KR100319734B1 - 화상신호의부호화방법및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 동기 코드 등의 오버 헤드 정보량을 그다지 증가시키지 않고 전송상의 에러에 의한 시각적 방해를 낮게 억제하는 것이다.

프레임 내 부호화와 프레임 간 부호화 양쪽을 이용해서 양쪽의 부호화시에 1프레임의 화상 신호를 복수의 데이타 세트로 구분하고, 상기 각 데이타 세트에 복호용 동기 코드를 부가하는 부호화 방법에 있어서, 프레임 내 부호화의 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어 A의 범위를 프레임 간 부호화의 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어 A의 범위보다 작게 설정한다.

Description

화상 신호의 부호화 방법 및 장치

본 발명은 화상 신호의 압축에 이용되는 화상 신호의 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

디지탈 화상 전송 시스템은 디지탈화 화상 신호를 압축해서 전송하고, 이 전승 신호를 수신한 후 신장시켜서 재생 화상을 얻는다. 상기 화상 신호의 압축시에는 프레임간의 상관을 이용해서 화상 신호를 압축시키는 프레임 간 부호화 방식이 일반적으로 이용되고 있다. 그러나, 이 방식만으로는 전송로 상에서 생긴 에러의 시간 방향의 전파를 스톱시킬 수 없기 때문에 이것을 스톱시키기 위해 일정 시간마다 프레임 내 부호화를 삽입하는 것이 일반적이다. 즉, 프레임 간 부호화를 주체로 하고 일정 시간마다 프레임 내 부호화를 배치한다. 예를 들면 제6도에 도시한 상태가 고려되며, 제6도에서 I프레임은 프레임 내 부호화이고, P프레임 및 B프레임은 모두 프레임 간 부호화이다. P프레임은 전의 I프레임 또는, P프레임으로부터 예측되며, B프레임은 전후의 I프레임 및 P프레임으로부터 예측되고, 다른 프레임의 예측에는 이용되지 않는다.

그리고, 양쪽의 부호화시에 1프레임의 화상 신호를 복수의 데이타 세트로 구분하고, 각 데이타 세트는 다른 데이타 세트에 의존하지 않고 독립해서 복호 가능하며, 해당 데이타 세트의 선두 검출이 되는 동기 코드를 부가해서 전승한다. 수신측에서는 동기 코드에 기초해서 각 데이타 세트 단위로 복조를 행한다.

그러나, 프레임 간 부호화를 주체로 한 방식에 있어서는 전송상에서의 에러의 영향이 에러의 장소에 따라 크게 다르다. 제6도에 도시한 방식에서는 I프레임에서 생긴 에러는 다음 I프레임까지 모든 프레임에 영향을 미치고, P프레임에서 생긴에러는 이 프레임의 2개 전의 B프레임과 이 프레임 이후의 프레임에 영향을 미치며, B프레임에서 생긴 에러는 다른 프레임에 영향을 미치지 않는다. 즉, 프레임 내 부호화된 프레임에 생긴 전송상의 에러가 시각적으로 가장 악영향을 초래한다.

또, 전송상의 에러는 그 에러가 생긴 장소에서 다음 동기 코드가 검출될 때까지의 에리어에 상당하는 화면상에서 발생한다. 그 때문에 에러의 발생 범위를 줄이기 위해서는 1프레임당 데이타 세트의 수를 늘려서 1데이타 세트당 표시 에리어를 줄이는 것이 고려되고 있으나, 그만큼 동기 코드 등의 오버 헤드 정보량이 증가함에 따라 재생 화질이 열화된다.

그래서, 본 발명은 동기 코드 등의 오버 헤드 정보량을 그다지 증가시키지 않고, 전송상의 에러에 의한 시각적 방해를 작게 억제할 수 있는 화상 신호의 부호화 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 관한 화상 신호의 부호화 방법은 동일 프레임 내의 화상 신호의 상관을 이용해서 화상 신호를 압축시키는 프레임 내 부호화와, 다른 프레임의 화상 신호와의 상관을 이용해서 화상 신호를 압축시키는 프레임 간 부호화를 이용하고, 상기 프레임 간 부호화를 주체로 함과 동시에 상기 양쪽의 부호화시에 1프레임의 화상 신호를 복수의 데이타 세트로 구분하며, 상기 각 데이타 세트에는 다른 데이타 세트에 의존하지 않고 독림해서 복호 가능하며, 해당 데이타 세트의 선두 검출이 되는 동기 코드를 부가하는 화상 신호의 부호화 방법에 있어서, 프레임 내 부호화의 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어의 범위를 프레임간 부호화의 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어보다 작게 설정한 것이다.

프레임 간 부호화가 주체로 프레임 내 부호화의 비율이 적고, 이 비율이 적은 프레임 내 부호화의 프레임에 관해서 데이타 세트의 수를 증가시켰으므로 동기코드 등의 오버 헤드 정보량이 그다지 증가하지 않고, 다른 프레임에 가장 영향력이 큰 프레임 내 부호화의 프레임에 관해서 데이타 세트의 수를 증가시켰으므로 프레임 내 부호화의 프레임의 단위 데이타 세트당 표시 에리어가 작기 때문에 전송상의 에러가 프레임 내 부호화의 프레임에 발생해도 시간적 공간적 에러의 영향 영역이 작다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용해서 설명하겠다. 제1도의 (a)에는 화상 신호의 부호화 장치의 회로 블럭도가 도시되어 있다. 제1도의 (a)에서 부호화 타이밍부(1)은 제5도에 도시한 프레임의 순서로 프레임 식별 신호(I, P, B)를 화상 압축부(2) 및 슬라이스 타이밍부(3)으로 출력한다.

화상 압축부(2)에는 디지탈화된 화상 신호가 입력되고, 화상 압축부(2)는 I프레임 식별 신호의 경우에는 다른 프레임에 의존하지 않는 프레임 내 부호화를 행하고, P프레임 식별 신호의 경우에는 그 전의 I프레임이나 P프레임과의 상관을 이용한 프레임 간 부호화를 행하며, B프레임 식별 신호의 경우에는 그 전후의 I프레임과 P프레임의 상관을 이용한 프레임 간 부호화를 행한다. 그리고, 이들 부호화시에 횡n도트, 종 M도트의 범위를 1블럭으로 하고, 이 블럭 단위로 데이타 압축을 행함과 동시에 블럭 단위의 움직임 벡터를 출력한다.

슬라이스 타이밍부(3)은 프레임 식별 신호의 내용(I, P, B)에 따라 슬라이스 선두 타이밍 신호를 출력한다. 이 슬라이스 선두 타이밍 신호는 1 또는 복수의 블럭으로 된 데이타 세트(제2도에 도시함)를 만드는 신호이고, 이 데이타 세트의 블럭수는 프레임의 종류에 따라 다르다. 즉, I프레임, P프레임, B프레임의 각 데이타 세트에 포함된 블럭의 수를 N_I, N_P, N_B로 하면, N_I< N_P< N_B가 되도록 슬라이스 선두 타이밍 신호를 출력하고, 제1도의 (b)에 도시한 바와 같이 프레임 종류에 따라 데이타 세트가 도시하는 표시 에리어 A의 범위가 다르다.

한편, 화상 압축부(2)의 출력 화상 압축 데이타는 다중 회로(4)에 화상 압축부(2)의 출력 움직임 벡터 데이타는 움직임 벡터 압축부(5)에 각각 출력된다.

움직임 벡터 압축부(5)는 지연 회로(6)을 갖고 있고, 이 지연 회로(6)은 움직임 벡터 데이타를 1블럭분 지연시켜서 선택 회로(7)에 출력한다. 선택 회로(7)은 슬라이스 선두 타이밍 신호가 입력되면, 1블럭 구간만큼 제로 레벨 출력을 선택하고, 그 이외에는 지연 회로(6)의 출력을 선택해서 가산기(8)에 출력한다. 가산기(8)은 화상 압축부(2)의 움직임 벡터 데이타에서 선택기(7)의 출력을 감산하기 때문에 가산기(8)의 출력은 데이타 세트의 선두 블럭에 관해 전의 블럭에 의존하지 않는 움직임 벡터 데이타 그 자체가 출력되지만, 선두 블럭의 다음 블럭부터는 그 직전 블럭의 움직임 벡터 데이타와의 차 데이타가 출력된다. 즉, 각 데이타 세트의 움직임 벡터 데이타는 다른 데이타 세트의 움직임 벡터 데이타에 의존하지 않는다.

상기 움직임 벡터 데이타는 다중 회로(4)에 인가되고, 여기서, 화상 압축 데이타에 다중된다. 이 다중된 데이타는 후단의 다중 회로(9)에 인가되고, 이 다중회로(9)는 슬라이스 선두 타이밍 신호에 기초해서 동기 코드 출력을 선택함으로써 데이타 세트의 선두에 동기 코드를 삽입한 다중 신호를 출력한다. 이 동기 코드는 다른 데이타 세트에 의존하지 않고 독립해서 신호 가능하게 하며, 복호시에는 해당 데이타 세트의 선두 검출이 된다.

제3도에는 화상 신호의 복호화 장치의 회로 블럭도가 도시되어 있다. 제3도에서 수신 데이타는 오류 검출부(10)에 입력되고, 오류 검출부(10)은 수신 데이타의 오류를 검출하면 오류 검출 신호를 동기 코드 검출부(11)에 출력한다. 동기 코드 검출부(11)은 오류 검출 신호가 출력되면, 그 직후의 동기 코드를 검색한다. 그리고, 동기 코드 검출부(11)은 오류 검출 신호의 입력 시점과 동기 코드 검출 시점을 나타내는 펄스를 컨실먼트 신호 생성부(12)에 출력한다.

컨실먼트 신호 생성부(12)는 에러의 장소에서 그 직후의 동기 코드까지를 지시하는 에러 범위 신호를 선택 회로(13)에 출력한다. 선택 회로(13)은 통상시에는 오류 검출부(10)의 출력을 선택해서 출력하지만, 에러 범위 신호가 출력되면 제로출력을 선택해서 출력한다. 선택 회로(13)의 출력은 신장 회로(14)에 인가되고, 여기서 신장되어 가산기(15)에 출력된다. 이 가산기(15)에는 프레임 메모리(16)에 기입된 1프레임 전의 화상 데이타보다 예측기(17)이 생성하는 예상 화상 신호가 공급되고, 가산기(15)에서 양쪽 신호가 가산되어 재생 신호가 얻어진다.

다음으로 상기 구성의 작용을 설명하겠다. 부호화 장치에 화상 신호가 입력되면, 부호화 타이밍부(1)이 프레임 식별 신호를 화상 압축부(2)로 출력하고, 화상 압축부(2)는 프레임마다 제6도에 도시한 순서로 부호화를 행한다. 슬라이스 타이밍부(3)은 프레임 식별 신호의 내용에 기초해서 슬라이스 선두 타이밍 신호를 출력하고, 프레임의 종류에 따라 데이타 세트가 도시하는 표시 에리어가 제1도의 (b)에 도시한 바와 같이 설정되는 데이타 스트림이 만들어진다.

부호화 장치에 압축 데이타 스트림이 입력되면, 오류 검출부(10)에서 전송 에러가 있는지 여부가 검출된다. 전송 에러가 있으면, 에러의 장소에서 그 데이타 세트의 마지막까지는 에러 데이타가 아닌 제로 데이타가 선택 회로(13)에서 출력되기 때문에 예상 화상 신호로 보간된다. 즉, 에러 장소에서 그 데이타 세트의 마지막까지가 컨실먼트 영역이 된다.

그리고, I프레임, P프레임 및 B프레임에 따라 데이타 세트의 표시 에리어가 다르기 때문에 제4도에 도시한 바와 같이 프레임의 종류에 따라 컨실먼트 영역이 다르다. 각 프레임의 컨실먼트 영역은 데이타 세트의 표시 에리어 A의 범위가 최대한이 되고, 컨실먼트 영역은 B프레임, P프레임, I프레임 순으로 좁아진다. B프레임의 데이타는 다른 프레임의 예측에는 사용되지 않기 때문에 에러의 시각적 영향도가 가장 작고, P프레임의 데이타는 B프레임의 예측이나 그 이후의 P프레임의 예측에 사용되기 때문에 B프레임보다 에러의 시각적 영향도가 크고, I프레임의 데이타는 모든 프레임의 예측에 사용되기 때문에 에러의 시각적 영향도가 가장 크다. 그리고, 에러의 시각적 영향도가 큰만큼 데이타 세트의 표시 에리어 A를 작게 했기 때문에 에러의 시각적 방해를 작게 억제할 수 있다. 또한, 모든 프레임의 데이타 세트를 작게 하는 것은 아니므로 동기 코드 등의 오버 헤드 정보를 그만큼 증가시키지 않고, 즉 전체의 화질을 열화시키지 않고 에러의 시각적 방해를 억제할 수 있다.

제5도에는 화상 압축부(2)의 회로 블럭도의 한 예가 도시되어 있다. 제5도에서 움직임 검출부(20)은 화상 신호에서 움직임을 검출하고, 블럭 단위로 1조(組)의 움직임 벡터를 출력한다. 프레임 메모리(21)에는 상기 움직임 벡터를 기초로 이미 압축 신장된 전의 프레임의 데이타가 저장되고, 상기 데이타를 기초로 예측기(22)가 현재의 예측값을 생성해서 선택기(23)에 출력한다.

선택기(23)에는 프레임 식별 신호가 인가되고, P프레임이나 B프레임의 식별신호의 경우에는 예측기(22)의 출력이 가산기(24)에 출력되고, 가산기(24)에서는 실제 데이타에서 예측 데이타를 뺀 차분 데이타가 출력된다. 또, I프레임의 식별 신호의 경우에는 제로 출력이 가산기(24)에 출력되고, 가산기(24)에서는 실제의 데이타가 출력된다. 이 가산기(24)의 출력은 압축부(25)에서 압축되지만, 산재 콘사인 변환을 행한 후에 재 양자화를 행하는 것이 일반적이다. 이 압축부(25)의 출력이 화상 압축 신호로서 출력되지만, 이 신호는 신장부(26)에서 신장된다. 이 신장된 신호가 선택기(23)의 출력 신호와 가산기(27)에서 가산되어 프레임 메모리(21)에 저장된다.

또한, 본 실시예에서는 프레임 간 예측을 P프레임과 B프레임의 경우에 관해 도시했으나, 3이상의 상태 프레임이 있는 경우에도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있고, 즉 다른 프레임에 영향을 주는 정도로 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어의 범위를 가변시키면 좋다.

이상 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 프레임 내 부호화의 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어의 범위를 프레임 간 부호화의 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어의 범위보다 작게 설정했으므로, 전송상의 에러에 의한 시각적 방해를 작게 억제할 수 있고, 모든 프레임의 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어의 범위를 작게 하는 것은 아니므로 동기 코드 등의 오버 헤드 정보량이 크게 증가하지 않는다는 효과를 얻는다.

또, 본 발명에 따르면 프레임 간 부호화의 상태가 복수인 경우에 다른 프레임에 영향을 주는 정도에 따라 데이타 세트가 나타내는 표시 에리어의 범위를 가변 시켰으므로, 프레임 간 부호화의 상태가 복수인 경우에도 동기 코드 등의 오버 헤드 정보량을 최대로 증가시키지 않고, 전송상의 에러에 의한 시각적 방해를 유효하게 억제할 수 있다.

제1도의 (a)는 부호화 장치의 회로 블럭도이고, 제1도의 (b) 내지 (d)는 각각 Ι프레임, P프레임, B프레임의 각 데이타 세트의 표시 에리어를 도시한 도면(실시예).

제2도는 1 데이타 세트분의 데이타 스트림 구성을 도시한 도면(실시예).

제3도는 복호화 장치의 회로 블력도(실시예).

제4도의 (a) 내지 (c)는 각각 Ι프레잉, P프레임, B프레임의 각 컨실먼트(concealment) 영역을 도시한 도면(실시예).

제5도는 화상 압축부의 회로 블럭도(실시예).

제6도는 각 프레임의 부호화 포맷을 도시한 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 부호화 타이밍부 2 : 화상 압축부

3 : 슬라이스 타이밍부 4, 9 : 다중 회로

6 : 지연 회로 7 : 선택 회로

Claims (6)

1. 복수의 프레임으로 이루어지는 디지탈 화상 신호의 부호화 방법에 있어서,

   상기 디지탈 화상 신호를 수신하는 단계와,

   소정의 부호화 기술에 의해서 상기 디지탈 화상 신호의 각 프레임을 부호화하는 단계와,

   부호화된 상기 각 프레임을, 상호 독립적으로 복호 가능한 다수의 데이터 세트로 구분하는 단계와,

   상기 각 프레임을, 부호화할 때에 채용된 상기 부호화 기술에 대응하는 수의 데이터 세트로 구분하는 단계와,

   상기 각 데이터 세트에 동기 코드를 부가하는 단계를 포함하며,

   상기 프레임을 구분하는 데이터 세트의 수는, 복수의 프레임 부호화 기술의 각 부호화 기술에 대응하여 미리 결정되고, 상기 각 부호화 기술에 특유의 수인 것을 특징으로 하는 화상 신호의 부호화 방법.
2. 복수의 프레임으로 이루어지는 디지탈 화상 신호의 부호화 방법에 있어서,

   상기 디지탈 화상 신호를 수신하는 단계와,

   상기 디지탈 화상 신호의 최초의 프레임을 프레임내(intraframe) 부호화하는 단계와,

   상기 디지탈 화상 신호의 2번째의 프레임을 프레임간(interframe) 부호화하는 단계와,

   상기 최초의 프레임을, 상호 독립적으로 복호 가능한 제1 수의 데이터 세트로 구분하는 단계와,

   상기 최초의 프레임을 구분하여 작성된 제1 수의 상기 데이터 세트 각각에 동기 코드를 부가하는 단계와,

   상기 2번째의 프레임을, 상호 독립적으로 복호 가능한 제2 수의 데이터 세트로 구분하는 단계와,

   상기 2번째의 프레임을 구분하여 작성된 제2 수의 상기 데이터 세트 각각에 동기 코드를 부가하는 단계를 포함하며,

   상기 제1 수는 제2 수보다 큰 것을 특징으로 하는 화상 신호의 부호화 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 디지탈 화상 신호의 3번째의 프레임을 프레임간 부호화하는 단계와,

   상기 3번째의 프레임을, 상호 독립적으로 복호 가능한 제3 수의 데이터 세트로 구분하는 단계와,

   상기 3번째의 프레임을 구분하여 작성된 제3 수의 상기 데이터 세트 각각에 동기 코드를 부가하는 단계를 더 포함하며,

   상기 제2 수는 제3 수보다 큰 것을 특징으로 하는 화상 신호의 부호화 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 수, 제2 수 및 제3 수는 미리 정해지는 것을 특징으로 하는 화상 신호의 부호화 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 2번째의 프레임은 예측 부호화되고, 상기 3번째의 프레임은 쌍방향 예측 부호화되는 것을 특징으로 하는 화상 신호의 부호화 방법.
6. 복수의 프레임으로 이루어지는 디지탈 화상 신호의 부호화 장치에 있어서,

   상기 디지탈 화상 신호를 수신하는 수단과,

   소정의 부호화 기술에 의해서 상기 디지탈 화상 신호의 각 프레임을 부호화하는 수단과,

   부호화된 상기 각 프레임을, 상호 독립적으로 복호 가능한 다수의 데이터 세트로 구분하는 수단과,

   상기 각 프레임을 부호화할 때에 채용된 상기 부호화 기술에 대응하는 제1 수의 데이터 세트로 구분하는 수단과,

   상기 각 데이터 세트에 동기 코드를 부가하는 수단을 포함하며,

   상기 프레임을 구분하는 데이터 세트의 수는, 복수의 프레임 부호화 기술의 각각의 부호화 기술에 대응하여 미리 결정되고, 상기 각 부호화 기술에 특유의 수인 것을 특징으로 하는 화상 신호의 부호화 장치.