KR100298448B1 - Proceessing apparatus for moving image - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동화상 처리장치에 대한 것으로, 특히 어뎁티브 디지털 필터를 사용하여 인코딩된 내용을 그대로 복원시키고 복원에 필요한 여러 가지 절차를 간소화시키는데 적당한 동화상 처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a moving image processing apparatus, and more particularly, to a moving image processing apparatus suitable for restoring an encoded content using an adaptive digital filter as it is and simplifying various procedures required for the restoration.
먼저, 상기 어뎁티브 디지털 필터는 디지털 가산기와 승산기 및 단위 지연 소자를 기본적 구성 요소로하여 시간축상이나 진폭축상에서도 이산적인 값을 갖는 입력신호에 대하여 어떤 연산을 하고, 마찬가지로 이산적인 출력 신호도 얻을 수 있는 필터이다.First of all, the adaptive digital filter uses a digital adder, a multiplier, and a unit delay element as a basic component to perform an operation on an input signal having discrete values on a time axis or an amplitude axis, and similarly obtain a discrete output signal. Filter.
현재 영상, 음성 그리고 데이터 등을 통합하여 얼마니 효율적으로 처리하고 재 가공할 수 있는지가 멀티-미디어(Multi-media) 시대의 핵심 기술이 되고 있다.Nowadays, the integration of video, audio and data, and how efficiently it can be processed and reprocessed, has become a key technology in the multi-media era.
이러한 이유로 MPEG(Moving Picture Experts Group)을 포함한 영상 압축 및 복원 기술은 멀티-미디어 시대의 핵심 기술이 되고 있고, DVD 및 향후 디지털 TV 등의 표준으로 자리잡고 있다.For this reason, image compression and decompression technologies, including the Moving Picture Experts Group (MPEG), have become a key technology in the multi-media era and are becoming the standard for DVD and future digital TV.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래 기술의 동화상 처리장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a moving picture processing apparatus of the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 종래 기술의 인코더를 나타낸 구성블럭도이고, 도 1b는 종래 기술의 디코더를 나타낸 구성블럭도이다.Figure 1a is a block diagram showing a conventional encoder, Figure 1b is a block diagram showing a decoder of the prior art.
먼저, 압축 영상을 나타내기 위한 인코더에 대하여 설명하면 다음과 같다.First, an encoder for representing a compressed image will be described.
종래 8 ×8화소에 입력된 영상을 압축 화상으로 출력하기 위한 인코더는 도 1a에 도시한 바와 같이 화상이 입력되면 화상의 상관관계를 이용하여 저주파수를 제거하고자 화상을 주파수 영역으로 변환하는 DCT(Discrete Cosine Transform)부(11)와, 상기 DCT부(11)에서 주파수영역으로 변환된 화상을 양자화 벡터로 양자화하여 데이터 양을 줄이기 위한 양자화부(12)와, 상기 양자화부(12)를 통하여 2차원화된 데이터를 1차원의 스트림(stream)으로 변환하여 지그재그 스캔하는 지그재그 스캔 처리부(13)와, 상기 지그재그 스캔처리부(13)를 통하여 1차원화된 데이터를 가변장부호화(Variable Length Coding : VLC)로 압축하는 가변장부호화부(14)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1A, an encoder for outputting an image input to an 8 × 8 pixel as a compressed image is a DCT (Discrete) which converts an image into a frequency domain to remove a low frequency by using the correlation of the image as shown in FIG. 1A. Cosine transform unit 11, a quantization unit 12 for reducing the amount of data by quantizing the image transformed from the DCT unit 11 into the frequency domain by a quantization vector, and two-dimensional through the quantization unit 12 A variable length coding (VLC) for zigzag scan processing unit 13 for converting the converted data into a one-dimensional stream and performing zigzag scan and the dimensionalized data through the zigzag scan processing unit 13. It consists of a variable length coding unit 14 to be compressed to.
다음에 상기 인코더에서 압축된 화상을 복원하기 위한 디코더는 도 1b에 도시한 바와 같이 압축 과정의 역순으로 행하여지도록 구성되는데, 인코더에서 압축된 영상을 가변장복호화하여 1차원화된 데이터로 변환시키는 가변장복호화부(15)와, 상기 가변장복호화부(15)에서 가변장복호화된 데이터를 역지그재그 스캔처리하여 2차원화된 데이터로 변환시키는 역지그재그 스캔처리부(16)와, 상기 역지그재그 스캔처리부(16)를 통하여 2차원화된 데이터를 역양자화하는 역양자화부(17)와, 상기 역양자화부(17)의 역양자화를 통하여 역DCT(inverse DCT)하여 디코딩된 영상을 출력하는 IDCT부(18)를 포함하여 구성된다.The decoder for restoring the image compressed by the encoder is configured to be performed in the reverse order of the compression process as shown in Fig. 1B, which is variable variable-decoded by the encoder and converted into one-dimensionalized data. A long zigzag scan processor 15, a reverse zigzag scan processor 16 which converts the variable long-decoded data into two-dimensionalized data by performing reverse zigzag scan processing on the variable long coded decoder 15, and the reverse zigzag scan processor An inverse quantization unit 17 for inverse quantization of the two-dimensionalized data through 16 and an IDCT unit for outputting a decoded image by inverse DCT through inverse quantization of the inverse quantization unit 17; 18).
상기와 같은 구성을 갖는 종래 기술의 동화상 처리장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the moving image processing apparatus of the related art having the above configuration will be described below.
먼저, 인코더를 통한 압축은 원 영상을 받으면 원 영상의 상관관계를 이용하여 저주파수를 제거하기 위해서 화상을 주파수 영역으로 변환하기 위하여 DCT를 실시한다.First, compression through an encoder performs a DCT to convert an image into a frequency domain in order to remove low frequencies by using the correlation of the original image.
다음에 이와 같이 주파수 영역으로 변환된 것을 양자화 테이블(도면에는 도시하지 않음)을 통하여 양자화 벡터로 양자화하여 데이터 양을 줄인다. 그리고 이렇게 양자화된 2차원 데이터를 지그재그 스캔으로 1차원화한 후에 가변장부호화로 압축하고, 허프만 코딩과 같이 엔트로피 코딩하여 최종으로 압축된 영상을 얻어 전송한다.Next, the transformed frequency domain is quantized into a quantization vector through a quantization table (not shown) to reduce the amount of data. The quantized two-dimensional data is one-dimensionalized by a zigzag scan and then compressed by variable-length encoding, and entropy-coded like Huffman coding to obtain and transmit a final compressed image.
다음에 압축된 영상을 받아 복원하여 출력하는 것은 압축과정의 역순으로 행하면 되는데 먼저 압축된 데이터를 가변장복호화하고, 역 VLC하고, 이후에 역지그재그스캔하여 2차원 데이터로 만든 후에 역양자화를 통하여 역DCT로 디코딩된 영상을 출력한다.The restoring and outputting of the compressed image is performed in the reverse order of the compression process. First, the variable data is decoded by variable length decoding, inverse VLC, and then reverse zigzag scan to make two-dimensional data. Outputs a video decoded by DCT.
그러나 상기와 같은 종래 기술의 동화상 처리장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the above-described moving picture processing apparatus of the prior art has the following problems.
즉, 디코딩 부분도 인코딩 부분과 마찬가지로 모든 것을 하드 와이어(Hard wired) 방식으로 구현하기 때문에 면적이 커지고, 구현하는데 많은 시간이 필요하다. 또한, 여러 알고니즘을 사용하는 경우에는 그 모든 경우에 대해서도 다 생각하여야 하기 때문에 그 한계성이 있다.In other words, since the decoding part implements everything in a hard wired manner like the encoding part, the area becomes large and requires a lot of time to implement. In addition, there are limitations when using various algorithms because all of them must be considered.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 기존의 하드 와이로 구현된 디코딩 칩(Decoding Chip)을 어뎁티브 디지털 필터(Adaptive Digital Filter)를 이용하여 면적의 축적으로 가져오고 다양한 알고니즘으로 구현된 인코드 비트스트림(Encoded Bit stream)에 대응시키고, 또한 기존의 인코딩되어진 내용을 그대로 복원시키고, 복원시키는데 필요한 여러 가지 절차를 간소화시키도록 한 동화상 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the decoding chip (Decoding Chip) implemented by the existing hard-wire (Adaptive Digital Filter) by using an adaptive digital filter (scale) to bring the area of the various algorithms It is an object of the present invention to provide a moving picture processing apparatus that corresponds to an implemented encoded bit stream and also simplifies various procedures required for restoring and restoring an existing encoded content.
도 1a는 종래 기술의 인코더를 나타낸 구성블럭도Figure 1a is a block diagram showing a conventional encoder
도 1b는 종래 기술의 디코더를 나타낸 구성블럭도Figure 1b is a block diagram showing a decoder of the prior art
도 2a는 본 발명에 의한 인코더를 나타낸 구성블럭도Figure 2a is a block diagram showing an encoder according to the present invention
도 2b는 본 발명에 의한 디코더를 나타낸 구성블럭도2b is a block diagram showing a decoder according to the present invention
도 3은 본 발명에 의한 인코더의 DCT부와 양자화부를 상세하게 나타낸 구성블럭도Figure 3 is a block diagram showing in detail the DCT unit and the quantization unit of the encoder according to the present invention
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : DCT부 22 : 양자화부21: DCT unit 22: quantization unit
23,30 : 어뎁티브 디지털 필터부 24 : 비교부23,30: adaptive digital filter unit 24: comparison unit
25 : 인버터부 26 : 지그재그 스캔처리부25: inverter unit 26: zigzag scan processing unit
27 : 가변장부호화부 28 : 가변장복호화부27: variable length coder 28: variable length coder
29 : 역지그재그 스캔처리부29: reverse zigzag scan processing unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 동화상 처리장치는 원 영상이 입력되면 원 영상의 상관관계를 이용하여 저주파수를 제거하고자 원 영상을 주파수 영역으로 변환하는 DCT부와, 상기 DCT부에서 주파수영역으로 변환된 영상을 양자화 벡터로 양자화하여 데이터양을 줄이기 위한 양자화부와, 상기 원 영상의 계수를 들어오는 값에 따라 원하는 값의 결과와 일치하도록 계수를 가변시키는 어뎁티브 디지털 필터부와, 상기 양자화부를 거쳐나온 값과 상기 어뎁티브 디지털 필터부를 거쳐나온 계수 값을 비교하여 두 값에 오차가 발생할 때 오차 값을 다시 어뎁티브 디지털 필터부로 보내고 두 값이 일치할 때 그 계수 값을 출력하는 비교부와, 상기 비교부에서 일치된 계수 값을 반전시키어 출력하는 인버터부와, 상기 양자화부를 통하여 2차원화된 데이터를 1차원의 스트림으로 변환하도록 지그재그 스캔하는 지그재그 스캔처리부와, 상기 지그재그 스캔처리부를 통하여 1차원화된 데이터를 가변장부호화로 압축하는 가변장부호화부와, 상기 압축된 데이터를 가변장복호화하여 1차원화된 데이터로 변환시키는 가변장복호화부와, 상기 가변장복호화된 데이터를 역지그재그 스캔처리하여 2차원화된 데이터로 변환시키는 역지그재그 스캔처리부와, 그리고 상기 역지그재그 스캔처리부를 통하여 2차원화된 데이터와 상기 인버터에 의해 반전된 계수 값을 받아 상기 어뎁티브 디지털 필터부를 통해 디코딩된 영상을 출력하는 것을 특징으로 한다.The moving picture processing apparatus according to the present invention for achieving the above object is a DCT unit for converting the original image into the frequency domain to remove the low frequency by using the correlation of the original image when the original image is input, and the frequency in the DCT unit A quantization unit for reducing the amount of data by quantizing the transformed image into a quantization vector, an adaptive digital filter unit for varying coefficients so as to match a result of a desired value according to an incoming value of the coefficients of the original image, and the quantization A comparison unit which compares the value passed through the unit with the coefficient value passed through the adaptive digital filter unit and sends an error value back to the adaptive digital filter unit when an error occurs in the two values and outputs the coefficient value when the two values match. An inverter unit for inverting and outputting a matched coefficient value in the comparison unit, and two-dimensional through the quantization unit A zig-zag scan processing unit for zigzag scanning to convert the converted data into a one-dimensional stream; A variable length decoding unit for converting the variable length decoded data into two-dimensionalized data by converting the variable length decoded data into two-dimensionalized data, and a reverse zigzag scan processing unit. And receiving the dimensioned data and the coefficient value inverted by the inverter and outputting a decoded image through the adaptive digital filter unit.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 동화상 처리장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a moving picture processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명에 의한 인코더를 나타낸 구성블럭도이고, 도 2b는 본 발명에 의한 디코더를 나타낸 구성블럭도이며, 도 3은 본 발명에 의한 인코더의 DCT부와 양자화부를 상세하게 나타낸 구성블럭도이다.FIG. 2A is a block diagram showing an encoder according to the present invention, FIG. 2B is a block diagram showing a decoder according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing the DCT and quantization parts of the encoder according to the present invention in detail. to be.
먼저, 8 ×8화소를 한 블록으로 하여 입력된 영상을 압축 화상으로 출력하기 위한 본 발명에 의한 인코더는 도 2a 및 도 3에 도시한 바와 같이 원 영상이 입력되면 원 영상의 상관관계를 이용하여 저주파수를 제거하고자 원 영상을 주파수 영역으로 변환하는 DCT(Discrete Cosine Transform)부(21)와, 상기 DCT부(21)에서 주파수영역으로 변환된 영상을 양자화 벡터로 양자화하여 데이터 양을 줄이기 위한 양자화부(22)와, 상기 원 영상의 계수를 들어오는 값에 따라 원하는 값의 결과와 일치하도록 계수를 가변시키는 어뎁티브 디지털 필터(Adaptive Digital Filter)부(23)와, 상기 양자화부(22)를 거쳐 나온 값(S)과 상기 어뎁티브 디지털 필터부(23)를 거쳐나온 계수 값(I)을 비교하여 두 값에 오차가 발생할 때 오차값(S-I=E)을 다시 어뎁티브 디지털 필터부(23)로 보내거나 두 값이 일치할 때 그 계수값(R)을 출력하는 비교부(24)와, 상기 비교부(24)에서 일치된 계수값(R)을 반전시키어 출력하는 인버터부(25)와, 상기 양자화부(22)를 통하여 2차원화된 데이터를 1차원의 스트림(stream)으로 변환하도록 지그재그 스캔하는 지그재그 스캔처리부(26)와, 상기 지그재그 스캔처리부(26)를 통하여 1차원화된 데이터를 가변장부호화로 압축하는 가변장부호화부(27)를 포함하여 구성된다.First, the encoder according to the present invention for outputting an input image with a 8 × 8 pixel as a block as a compressed image uses the correlation of the original image when the original image is input as shown in FIGS. 2A and 3. A DCT (Discrete Cosine Transform) unit 21 for transforming an original image into a frequency domain to remove low frequencies, and a quantization unit for quantizing an image transformed from the DCT unit 21 into a frequency domain by a quantization vector to reduce the amount of data. (22), an adaptive digital filter unit 23 for varying the coefficients to match the result of the desired value according to the incoming value of the coefficients of the original image, and the quantization unit 22. Comparing the value S and the coefficient value I passed through the adaptive digital filter unit 23, when an error occurs in the two values, the error value SI = E is returned to the adaptive digital filter unit 23. Send or get two values The comparator 24 for outputting the coefficient value R, the inverter unit 25 for inverting and outputting the coefficient value R matched by the comparator 24, and the quantization unit 22. The zigzag scan processing unit 26 performs a zigzag scan to convert two-dimensionalized data into a one-dimensional stream through the zigzag scan processing unit, and compresses the one-dimensionalized data by variable long coding through the zigzag scan processing unit 26. The variable length coding unit 27 is configured.
다음에 상기 인코더에서 압축된 압축 영상을 복원하기 위한 디코더는 도 2b에 도시한 바와 같이 압축과정의 역순으로 행하여지는데, 상기 인코더에서 압축된데이터를 가변장복호화하여 1차원화된 데이터로 변환시키는 가변장복호화부(28)와, 상기 가변장복호화된 데이터를 역지그재그 스캔처리하여 2차원화된 데이터로 변환시키는 역지그재그 스캔처리부(29)와, 상기 역지그재그 스캔처리부(29)를 통하여 2차원화된 데이터와 상기 인코더에서 인버터(25)에 의해 반전된 계수 값을 받아 디코딩된 영상을 출력하는 어뎁티브 디지털 필터부(30)를 포함하여 구성된다.Next, a decoder for restoring the compressed image compressed by the encoder is performed in the reverse order of the compression process as shown in FIG. 2B. The variable variable-decodes the compressed data in the encoder and converts the data into one-dimensionalized data. Two-dimensionalization through a long decoding decoder 28, a reverse zigzag scan processor 29 for converting the variable long-decoded data into two-dimensionalized data by reverse zigzag scan processing, and the reverse zigzag scan processor 29. And an adaptive digital filter unit 30 that receives the converted data and the coefficient value inverted by the inverter 25 and outputs a decoded image.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 인코더 및 디코더를 이용한 동화상 처리장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the video processing apparatus using the encoder and the decoder according to the present invention having the above configuration will be described below.
먼저 화상을 압축하기 위한 본 발명의 인코더에 의한 압축방법에 대하여 설명하면 원 영상을 받으면 원 영상의 상관관계를 이용하여 저주파수를 제거하기 위해서 화상을 주파수 영역으로 변환하는 DCT를 실시한다.First, a compression method by the encoder of the present invention for compressing an image will be described. When an original image is received, a DCT is performed to convert the image into a frequency domain in order to remove low frequencies using the correlation of the original image.
다음에 이와 같이 주파수 영역으로 변환된 것을 양자화 테이블(도면에는 도시하지 않음)을 통하여 양자화 벡터로 양자화 하여 데이터 양을 줄인다.Next, the transformed frequency domain is quantized into a quantization vector through a quantization table (not shown) to reduce the amount of data.
그리고 DCT와 양자화를 거쳐 나온 값(S)과 어뎁티브 디지털 필터의 값(I)을 비교하고, 어뎁티브 디지털 필터는 계속해서 학습하게 되고 이 학습으로 점차적으로 실제의 DCT와 양자화를 거쳐나온 값(S)과 같아지게 된다.The value S obtained through quantization is compared with the value I of the adaptive digital filter, and the adaptive digital filter continues to be learned. Becomes equal to S).
이때 만들어지는 어뎁티브 디지털 필터의 계수값(R)을 인버터에 의해 반전된 역계수를 디코더의 어뎁티브 디지털 필터로 보낸다.The inverse coefficient inverted by the inverter is sent to the adaptive digital filter of the decoder.
따라서 기존의 디코더가 안고 있는 IDCT와 역양자화를 간단하게 구현할 수 있고, 하나의 알고니즘을 맞춰져 있는 기존의 디코더는 인코더 알고니즘이 바뀌어 지더라도 어뎁티브 디지털 필터의 계수 값만 바꿈으로써 쉽게 구현된다.Therefore, IDCT and inverse quantization of existing decoders can be easily implemented, and existing decoders equipped with one algorithm can be easily implemented by changing only the coefficient values of the adaptive digital filter even if the encoder algorithm is changed.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 동화상 처리장치에 있어서 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the moving image processing apparatus according to the present invention has the following effects.
첫째, 어뎁티브 디지털 필터를 이용함으로써 기존의 디코더가 안고 있던 면적에 대해서 쉽게 축소할 수 있고 다양한 인코딩에 대해서도 쉽게 디코딩시킬 수 있다.First, by using the adaptive digital filter, it is possible to easily reduce the area of the existing decoder and to decode various encodings.
둘째, 기존의 인코딩 되어진 내용을 그대로 복원시킬 수 있으며, 복원시키는데 필요한 여러 가지 절차를 간소화시킬 수 있다.Second, the existing encoded contents can be restored as they are, and the various procedures required to restore them can be simplified.
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