의된다.
t = field_count/(field_per_picture * P)
단, field_per_picture = 2(picture_structure = 11인 때, 즉 프레임 스트럭쳐인 때) 또는 field_per_picture = 1(picture_structure 가 그 밖의 값을 취할 때)인 때, p=1 초당의 픽쳐수 field_count는 number_of_field_displayed_code가 표시하는 필드 표시의 회수 어떤 픽쳐에 붙어있는 시퀀스 헤더 및 GOP 헤더는 그 픽쳐와 동시에 제거된다. VBV는 소정의 데이타가 제거되기 전과 후에 대해서 체크된다. 이 경우, 버퍼 점유율이 0에서 B 비트사이에 있는 것을 확인한다.
다음에 복호화 장치가 자동으로 3-2 풀다운을 하는 경우에 대해서 설명한다.
[제2의 기록방법]
이 경우, number_of_field_displayed_code는 기록되어 있지 않으나, 복호화 장치는 자동적으로 3-2 풀다운을 행하여, 표시를 한다. 이 경우, 제13도에 도시하는 바와 같이 부호화시의 1 초당의 픽쳐수와 복호시의 1 초당의 픽쳐수가 다르기 때문에, 상기 VBV 조건이 성립하지 않게 된다.(오버플로 또는 언더플로를 일으키는 가능성이 있다). 따라서 이 경우의 제2의 기록방법으로 미디어에 기록하는 경우, 상기 방법에 대응하는 대책을 부호화시에 행할 필요가 있다.
상기 제2의 기록방법에서 기록하는 경우의 조건은,
(1) 버퍼용량 B 는 sequence_header에 기록되어 있는 실제의 버퍼 싸이즈 vbv_buffer_size 4/5로 한다(4/5는 부호화, 복호화시의 프레임 레이트의 비(比)에 해당한다).
(2) 제13도, 제14도에 도시하는 바와 같이, 시퀀스의 1 프레임째를 3 필드로 출력하는 경우, 또한, 2 필드를 출력하는 경우의 쌍방에 대응하도록, vbv_delay를 설정한다.
여기에서, 제13도, 제14도에 대해서 설명한다. 도면중의 평행선의 폭이 버퍼 싸이즈이고, 계단형상의 선은, 인코더(801)가 Picture_period 마다 1 프레임 몫의 비트를 VBV 버퍼(802)에 건너지른 모양을 표시하고 있다. 도면중의 평행선의 경사는 비트 레이트를 나타내고 있다. VBV는 계단형상의 선이 평행선사이에 있도록 하는 버퍼제어이다.
제2의 기록방법으로 기록한 경우, 점선의 폭은 버퍼 용량 B(vbv_buffer_size 4/5)를 표시하고 있다. 이때, 점선과 실선의 중앙이 모두 일치하도록 버퍼제어를 한다.
이와 같이, 버퍼 감시회로(1017)에 의해 부호화시에 가상 버퍼의 용량을 실제의 버퍼보다도 적게 설정함으로써 복호시에 있어서도 손상을 일으키지 않도록 할 수가 있다.
다음에, 실시예 2에 있어서 복호기(112)의 구성 블록도를 제16도에 도시한다. 또한, 이 제16도로 상술한 제7도와 대응하는 구성요소에는 동일한 지시부호를 붙이고 있다.
이 제16도에 있어서, 복호기(112)의 입력신호는, 버퍼(701)에 일시 축적된다. 다음에, 역가변장 부호화기(702)에 의해 부호화 비트 스트림에서 꺼낸 정보에 따라서 블록마다 역양자화기(703)에 의해 역양자화된 후, 역 DCT 회로(704)는 제12도의 부호기에 있어서 양자화기(405), DCT 회로(504)와 상보적인 구성으로 된다.
예측기(711)는 이들 블록마다 처리된 역 DCT의 출력으로부터, 화상을 재현하기 위한 것이다. 또한, 가변장 부호화기(702)는, 필드모드 변경신호 FMC를 복호하고, 제거된 필드인 경우에는 중복해야할 필드로부터 화상을 복제하여 필드를 재구성하고 선택기(706)로부터 화상신호로서 출력한다.
다음에, 상기 실시예 2에 있어서 복호화 장치의 레이트 변환회로(113)에 대해서 설명을 한다.
상기 레이트 변환회로(113)의 구성 블록도를 제17도에 표시한다.
이 제17도에 있어서, 상기 역가변장 부호화기(702)에 의해 비트 스트림에서 들어내어진 플래그 2FMC 도는 non_interlaced_sequence, frame_rate, top_filed_first, number_ of_field_displayed_code는, 이 레이트 변환회로(113)에 입력된다. 레이트 변환회로(113)는 이들의 플래그 정보에 의해 프레임 레이트의 변환을 행한다.
이 레이트 변환회로(113)는 구체적으로는 어드레스 콘트롤러(152)에 의해 구성된다. 따라서, 이 레이트 변환회로(113)는, 상기 플래그를 참조하여 복호기(112)중의 선택기가 부착된 필드 메모리군(151)에 판독 어드레스를 보내 소정의 필드 데이타를 이 필드 메모리군(151)에서 판독시켜서 출력시킨다.
여기에서, 상기 제0의 기록방법으로 비트 스트림이 기록되어 있는 경우에 대해서 동작을 설명한다.
픽쳐 헤더에 기록되어 있는 FMC를 받으면, 복호기(112)는 그 프레임을 3 필드 출력한다. 그 밖의 경우는 2필드 출력을 한다. 시퀀스중의 최초의 프레임의 FMC가 0인 경우 그 프레임은 상기 제10도의 프레임 A 와 같이 출력된다. 또한 시퀀스중의 최초의 프레임의 FMC가 0인 경우, 그 프레임은 상기한 제10도의 프레임 A와 같이 출력된다. 또한 시퀀스중 제10도의 프레임 B와 같이 출력된다. 그 이후는 제10도와 같이 변환되어간다.
다음에, 상기 제1의 기록 방법으로 비트 스트림이 기록되어 있는 경우에 대해서 동작을 설명한다.
non_interlaced_sequence가 0에서 frame_rate가 24㎐ 또는 23.976㎐의 경우, 그 비트 스트림은 제1의 방법으로 기록되어 있는 것을 알 수 있다. 이 경우, 레이트 변환회로(113)는 제10도와 같이 3-2 풀다운을 한다. 이 경우, 원화상과 같은 필드가 반복되는 보증은 없다.
다음에, 상기 제2의 기록방법으로 비트 스트림이 기록되어 있는 경우에 대해서 동작을 설명한다.
non_interlaced_sequence가 1에서 frame_rate이 24㎐ 또는 그 3.976㎐의 경우, 그 비트 스트림은 제2의 방법으로 기록되어 있음을 알 수 있다. 이 경우, top_field_first 및 number_of_field_displayed_code로부터, 어느 필드를 중복해서 출력하는 것인가 알수 있다. 제11도에 출력의 방법을 도시한다. 이 경우, 원화상과 같은 필드가 중복해서 출력된다.
최후에, 본 발명 실시예의 비디오 신호 기록미디어(108,109)는 상술한 바와 같은 부호화 장치에 의해 부호화된 신호가 기록되는 것이다. 즉, 24㎐의 필름소스를 텔레시네 변환하여 얻어진 60㎐의 필드 단위의 비디오 신호에서 상기 텔레시네 변환시에 중복된 필드를 검출하고, 상기 비디오 신호에서 상기 중복필드를 제거하여, 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하고, 상기 논인터레이스 비디오 신호를 부호화하여 생성된 부호화 데이타가 기록되어 있는 것이다. 여기에서, 이 비디오 신호 기록 미디어에는, 중복 필드의 제거에 관련한 데이타로서 적어도 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호(FMC)와 텔레시네 변환 레이트 정보(non_interlaced_ sequence 및 frame_rate)와, 표시 필드수를 지시하는 신호(number_of_field_displayed_code)를 포함한다.
또한, 이 기록 미디어로서는, 예를 들면, 디스크 형상기록 매체(광 디스크, 기록이 가능한 광디스크, 하드디스크 등)이나, 테이프 형상 기록매체, 반도체 메모리, IC 카드 등을 예로 들 수가 있다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 텔레시네 변환된 60㎐의 필드를 단위로 하는 비디오 신호에서 중복되는 필드를 검출하고, 레이트 변환에 의해 중복되는 필드를 제거한 후, 24㎐의 프레임을 단위로 하는 신호로 변환함으로서, 화상압축의 효율을 향상시킬 수가 있게 된다.
또한, 본 발명의 비디오 신호 기록 미디어에 있어서는, 이 부호화 데이터를 기록함으로써 기록용량의 유효한 이용을 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 부호화 데이타를 복호화 하는 복호화 방법 및 장치에 의하면 양호한 화상을 얻을 수가 있게 된다.

Claims (14)

  1. 24㎐의 필름소스를 텔레시네 변환하여 얻어진 60㎐의 필드 단위의 비디오 신호를 부호화하는 비디오 신호 부호화 방법에 있어서, 상기 비디오 신호에서 상기 텔레시네 변환시에 중복된 필드를 검출하고, 상기 비디오 신호에서 상기 중복 필드를 제거하여, 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하고, 상기 논인터레이스 비디오 신호를 부호화하여 부호화 데이타를 생성하고, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 부호화하여, 상기 부호화 데이타에 부가하고, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 텔레시네 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드수를 지시하는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부호화 데이타는, 상기 비디오 신호를 직교변환하고, 이 직교변환한 데이타를 국부 복호하고, 움직임 보상예측하여 생성하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 부호화에서 사용되는 버퍼의 텔레시네 변환 레이트에 대응하는 싸이즈의 버퍼용량을 가정하여 버퍼 레이트를 제어하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 방법.
  5. 소정의 부호화 방법에 의해 부호화된 데이타를 복호화하는 비디오 신호 복호화 방법에 있어서, 상기 부호화 데이타와 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 수신하여, 분리하고, 상기 부호화 데이타를 복호하여 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하고, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타에 의거해서 상기 논인터레이스 비디오 신호를 60㎐의 필드 단위의 화상으로 레이트 변환하고, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 복호화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드 수를 지시하는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 복호화 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 논인터레이스 비디오 신호는, 상기 부호화 데이타가 역직교 변환되고, 이 역직교 변환된 데이타가 움직임 보상 예측되어 생성되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 복호화 방법.
  8. 24㎐의 필름 소스를 텔레시네 변환하여 얻어진 60㎐의 필드 단위의 비디오 신호를 부호화하는 비디오 신호 부호화 장치에 있어서, 상기 비디오 신호에서 상기 텔레시네 변환시에 중복된 필드를 검출하는 중복필드 검출 수단과, 상기 비디오 신호에서 상기 검출된 중복 필드를 제거하여, 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하는 논인터레이스 비디오 신호 생성 수단과, 상기 논인터레이스 비디오 신호를 부호화하여 부호화 데이타를 생성하는 부호화 수단을 구비하고 상기 부호화 수단은, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 부호화하여, 상기 부호화 데이타에 부가하고, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 텔레시네 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드 수를 지시하는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 부호화 수단은 적어도, 상기 비디오 신호를 직교 변환하는 직교 변환 수단과, 상기 직교 변환된 데이타를 국부 복호하는 국부 복호 수단과, 상기 국부 복호된 데이타를 사용하여 움직임 보상 예측을 행하는 움직임 보상 예측 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 부호화 수단은, 실제의 버퍼의 텔레시네 변환 레이트에 대응하는 싸이즈의 버퍼 용량을 가정해서 버퍼 레이트를 제어하는 버퍼 레이트 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 부호화 장치.
  12. 소정의 부호화 방법에 의해 부호화된 데이타를 복호화 하는 비디오 신호 복호화 장치에 있어서, 상기 부호화 데이타와 중복 필드의 제거에 관련한 데이타를 수신하여, 분리하는 수신 분리 수단과, 상기 부호화 데이타를 복호하여 24㎐의 논인터레이스 비디오 신호를 생성하는 복호화 수단과, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타에 의거해서 상기 논인터레이스 비디오 신호를 60㎐의 필드 단위의 화상으로 레이트 변환하는 레이트 변환 수단을 구비하며, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도, 상기 중복 필드의 제거를 지시하는 신호와 텔레시네 변환 레이트 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 복호화 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 중복 필드의 제거에 관련한 데이타는, 적어도 변환 레이트 정보와 필드의 출력순서를 지시하는 신호와 표시 필드 수를 지시하는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 복호화 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 복호화 수단은, 적어도, 상기 부호화 데이타를 역직교 변환하는 역직교 변환 수단과, 상기 역직교 변환된 데이타를 사용하여 움직임 보상 예측을 하는 움직임 보상 예측 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 복호화 장치.
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