KR100325492B1

KR100325492B1 - 디지탈화상신호의계층적엔코딩/디코딩장치및방법

Info

Publication number: KR100325492B1
Application number: KR1019940012002A
Authority: KR
Inventors: 곤도데쯔지로; 후지모로야스히로; 가와구찌구니오
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 2002-06-22
Also published as: EP0627859A3; US20010028405A1; KR940027576A; JPH0799646A; US6320910B2; EP0627859A2

Abstract

입력 비디오 신호는 엔코드되어 최소한 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 생성한다. 이때 상기 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호는 각각 제 1 비디오 신호와 저해상도 비디오 신호를 나타낸다. 제 2 계층 데이터 신호의 각 화소 데이터 신호는 입력 디지털 비디오 신호의 N 개 화소 데이터 신호에 대한 평균으로서 계산된다. 제 2 계층 데이터 신호는 입력 비디오 신호의 N 개 화소 데이터 신호 중 N-1 개만을 나타내는 제 1 계층 화소 데이터 신호와 함께 출력된다. 제 1 계층 화소 데이터 신호는 N 개 화소 데이터 신호의 평균값에서 N-1 개 화소 데이터 신호 각각을 감산하여 생성된 차분 신호가 될 수 있다. N 번째 화소 데이터 신호는 디코딩 동안 N-1 개 화소 데이터 신호와 제 2 계층 화소 신호로서 제공된 평균값으로부터 재구성된다.

Description

디지털 화상 신호의 계층적 엔코딩/디코딩 장치 및 방법

본 발명은 디지털 화상 신호를 각기 다른 해상도를 지닌 화상을 나타내는 다수의 신호로 분할하는 계층적 엔코딩 장치에 관한 것이며, 또한 상기 계층적 엔코딩 장치에 대응하는 계층적 디코딩 장치에 관한 것이다.

하나의 고해상도 화상 신호가 제 1 계층 화상신호(first hierarchical image signal)와, 상기 제 1 계층 화상신호가 형성되는 해상도 보다 더 낮은 해상도를 지닌 제 2 계층 화상 신호와, 상기 제 2 계층 화상 신호가 형성되는 해상도 보다 더 낮은 해상도를 지닌 제 3 계층 화상 신호 등으로 이루어져 수신되는 디지털 신호 엔코딩 기술이 제안되어 왔다. 이와 같은 엔코딩 기술은 계층적 엔코딩 기술(hierarchical encoding technique)로 칭해지고 있다. 상기 엔코딩 기술에 따르면, 다수 계층의 화상 신호가 단일 전송 경로(하나의 통신 채널이나 하나의 기록 및 재생 처리 경로)를 통해 전송된다. 상기 전송된 화상 데이터는 수신측에서 TV 모니터(television monitor)에 의해 상기 계층 레벨 중 어느 한 레벨로 재생될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 기술에서 표준 해상도, 고해상도, 및 저해상도와 같은 여러 가지 해상도 등급을 지닌 비디오 신호를 사용하는 것으로 알려져 있다. 종래의 TV 신호는 표준 해상도 비디오 신호의 일례이다. HDTV 신호(High definition television signal)는 고해상도 비디오 신호의 일례이다. 저해상도 비디오 신호는예를 들어, 고속으로 화상 데이터 베이스(image data base)로부터 화상 데이터를 추출하고, 컴퓨터 디스플레이 장치에 추출된 화상 데이터를 디스플레이하는데 이용될 수 있다. 상기 계층적 엔코딩 기술은 해상도 등급이 가변적인 비디오 신호를 제공하기 위해서 뿐만 아니라 화상의 확대 및 축소를 위해서도 이용될 수 있다. 계층적 엔코딩은 화상을 해상도 레벨의 변화 없이 감소시키는데 적용된다.

제 8 도는 상술한 계층적 엔코딩 기술을 실행하는 장치의 일례를 나타낸다. 이러한 실시예에 따르면, 상기 장치는 3 가지 레벨의 계층 신호를 출력하는데, 이 계층 신호에는 제 1 계층 화상 신호의 화소수의 1/4 인 제 2 계층 화상 신호의 화소와, 제 1 계층 화상 신호의 화소수의 1/16 인 제 3(가장 높은) 계층 화상신호의 화소가 포함된다. 제 8 도에 도시된 바와 같이, 제 1 계층 신호에 해당하는 입력 디지털 화상 신호가 입력단자(41)에 제공된다. 입력 단자(41)로부터의 입력 신호는 씬-아웃(thin-out) 회로(42)와 감산 회로(43)에 공급된다. 씬-아웃 회로(42)의 출력은 또 다른 씬-아웃 회로(44)를 거쳐 엔코딩 회로(45)에 제공된다. 엔코딩 회로(45)의 출력은 제 3 계층 출력 단자(53)에 공급된다. 씬-아웃 회로(42, 44)는 각각 공급된 입력 신호의 화소수를 수평 및 수직 방향 모두에서 1/2 만큼 감소시킨다. 따라서, 각 씬-아웃 회로(42, 44)의 출력 신호의 화소수는 상기 각 회로에 제공된 입력신호 각각의 화소수의 1/4 이다. 따라서, 씬-아웃 회로(44)의 출력 신호에서의 화소의 수는 씬-아웃 회로(42)에 공급된 입력 신호의 화소수의 1/16 이 된다.

엔코딩 회로(45)는 씬-아웃 회로(44)로부터의 출력 신호를 엔코드하여 엔코드된 신호를 출력 단자(53)로 출력한다. 일반적으로, 씬-아웃 회로(42, 44)는 씬-아웃 필터(thin-out filter)로 구성된다.

또한, 씬-아웃 회로(42)의 출력 신호는 보간 회로(interpolating circuit)(46)와 감산 회로(47)에 공급된다. 보간 회로(46)는 씬-아웃 회로(42)에 의해 수가 감소된 화소를 공급하기 위해 보간(interpolation)을 수행한다. 보간 회로(46)의 출력 신호는 감산 회로(43)에 공급되고, 감산 회로(43)는 입력단자(41)에 공급된 입력 화상신호와 보간 회로(46)의 출력 신호 사이의 화소마다의 차이를 계산한다. 계산된 차분 신호(differential signal)는 감산 회로(43)에서 엔코딩 회로(48)로 공급되고, 상기 엔코딩 회로(48)는 또한 제 1 계층 출력단자(51)에 연결되어 엔코드된 출력신호를 공급한다.

씬-아웃 회로(44)로부터의 출력신호는 보간 회로(49)를 거쳐 감산회로(47)에 공급된다. 감산회로(47)는 감산회로(43)와 유사한 방식으로 씬-아웃 회로(42)로부터의 출력 신호와 보간 회로(49)로부터의 보간된 출력 신호간의 차분 값(differential value)을 화소단위로 계산한다. 감산 회로(47)에 의해 제공되는 차분 신호는 엔코딩 회로(50)에 공급되고, 상기 엔코딩 회로(50)는 또한 제 2 계층 출력 단자(52)로 엔코드된 출력 신호를 공급한다. 일반적으로, 보간 회로(46, 49)는 보간 필터(interpolating filter)로 구성된다. 상기 엔코딩 회로(45, 50, 48)는 공급되는 입력 신호를 압축 엔코딩(compression- encoding)한다.

상기 제 1 및 제 2 계층 신호에 해당하는 엔코드된 차분 신호는 출력단자(51, 52)에 각각 공급되고, 제 3 계층 신호에 해당하는 엔코드된 신호(차분 신호는 아님)는 출력단자(53)에 공급된다. 제 8 도의 종래 계층적 엔코딩 장치에서, 상위 계층 신호는 하위 계층 신호의 화소 수를 감소시킴으로써 얻어진다는 것을 알 수 있다. 하위 계층 신호 각각에 대하여, 상기 엔코딩 장치는 상위 계층의 보간된 신호에서 입력 신호를 감산함으로써 차분 데이터(differential data)를 형성한다. 이후, 최상위 신호 및 그 이외 신호의 차분 신호가 압축 엔코드된다.

제 8 도의 엔코딩 장치에 대응하는 디코딩 장치는 제 9 도의 블록도에 나타나 있다. 제 9 도에 도시된 바와 같이, 전송된 제 1, 제 2, 및 제 3 계층 신호는 디코딩 장치에 의해 입력단자(61, 62, 63)에 각각 수신된다. 입력 단자(63)를 통해 수신된 제 3 계층 신호는 디코딩 장치(64)에 공급되고, 디코딩 회로(64)에서 디코드된 출력신호는 제 3 계층 출력 신호로서 출력단자(73)에 공급된다. 디코딩 회로(64)로부터의 출력 신호는 또한 보간 회로(67)에도 공급된다.

제 2 계층 레벨에 해당하는 엔코드된 차분 신호는 입력단자(62)에서 디코딩 회로(65)로 공급되고, 디코딩 회로(65)로부터 디코드된 차분 신호 출력은 가산 회로(68)에 공급된다.

가산회로(68)는 보간 회로(67)로부터의 보간된 출력신호와 디코딩 회로(65)로부터의 차분 신호를 가산하여 제 2 계층 출력 신호를 형성하고 형성된 신호를 출력단자(72)에 공급한다. 가산 회로(68)의 출력 신호는 또한, 입력 신호로서 보간 회로(69)에 공급된다. 제 1 계층 레벨에 해당하는 엔코드된 차분 신호는 입력 단자(61)에서 디코딩 회로(66)로 공급된다. 디코딩 회로(66)는 디코드된 차분 신호를 출력하고, 출력된 차분 신호는 가산회로(70)에 공급된다. 가산회로(70)는 보간회로(69)에서 보간된 출력신호와 디코딩 회로(66)에서 디코드 되어 수신된 차분 신호를 가산하여 제 1 계층 출력 신호를 형성하고 형성된 신호를 출력 단자(71)에 공급한다.

상술한 종래의 계층적 엔코딩 기술에서는, 계층 신호의 레벨수가 증가함에 따라 전송될 데이터의 양이 증가한다.

예로서, 화소 감소 비율이 1:4(예를 들면, 일 계층 신호와 바로 아래 계층 신호의 화소수 비율이 1:4)인 두개의 계층 신호 레벨이 제공될 때, 전송될 데이터의 양은 계수 1.25(1+1/4) 배로 증가된다. 이와 유사한 비율과 3 개의 계층 레벨에서, 데이터 양은 약 계수 1.31(1+1/4+1/l6)배로 증가된다. 계층의 수가 증가함에 따라서, 전송될 화소의 수도 또한 계속 증가한다. 따라서, 종래의 계층적 엔코딩 기술에서는 엔코딩 효율과 제공될 계층적 신호 레벨의 수와의 사이에 역관계가 성립한다는 것을 알 수 있다.

또한, 상술한 종래의 엔코딩 방식에서의 데이터 압축은 입력 화상 데이터와 해당 화소수가 줄어든 신호를 보간하여 형성한, 기준 화상 데이터에 대하여 얻어진 차분 값을 엔코딩함으로써 이루어진다. 이때, 송신될 차분값이 가산될 수 있는 기준 화상신호를 공급하기 위해, 상기한 보간 과정이 디코더 측에 반드시 중복적으로 마련되어야 한다. 그러나, 디코더 측에서의 보간의 필요성에 의해 지연과 비교적 큰 하드웨어의 규모가 초래된다.

따라서, 본 발명의 목적은 엔코딩 효율이 감소하지 않으면서 디코딩 측에서소규모 하드웨어와 적은 지연으로 디지털 화상 신호의 계층적 디코딩을 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 상기 엔코딩 장치와 방법에 대응하는 디코딩 장치와 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 양상에 따르면, 제 1 비디오 신호와 상기 제 1 비디오 신호 보다 해상도가 낮은 제 2 비디오 신호를 각각 나타내는 적어도 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 생성하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 장치가 제공되는데, 상기 장치는 상기 입력 디지털 비디오 신호를 수신하고 상기 입력 디지털 비디오 신호의 N 개의 화소 데이터 신호를 선형 조합하여, 제 2 계층 데이터 신호의 각 화소 데이터 신호를 계산함으로써 제 2 계층 데이터 신호를 생성하기 위한 수단, 및 생성된 제 2 계층 데이터 신호를 상기 입력 디지털 비디오 신호의 N 개의 화소 데이터 신호 중 N-1 개만을 나타내는 제 1 계층 화소 데이터 신호와 함께 출력하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기 수신 및 생성 수단은 입력 디지털 비디오 신호 중 4 개의 화소 데이터 신호(a, b, c, d)의 평균값을 계산하여 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호(m1)를 생성하는 수단을 포함한다. 또한 본 발명에서, 상기 엔코딩 장치에는 각 입력 화소 데이터 신호(a, b, c)에서 평균(값의) 화소 데이터 신호(m1)를 감산하여 차동 데이터 신호(Δa,Δb,Δc)를 생성하는 수단을 더 포함하는데, 상기 평균(값의) 화소 데이터 신호(m1)는 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호로서 출력되고, 상기 차분 데이터 신호(Δa,Δb,Δc)는 입력 디지털 비디오 신호의 N-1 개의 화소 데이터 신호만을 나타내는 제 1 계층 화소데이터 신호로서 출력된다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 제 1 비디오 신호와 상기 제 1 비디오 신호 보다 해상도가 낮은 제 2 비디오 신호를 각각 나타내는 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 디코딩하기 위한 장치가 제공되는데, 상기 장치는 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호와 제 1 계층 데이터 신호의 N-1 개의 화소를 나타내는 데이터 신호를 수신하기 위한 수단, 및 제 2 계층 데이터 신호의 상기 수신된 화소 데이터 신호와 제 1 계층 데이터 신호의 N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호로부터 제 1 계층 데이터 신호의 N 번째 화소 데이터 신호를 계산하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, N=4 이고 상기 계산 수단은 제 2 계층 데이터 신호의 4 배인 수신된 화소 데이터 신호에서 N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호의 합을 감산함으로써 N 번째 화소 데이터 신호를 계산하며, 대안적으로는, N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호는 차분 신호이고, 상기 계산 수단은 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호에서 N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호의 합을 감산함으로써 N 번째 화소 데이터 신호를 계산한다.

본 발명의 따른 상기한 엔코딩 기술에 의하여, 상위 계층 신호는 하위 계층 신호의 가중 평균값으로서 형성됨으로, 하위 계층의 화소(또는 해당 차분 데이터)를 나타내는 데이터를 전송하지 않고서도 수신측에서 하위 계층의 화소가 재구성될 수 있다. 이와 같은 방법에서, 전송될 화소의 수는 계층 신호 레벨이 증가되어도증가하지 않는다. 이에 부가하여, 디코더 측에서의 계산에 필요한 시간이 감소하므로 디코딩을 고속으로 처리할 수 있다. 또한, 이와 더불어 디코더 측의 하드웨어 규모도 비교적 작게 된다.

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엔코딩 장치의 블록도.

제 2 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디코딩 장치의 블록도.

제 3 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 수행되는 계층적 엔코딩을 도식적으로 나타낸 도면.

제 4 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 수행되는 계층적 엔코딩을 도식적으로 나타낸 도면.

제 5 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엔코딩 장치의 블록도.

제 6 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디코딩 장치의 블록도.

제 7 도는 본 발명에 따른 엔코딩 장치에서 사용될 수 있는 압축 엔코딩 기술을 도식적으로 나타낸 도면.

제 8 도는 종래의 계층적 엔코딩 장치의 블록도.

제 9 도는 제 8 도의 엔코딩 장치에 대응한 종래의 디코딩 장치의 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2, 3, 4 : 평균화 회로 5, 6, 7, 8 : 엔코딩 회로

13, 14 : 감산회로 29, 30, 31 : 데이터 재생회로

38, 39 : 가산 회로

본 발명에 대한 상술한 사항과 그 이외의 목적과 특징 및 장점들은 첨부한 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 숙독하면 더욱 명확해 질 것이다.

본 발명의 제 1 실시예는 도면 제 1 도 ∼ 제 3 도를 참조하여 설명된다.

제 1 도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 4 개의 계층적 화상 신호를 제공하기 위한 엔코더는 입력 디지털 화상 신호가 공급되는 입력 단자(1)를 포함한다. 평균화 회로(2)는 입력 단자(1)에 연결되어 입력 디지털 화상 신호를 수신하고, 입력 디지털 화상 신호는 엔코딩 회로(8)에도 공급된다.

제 1 실시예에서, 제 1 계층 신호는 입력 신호로부터 직접 형성되는데, 입력 신호는 엔코딩 회로(8)에 의해 엔코딩되어 제 1 계층 출력 단자(12)를 통해 출력된다.

제 3 도는 제 1 내지 제 3 계층 신호에 해당하는 화상을 도식적으로 나타내고 있다. 입력 신호인 제 1 계층 신호에 해당하는 화상의 부분(8 x 8 화소)이 제 3 도의 가장 아래쪽에 도시되어 있는데, 여기에서 각각의 사각형은 하나의 화소를 나타낸다.

따라서, 평균화 회로(2)는 4 개 화소(2 x 2 화소)의 평균값을 출력하여, 제 2 계층에 해당하는 화상을 위한 화소 데이터를 생성한다. 보다 상세히 설명하면,평균화 회로(2)는 공식 m1 = 1/4 x (a+b+c+d)에 따라 제 2 계층 신호의 1 화소를 위한 화소 값(m1)을 만든다. 따라서, 평균화 회로(2)는 입력 화상의 8 x 8 화소 부분에 대응하는 제 2 계층을 위한 화상의 4 x 4 화소 부분을 출력한다.

평균화 회로(2)로부터 출력된 신호는 평균화 회로(3)와 엔코딩 회로(7)에 공급된다. 엔코딩 회로(7)는 공급된 신호를 엔코드하여 제 2 계층 출력단자(11)를 통해 엔코드된 제 2 계층 신호를 출력한다.

평균화 회로(3)는 제 2 계층에 해당하는 화상의 4 개 화소(2 x 2 화소)의 평균값을 계산한다. 평균화 회로(3)에서 공급하는 계산된 평균값은 제 3 계층에 해당하는 화상내의 화소에 상응한다. 다시 말하면, 평균화 회로(3)는 공식 M1 = 1/4 x (m1+m2+m3+m4)에 따라 제 3 계층 신호의 화소(M1)의 값을 계산한다. 결과적으로, 평균화 회로(3)는 상기 입력 신호의 8 x 8 화소 부분에 대응하는 제 3 계층을 위한 화상의 2 x 2 화소 부분을 생성한다.

평균화 회로(3)의 출력 신호는 평균화 회로(4)와 엔코딩 회로(6)에 공급된다. 엔코딩 회로(6)는 공급된 신호를 엔코드하여 엔코드된 제 3 계층 신호를 제 3 계층 출력단자(10)를 통해 출력한다.

평균화 회로(4)는 제 3 계층신호의 4 화소(2 x 2 화소)의 평균값을 계산한다. 보다 상세히 설명하면, 평균화 회로(4)는 공식 M = 1/4 x (M1+M2+M3+M4)에 따라 화소 값(M)을 계산한다. 따라서, 평균화 회로(4)는 상기 입력 화상의 8 x 8 화소 부분에 상응하는 제 4 계층 화소 신호를 출력한다. 평균화 회로(4)의 출력신호는 엔코딩 회로(5)에 공급되고 엔코딩 회로(5)에 의해 엔코드된 제 4 계층 출력신호는 제 4 계층 출력 단자(9)를 통해 출력된다.

제 3 도에서 알 수 있듯이, 고 레벨의 계층 신호에 있는 화소의 수는 제 1 계층 신호에 대해 각 1:4, 1:16, 1:64 의 비율로 감소한다. 따라서, 화상 영역이 일정하게 유지된다면, 해상도는 화소수가 감소함에 따라 감소한다. 반면에, 화소간의 거리가 일정하게 유지된다면, 화상의 크기도 그에 상응하여 감소한다.

엔코딩 회로(5, 6, 7, 8)는 전송될 데이터에 대해 압축-엔코딩을 수행한다. 또한 저 레벨의 계층 신호에 대응하는 엔코딩 회로(6, 7, 8)는 전송을 위해 자신에게 공급된 데이터의 일부분을 억압한다. 보다 상세히 설명하면, 엔코딩 회로(6, 7, 8)각각은 매 4개의 화소 당 1개의 화소를 전송에서 제외시킨다. 그러므로, 계층적 신호를 마련함으로써 야기되는 전송될 데이터 양의 증가를 예방한다. 예를 들어, 엔코딩 회로(7)는 평균화 회로(2)로부터의 평균값(m1, m2, m3, m4)을 수신한다. 상기 4 개의 평균값에 해당하는 데이터가 전송되었다면, 전송될 데이터 양은 증가할 것이고, 따라서 전송 효율은 감소할 것이다. 이와같은 문제를 극복하기 위하여, 상기 엔코딩 회로(7)는 전송에서 평균값 중 하나(예를 들어, m4)를 제외시킨다. 엔코딩 회로(7)와 유사하게, 엔코딩 회로(6, 8)도 매 4개 화소 값 당 한 화소 값을 전송에서 제외시킨다. 제 3 도에서 매 4개의 화소(2 x 2 화소) 그룹 중 오른쪽 아래부분의 화소가 사선으로 표시되어 있고, 이 표시는 표시된 화소가 전송에서 제외됨을 나타낸다. 따라서 다음 사항이 이해될 것이다. 제 2 및 제 3 계층 신호에 대해 제외된 화소는 다음 하위 레벨의 계층 신호내의 화소의 평균값이고, 제 1 계층에서 제외된 화소는 입력 신호의 화소이다.

따라서, 상기와 같은 계층적 엔코딩 시스템에서 전송될 화소 신호의 총수는 48 + 12 + 3 + 1(최하위 계층의 레벨에서 최하위 계층의 레벨까지 순서대로)의 합산으로 계산될 수 있고, 이 합산 결과는 총 64개의 화소로서, 이는 상기 입력 신호내의 화소 수와 같다. 전송될 화소 수를 증가시키지 않는 계층적 엔코딩 시스템이 제공됨을 주지해야 할 것이다.

이제 제 2 도를 참조하여 제 1 도의 엔코딩 장치에 대응하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디코딩 장치를 설명한다.

제 2 도에서, 상술한 엔코딩 회로로부터 전송된 제 4∼제 1 계층 데이터 신호는 각각 입력단자(21∼24)에 공급된다. 디코딩 회로(25∼28)는 각각 입력단자(21∼24)에 연결되어 입력단자(21∼24)에 공급되는 신호를 수신한다. 디코딩 회로(25∼28)는 제 1 도의 엔코딩 회로(5∼8)에 의해 수행된 압축-엔코딩을 해제하는 디코딩을 수행한다.

계속 제 2 도를 참조하면, 디코딩 회로(25)에 의해 디코드되어 공급된 출력신호는 제 4 계층 출력단자(32)에 공급된다. 또한 디코딩 회로(25)로부터 출력된 신호는 데이터 재생회로(29)에도 공급된다. 데이터 재생회로(29)는 디코딩 회로(26)에서 제공된 디코드된 출력신호를 수신한다. 데이터 재생회로(29)는 화소에 해당하는 데이터를 재구성하는데, 이 화소 중에는 엔코딩 회로 측에서 전송시 제외한 화소가 있다. 예를 들어, 화소(M4)에 해당하는 데이터 신호가 전송시 제외되어 결과적으로 상기 신호를 제 2 도의 디코더 측에서 수신하지 못했다면, 데이터 재생회로(29)는 M4를 재구성하기 위하여 공식 M4=4M-(M1+M2+M3)에 따라 M4를 계산한다. 상기 공식은 공식 M=1/4 x (M1+M2+M3+M4)로부터 유도 가능하고, 대응 제 4 계층 화소 신호(M)는 이 공식에 의해 엔코더 측에서 최초로 계산되었음에 유의하라. 따라서 데이터 재생회로(29)는 재구성된 화소 신호를 포함하는 제 3 계층 출력 신호를 제 3 계층 출력단자(33)를 통해 출력한다.

데이터 재생회로(29)의 출력신호는, 디코딩 회로(27)로부터 부호화된 출력신호를 수신하는 데이터 재생회로(30)로 공급된다. 데이터 재생회로(29)는 이 회로에의해 수행되는 처리과정과 유사한 방식으로 전송되지 않은 데이터를 재구성한다. 특히, 화소(m4)에 해당하는 데이터가 전송에서 누락된 경우에는 상기 화소를 위한 데이터가 공식 m4=4M1 - (m1+m2+m3)에 따라 데이터 재생회로(30)에서 재구성된다. 전송된 데이터 화소에 대응하는 신호와 함께, 상기 생성된 재구성된 신호는 제 2 계층 출력단자(34)를 통해 데이터 재생회로(30)로부터 출력되고, 똑같이 데이터 재생회로(31)에도 공급된다.

또한, 데이터 재생회로(31)는 디코딩 회로(28)로부터 디코드된 출력신호를 수신한다. 다시 한번 더 데이터 재생회로(31)는 이전에 논의된 데이터 재생 회로(29 및 30)와 유사한 방식으로 자신에게 공급된 데이터를 처리한다. 또한 화소(d)에 해당하는 신호가 전송에서 누락되었다고 가정하면, 이 신호는 공식 d=4m1 - (a+b+c)에 따라 데이터 재생회로(31)에서 재구성된다. 전송에서 누락되지 않은 화소를 나타내는 신호와 함께, 재구성된 신호는 제 1 계층 출력 신호로서 데이터 재생회로(31)에 의해 제 1 계층 출력단자(345)를 통해 출력된다.

따라서, 소망하는 계층 레벨에서의 화소 신호가 수신된 신호 내에 직접 나타나지 않을 때, 누락된 화소 신호는 그 다음 높은 레벨(next higher-order) 계층 신호 내의 화소 신호에 근거하여 재구성될 수 있다. 다음 계층 레벨로부터의 화소 역시 존재하지 않는 경우에는, 그 다음 레벨로부터의 화소가 이용될 수 있다. 최상위 레벨을 제외한 나머지 모든 레벨에서 대응하는 화소가 전송되지 않는 최악의 경우, 이런 경우에서 조차도 최상위 레벨 내의 대응 화소를 이용하여 누락된 데이터는 재구성될 수 있다.

본 발명의 양호한 제 2 실시예는 제 4 도 내지 제 6 도를 참조하여 지금부터 기술될 것이다. 이 제 2 실시예에서는, 제 1 도에 도시된 제 1 실시예에서 제공된 4 개의 레벨 보다 적은 제 4 도에 도시된 바와 같은 3 개의 계층 신호 레벨이 제공된다.

제 5 도는 제 2 실시예에 따른 엔코딩 장치를 나타낸다. 제 1 도의 엔코더의 구성요소에 대응하는 제 5 도의 엔코딩 장치의 구성요소는 제 1 도에서와 동일한 참조번호를 배정했다. 입력 디지털 화상신호가 입력단자(1)에 제공되고, 이 입력신호는 평균화 회로(2)뿐만 아니라 감산회로(13)에 의해 입력단자(1)로부터 수신된다. 감산회로(13)는 입력 화상 화소 신호(제 1 계층 신호에 해당하는)로부터 평균화 회로(2)에 의해 생성된 평균값을 감산하여 차분 데이터를 생성한다. 제 1 도의 실시예에서처럼 평균화 회로(2)는, 입력화상 내에 2 화소 x 2 화소 배열을 형성하는 4 개의 입력 화소(a, b, c, d)의 평균으로서 제 2 계층 화소 신호의 값(m1)을 계산한다. 감산 회로(13)는 지금 화소(d)로 가정된 제 4 화소를 누락시켜서, 상기 4 개의 화소 중 세 개의 화소에 해당하는 차분 데이터를 형성한다. 특히,감산회로(13)는 공식Δa = a-m1,Δb = b-m1, 및Δc = c-m1 에 따라 차분 데이터를 형성한다.

감산 회로(13)로부터 생성된 차분 데이터 출력은 엔코딩 회로(8)를 통해 제 1 계층 출력 신호로서 제 1 계층 출력단자(12)에 공급된다.

평균화 회로(2)의 출력신호는 평균화 회로(3) 및 감산회로(14)에도 공급된다. 감산회로(13)와 유사한 방식으로, 감산회로(14)는 제 2 계층 신호 화소에 대응하는 평균값, 즉 평균화 회로(2)에 의해 계산되었을 뿐만 아니라 평균화 회로(3)에 의해 제공된 평균값에 근거하여 차분 데이터를 형성한다. 평균화 회로(3)가 평균화 회로(2)로부터 자신에게 제공된 4 개의 신호를 평균하여 출력신호를 생성시키는 것은 인지될 것이다. 감산회로(14)는 공식Δm1 = m1 - M1,Δm2 = m2-M1, 및Δm3 = m3 - M1에 따라 차분 데이터를 형성한다. 전술했듯이, 감산회로(14)는 제 4 화소 값(m4)에 대응하는 차분 데이터는 형성하지 않는다.

감산회로(14)로부터의 차분 데이터 출력은 엔코딩 회로(7)을 통해 제 2 계층 출력 신호로서 제 2 계층 출력 단자(11)로 공급된다. 최종적으로, 최상위(즉 제 3 레벨) 계층신호가 평균화 회로(3)의 출력신호를 엔코딩 회로(6)에서 엔코딩함으로써 얻어진다. 엔코딩된 제 3 계층 신호는 엔코딩 회로(6)를 통해 출력단자(10)에 공급된다. 평균화 회로(3)에 의해 형성된 데이터 신호는 제 3 계층 신호의 전송에서 누락되지 않는다.

제 4 도에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에서 전송되어질 총 화소수는 48 + 12 + 4 = 64 인데, 이것은 비록 세 개의 계층 신호 레벨이 전송 신호에 제공될 지라도 입력화상에 존재하는 것과 동일한 화소수이다(제 3 도에서처럼 제 4 도에서, 작은 사각형은 화소를 나타내고, 사선으로 표시된 화소는 전송에서 누락된다).

제 1 도 및 제 5 도의 엔코딩 회로(5, 6, 7 및 8)에서 수행되는 압축 엔코딩은 선형 양자화, 비선형 양자화 또는 ADRC(Adaptive Dynamic Range Coding)와 같은 적응 양자화를 채용할 수도 있음에 유의하라.

제 7 도의 각 부분은 선형 양자화기 및 비선형 양자화기를 이용한 양자화 기술의 예를 표현한다. 상기 기술은 화소 당 전송 비트수를 감소시켜 전송될 데이터의 총 분량을 압축시킬 수 있다. 이러한 양자화에 근거한 압축 코딩 기술은 당업자라면 알수 있는 것이므로 상세히 기재하지 않는다.

제 6 도는 제 5 도의 엔코딩 장치에 대응하는 디코딩 장치를 나타낸다. 제 6 도에 도시되듯이, 제 3, 제 2 및 제 1 계층 레벨에 대응하는 데이터 신호가 입력단자(22, 23 및 24)에 각각 제공된다. 디코딩 회로(26, 27 및 28)는 입력 단자(22, 23 및 24)에 각각 연결되어 각 계층 신호를 디코드한다. 디코딩 회로(26 내지 28)에서 수행된 디코딩이 엔코딩 회로(6 내지 8)에서 수행된 압축-엔코딩의 역이라는 것은 인지될 것이다.

디코딩 회로(26)에서 디코딩된 데이터 출력은 출력단자(33)에서 제 3 계층 출력 신호로서 제공된다.

디코딩 회로(27 및 28)는 각각 제 2 및 제 1 계층 레벨에 해당하는 디코딩된 차분 데이터를 출력한다. 이 차분 데이터는 차분값 재생 회로(36 및 37)에 각기 공급된다. 상기 차분값 재생 회로(36 및 37) 각각은, 전송에서 누락되지 않은 세 개의 차분값에 근거하여 누락된 차분값을 재구성한다. 이것은, 예컨대Δa +Δb +Δc +Δd = a+b+c+d - m1 = 0 이기 때문에 가능하다. 따라서,Δa,Δb 및Δc를 모두 알면, 누락된 제 1 계층값(Δd)이Δd = -(Δa +Δb +Δc)의 공식에 따라 차분값 재생 회로(37)에서 재구성되어 질 수 있다. 전송에서 누락된 제 2 계층 차분 데이터를 재구성하기 위해 유사한 계산이 차분값 재생 회로(36)에서 행하여 질수 있다. 차분값 재생 회로(36)로부터 출력되며 전송 차분값 및 재구성된 차분값으로 구성된 차분 데이터는 가산 회로(38)로 공급되고, 여기에서 디코딩 회로(26)로부터 제공된 디코딩된 제 3 계층 평균값 데이터와 상기 차분값이 가산된다. 가산 회로(38)에서 생성한 데이터 신호 출력은 제 2 계층 출력 신호로서 출력 단자(34)에 공급된다.

유사하게, 전송 및 재구성된 값 모두를 포함하는 차분 데이터가 차분값 재생회로(37)로부터 가산회로(39)로 출력되는데, 여기에서 가산 회로(38)로부터 공급된 제 2 계층 신호 데이터와 차분값 재생 회로(37)로부터의 차분 데이터가 가산되어 제 1 계층 출력 신호가 만들어진다. 따라서, 가산 회로(39)는 제 1 계층 출력 신호를 출력 단자(35)로 출력한다.

재생 회로(37)에 관하여 상기에 제공된 예를 완성하면, "전송되지 않은(non-transmitted)" 화소(d)는 사실상 공식 d = m1 +Δd = m1 - (Δa +Δb +Δc)공식에 따라 재구성된다.

제 2 실시예에 따르면, 고해상도 텔레비젼 정지 화상의 데이터 베이스를 제공하는 경우, 단자(35)에서 입수할 수 있는 제 1 계층 출력 신호는 원래 화상 즉고해상도 텔레비젼 화상과 동일한 해상도를 갖는 재생 데이터를 제공한다. 제 2 계층 출력 신호는 표준 텔레비젼 화상의 해상도를 갖는 재생 화상을 제공하고, 제 3 계층 출력 신호는 저 해상도를 갖는 고속 검색 화상을 제공한다.

전송되어질 정보량을 줄이기 위해 압축-엔코딩이 이용될 경우, 디코딩에 의해 얻어진 재생 화상 데이터가 원래 입력화상과 완전히 동일하지는 않을 것이라는 점이 인지될 것이다. 그러나, 이러한 차이를 감추고 화질의 저하가 인지되지 못하게 하기 위한 기술이 공지되어 있다. 비록 제 1도 내지 제 5 도와 관련하여 기재된 것과 같은 압축-엔코딩 회로(5 내지 8)를 제공하는 것이 선호될지라도, 이런 압축-엔코딩을 필요 없게 하는 것 역시 본 발명의 범주에 속한다.

또한, 전술된 단순 산술적 평균 계산보다는 가중 평균 계산 등이 제 1 도 및 제 5 도의 평균화 회로(2 내지 4)에 채용될 수도 있음을 인지해야 할 것이다.

전술한 기술을 이용함으로써 본 발명은, 엔코딩 및 전송될 화소 데이터 신호의 수를 증가시키지 않고도 복수의 계층 데이터 신호를 제공할 수 있도록 한다. 따라서, 엔코딩 효율이 감소되지 않는다. 또한, 디코딩시 지연을 최소화하기 위해, 특정 계층 신호내의 전송되지 않은 화소의 재구성은 다음으로 높은 계층 레벨의 화소 신호를 토대로 수행된다. 더욱, 평균화 과정이 상위 계층 신호를 생성시키기 위해 수행되므로, 보간 필터가 필요치 않아 하드웨어의 규모가 커지는 것을 막을 수 있다.

본 발명의 특정 선택 실시예를 첨부 도면을 참조하여 기재함에 있어서, 본발명의 상기 특정 실시예에 국한되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위내에서 정의한 본 발명의 사상과 영역을 벗어나지 않고도 당업자에 의해 다양한 변화와 수정이 이루어질 수도 있음을 인식해야 한다.

Claims

입력 비디오 신호와 동일한 해상도를 갖는 제 1 비디오 신호와 상기 제 1 비디오 신호 보다 해상도가 낮은 제 2 비디오 신호를 각각 나타내는, 적어도 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 생성하기 위해 입력 디지털 비디오 신호를 엔코딩하는 장치에 있어서,

입력 디지털 비디오 신호를 수신하고, 상기 입력 디지털 비디오 신호의 N 개 화소 데이터 신호를 선형 조합-여기서 N 개 화소 데이터 신호의 선형 조합은 가중평균 계산임-하여 상기 제 2 계층 데이터 신호의 각 화소 데이터 신호를 계산함으로써 상기 제 2 계층 데이터 신호를 생성하는 수단;

상기 입력 디지털 비디오 신호의 N개 화소 데이터 신호 중 1개가 생략된 N-1 개 화소 데이터만을 나타내는 제 1 계층 화소 데이터 신호와 함께, 상기 생성된 제 2 계층 데이터 신호를 출력하는 수단을 포함하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수신 및 생성 수단은 상기 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호(m1)를 생성하기 위해, 상기 입력 디지털 비디오 신호의 4 개 화소 데이터 신호(a, b, c, d)의 평균값을 계산하는 수단을 포함하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 장치.
제 2 항에 있어서, 차분 데이터 신호(Δa,Δb,Δc)를 생성하기 위해서 상기 입력 화소 데이터 신호(a, b, c) 각각에서 상기 평균값 화소 데이터 신호(m1)를 감산하는 수단을 더 포함하고;

상기 평균 화소 데이터 신호(m1)는 상기 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호로서 출력되고, 상기 차분 데이터 신호(Δa,Δb,Δc)는 상기 입력 디지털 비디오 신호의 N-1 개의 화소 데이터 신호만을 나타내는 제 1 계층 화소 데이터 신호로서 출력되는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 출력 수단은 상기 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 출력하기 전에 상기 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 압축하는 수단을 포함하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 장치.
제 1 비디오 신호와 상기 제 1 비디오 신호 보다 해상도가 낮은 제 2 비디오 신호를 각각 나타내는, 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 디코딩하는 장치에 있어서,

상기 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호와 상기 제 1 계층 데이터 신호의 N-1개의 화소를 나타내는 데이터 신호들을 수신하는 수단;

상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호와 상기 제 1 계층 데이터 신호의 N-1개 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호로부터 상기 제 1 계층 데이터 신호의 N 번째 화소 데이터 신호를 계산하는 수단을 포함하는 디코딩 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 N은 4 이고, 상기 계산 수단은 상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호의 4 배에서, N-1개 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호의 합을 감산함으로써 상기 N 번째 화소 데이터 신호를 계산하는 디코딩 장치.
제 5 항에 있어서, N-1개 화소를 나타내는 상기 수신된 데이터 신호는 차분신호이고, 상기 계산 수단은 상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호에서, N-1개 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호의 합을 감산함으로써 N 번째 화소 데이터 신호를 계산하는 디코딩 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호에 N-1개 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호 각각을 가산함으로써 제 1 계층 데이터 신호의 N-1개 화소 데이터 신호 각각을 재구성하는 수단을 더 포함하는 디코딩 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 수신된 데이터 신호는 압축된 데이터 신호이고, 상기 디코딩 장치는 상기 수신된 데이터 신호의 압축을 해제하는(decompressing) 수단을 더 포함하는 디코딩 장치.
입력 비디오 신호와 동일한 해상도를 갖는 제 1 비디오 신호와 상기 제 1 비디오 신호 보다 해상도가 낮은 제 2 비디오 신호를 각각 나타내는, 적어도 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 생성하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 방법에 있어서,

상기 입력 디지털 비디오 신호를 수신하는 단계;

수신된 입력 디지털 비디오 신호의 N 개 화소 데이터 신호를 선형 조합--여기서 N 개 화소 데이터 신호의 선형 조합은 가중 평균 계산임--하여 상기 제 2 계층 데이터 신호의 각 화소 데이터 신호를 계산함으로써, 상기 제 2 계층 데이터 신호를 생성하는 단계; 및

상기 입력 디지털 비디오 신호의 N 개 화소 데이터 신호 중 1개가 생략된 N-1 개만을 나타내는 제 1 계층 화소 데이터 신호와 함께, 상기 생성된 제 2 계층 데이터 신호를 출력하는 단계를 포함하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 생성 단계는 상기 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호(m1)를 생성하기 위해 상기 입력 디지털 비디오 신호의 4 개 화소 데이터 신호(a, b, c, d)의 평균값을 계산하는 단계를 포함하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 생성 단계는 차분 데이터 신호(Δa,Δb,Δc)를 생성하기 위해 입력 디지털 데이터 신호(a, b, c)의 각각에서 평균값 화소 데이터신호(m1)를 감산하는 단계를 더 포함하고;

상기 출력 단계는, 상기 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호로서 상기 평균 화소 데이터 신호(m1)를 출력하고, 상기 입력 디지털 비디오 신호의 N-1개 화소 데이터 신호를 나타내는 제 1 계층 화소 데이터 신호로서 차분 데이터 신호(Δa,Δb,Δc)를 출력하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 출력하기 전에 상기 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 압축하는 단계를 더 포함하는 입력 디지털 비디오 신호 엔코딩 방법.
제 1 비디오 신호와 상기 제 1 비디오 신호 보다 해상도가 낮은 제 2 비디오 신호를 각각 나타내는, 제 1 및 제 2 계층 데이터 신호를 디코딩하는 방법에 있어서,

상기 제 2 계층 데이터 신호의 화소 데이터 신호와, 상기 제 1 계층 데이터 신호 중에서 N-1개의 화소를 나타내는 데이터 신호를 수신하는 단계; 및

상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호와, 상기 제 1 계층 데이터 신호의 N-1개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호로부터 상기 제 1 계층 데이터 신호의 N 번째 화소 데이터 신호를 계산하는 단계를 포함하는 디코딩 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 N 은 4 이고, 상기 계산 단계는, N 번째 화소 데이터 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호의 4 배에서, N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호의 합을 감산하는 단계를 포함하는 디코딩 방법.
제 14 항에 있어서, N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호는 차분 신호이고, 상기 계산 단계는 N 번째 화소 데이터 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호에서, N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호의 합을 감산하는 단계를 포함하는 디코딩 방법.
제 16 항에 있어서, N-1 개의 화소를 나타내는 수신된 데이터 신호의 각각을 상기 제 2 계층 데이터 신호의 수신된 화소 데이터 신호에 가산함으로써 상기 제 1 계층 데이터 신호의 N-1 개 화소 데이터 각각을 재구성하는 단계를 더 포함하는 디코딩 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 수신된 데이터 신호는 압축된 데이터 신호이고, 상기 수신된 데이터 신호를 압축 해제하는 단계를 더 포함하는 디코딩 방법.