KR100327364B1

KR100327364B1 - 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치

Info

Publication number: KR100327364B1
Application number: KR1019990017056A
Authority: KR
Inventors: 김철우; 손세정
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2002-03-06
Also published as: KR20000073633A

Abstract

본 발명은 DCT(Discrete cosine transform)계수 영역에 따른 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치에 관한 것으로서, 특히 DCT 주파수 변환된 DCT계수들의 영역 위치에 따라 서로 다른 허프만 테이블을 적용하여 영상을 부호화하기 위한 영상 압축장치에 관한 것이다.

종래 기술에서는 허프만 부호화시 DCT계수들의 특성을 고려하지 않고 DCT영역 전체에 고정된 하나의 허프만 테이블을 사용해 부호화하였기 때문에 영상의 압축 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 전송하고자 하는 원영상을 블럭단위로 나누어 DCT 주파수 변환을 수행하면 DCT변환된 영상구획을 DCT계수들의 특성에 따라 다수개의 영역으로 분할하고, 이때 상기 분할된 영역들의 DCT계수 특성을 고려한 허프만 부호화가 이루어질 수 있도록 다중 허프만 테이블을 구성하여 주어진 DCT계수들의 특성에 적합한 하나의 허프만 테이블을 선택해 허프만 부호화함으로써, 영상압축을 DCT계수들의 특성을 이용해 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 것이다.

Description

다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치{Image compression device using multiple huffman table}

본 발명은 DCT(Discrete cosine transform)계수 영역에 따른 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치에 관한 것으로서, 특히 DCT 주파수 변환된 DCT계수들을 영역 위치에 따라 서로 다른 허프만 테이블을 적용하여 DCT계수들의 특성을 고려한 허프만 부호화가 이루어질 수 있도록 함으로써 영상의 압축 효율을 높일 수 있도록 한 영상 압축장치에 관한 것이다.

국제 영상 부호화 표준으로 자리잡고 있는 H.261,H.263 또는 MPEG-2, MPEG-4등에서는 영상구획을 DCT를 거쳐서 적절한 양자화 구간으로 나누어 양자화하고 허프만 테이블을 이용하여 부호화하는 구조로 되어 있다.

도 1은 종래 DCT에 기반을 둔 부호화기(encoder)의 구성도를 나타낸 것으로,

블럭 단위로 분할된 원영상을 DCT 주파수 변환하는 DCT부(1)와, DCT 주파수 변환된 각 블럭의 영상 데이타를 양자화(Quantization)하는 양자화부(2)와, 양자화된 데이타를 스캐닝(Scanning)하는 Run-Length 스캔부(3)와, 스캐닝되어 배열된 데이타를 허프만 부호화하는 허프만 부호화기(Huffman encoder)(4)를 포함하여 구성되며, 4a는 허프만 테이블이다.

상기와 같이 구성된 종래 DCT에 기반을 둔 부호화기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전송하고자 하는 원영상을 8×8 또는 16×16 등 블럭 단위로 분할하여 DCT부(1)를 통해 DCT 주파수 변환을 수행한다.

DCT 주파수 변환을 수행하면 원영상에 대하여 의미있는 주요정보는 저주파성분으로 모이고, 고주파 성분으로 갈수록 그 포함된 정보의 양이 줄어들게 된다.

이때, 상기 DCT부(1)의 주파수 변환 결과 DCT계수들은 영역의 위치에 따라 서로 통계적인 특성이 다르게 나타나는데, 도 2는 DCT 주파수 변환 결과를 도시한 것으로 좌측상단부의 DC계수는 산술평균값을 나타내고, 수평방향의 제 1행은 수평주파수 성분의 고주파(Harmonics)를, 수직방향의 제 1열은 수직주파수 성분의 고주파를, 그리고 나머지 계수들은 각 성분끼리의 고주파를 각각 이룬다.

이와같이, DCT계수들은 위치에 따라 각각 다른 특성을 보이고 있는데, 이는영상이 가지는 에너지의 대부분이 저주파 성분에 모여 있기 때문이다.

한편, 양자화부(2)에서는 DCT로 얻어진 계수들을 적절한 양자화 구간으로 나누어 양자화를 수행함으로써 비트수를 줄이게 된다.

그리고, Run-Length 스캔부(3)는 양자화된 블럭 데이타를 지그재그(Zigzag)스캐닝을 수행하여 Run-Length부호화하고, 허프만 부호화기(Huffman encoder)(4)에서는 상기 지그재그 스캐닝된 데이타값을 허프만 테이블(4a)를 이용해 부호화하여 부호어(Codeword)를 출력한다.

허프만 부호화는 발생확률이 높은 데이타일수록 보다 짧은 부호 길이를 갖는 부호어를 할당해서 평균 부호길이(데이타량)를 작게 하는 가역 압축 방식의 하나이다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 양자화된 DCT계수들을 지그재그 스캐닝후 허프만 테이블을 이용해 부호화하는 과정에서, DCT 주파수 변환된 DCT계수들의 통계적인 특성을 고려하지 않고 단지 고정된 하나의 허프만 테이블을 사용하기 때문에 DCT계수 특성에 적합한 부호화가 이루어지지 못해 영상의 압축 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 전송하고자 하는 원영상을 블럭 단위로 나누어 DCT주파수 변환을 수행하면 DCT변환된 영상구획을 DCT계수들의 특성에 따라 다수개의 영역으로 분할하고, 이때 상기 분할된 영역들의 DCT계수 특성을 고려한 허프만 부호화가 이루어질 수 있도록 다중 허프만 테이블을 구성하여 주어진 DCT계수의 특성에 적합한하나의 허프만 테이블을 선택해 허프만 부호화함으로써, 영상 압축을 DCT계수들의 특성을 이용해 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 DCT계수 영역에 따른 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래 DCT에 기반을 둔 부호화기의 구성을 나타낸 도면

도 2는 종래의 DCT변환후 DCT계수들의 영역 위치 특성을 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 적용되는 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치의 구성도를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에서 실시예로 설명한 DCT계수 특성에 의한 영역 분할도를 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 적용되는 DCT계수 영역에 따른 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치의 구성도를 나타낸 것으로,

블럭 단위로 분할된 원영상을 DCT주파수 변환하는 DCT부(10)와, 상기 DCT 주파수 변환된 각 블럭의 영상 데이타를 양자화(Quantization)하는 양자화부(20)와, 양자화된 데이타를 스캐닝(Scanning)하는 Run-Length Scan부(30)와, 상기 양자화 및 스캐닝된 DCT계수들을 입력받아 DCT영역 위치정보를 제공해 주는 위치식별기(Location identifier)(40)와, 상기 위치식별기(40)로부터 영역 위치정보를 입력받아 부호화기(50)의 다중 허프만 테이블(Multiple Huffman Table)중 DCT계수 특성에 적합한 하나의 허프만 테이블을 선택해 주는 허프만 테이블 선택기(50)와, 다중 허프만 테이블을 포함하며 상기 허프만 테이블 선택기(Huffman Table Selection Logic)(50)에 의해서 선택된 허프만 테이블을 이용해 DCT계수들을 부호화하는 부호화기(60)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성에 의해서 이루어지는 본 발명 DCT계수 영역에 따른 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치의 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전송하고자 하는 원영상을 8×8 또는 16×16 등 블럭 단위로 분할하여DCT부(10)를 통해 DCT 주파수 변환을 수행한다.

이때, DCT 주파수 변환된 DCT계수들은 종래 기술에서 언급했듯이 영역의 위치에 따라 통계적인 특성이 다르게 나타난다.

본 발명에서는 상기와 같은 영역 특성을 고려하여 DCT영역을 DCT계수들의 특성에 따라 다수개의 영역으로 분할한후 분할된 영역에 각각 다른 허프만 테이블을 적용하여 영상을 부호화하였다.

예로서, 도 4에 도시된 바와같이 원영상을 8×8 블럭으로 나누어 DCT부(10)에 의해서 주파수 변환을 수행한 다음에 DCT영역을 계수들의 특성에 따라서 DC영역, 수평주파수 영역, 수직주파수 영역, AC영역으로 분할한다.

한편, 양자화부(20)에서는 상기 DCT부(10)에서 얻어진 DCT계수들을 적절한 양자화 구간으로 나누어 양자화를 수행하고, Run-Length 스캔부(30)는 양자화된 블럭 데이타를 지그재그(Zigzag) 스캐닝하여 Run-Length부호화한후 이를 위치식별기(40)와 부호화기(60)로 공급한다.

이때, 위치식별기(40)는 Run-Length 스캔부(30)로부터 지그재그 스캐닝되어 출력된 DCT계수들을 입력받아 DCT계수들의 DCT영역 위치정보를 검출해 허프만 테이블 선택기(50)로 출력한다.

그러면, 허프만 테이블 선택기(50)에서는 위치식별기(40)로부터 DCT계수들의 위치정보를 입력받아 DCT계수들의 특성에 적합한 허프만 부호화가 이루어질 수 있도록 부호화기(60)에 포함된 다중 허프만 테이블중 DCT계수 특성에 적합한 하나의 허프만 테이블을 선택한다.

즉, 상기 4개의 영역으로 분할된 DCT영역중(도 3참조) DC영역의 DCT계수가 위치식별기(40)로 입력되면 위치식별기(40)에서는 DCT계수가 DC영역이라는 위치정보를 허프만 테이블 선택기(50)로 출력하고, 허프만 테이블 선택기(50)에서는 부호화기(60)에 포함된 다중 허프만 테이블중 DC영역의 DCT계수에 적합한 하나의 허프만 테이블을 선택한다.

이때, 부호화기(60)에서는 허프만 테이블 선택기(50)에 의해서 선택된 허프만 테이블을 이용하여 Run-Length 스캔부(30)로부터 입력된 DC영역의 DCT계수를 부호화한다.

한편, 상기 부호화기(60)에 포함된 다중 허프만 테이블은 각 영역의 DCT계수들이 나타내는 통계적인 특성에 최적화되어 있다.

이와같이, DCT계수들은 부호화기(60)에 포함된 여러개의 허프만 테이블(Table1, Table2, … TableN)중 그 위치영역에 적합한 허프만 테이블에 의해서 부호화된다.

그리고, 상기의 다중 허프만 테이블은 부호화기와 복호화기가 동일하게 공유하여 영상의 부호화 및 복호화 과정에서 부호화/복호화되는 DCT계수들의 영역 위치에 따라 각각 다른 허프만 테이블이 선택되어지므로 허프만 테이블을 선택하기 위한 부가적인 정보의 전송없이도 영상의 부호화 및 복호화가 이루어질 수 있다.

상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에서는 영상 부호화시 DCT영역 위치에 따라서 각각 다른 허프만 테이블을 이용해 DCT계수들을 부호화함으로써, 부가적인 정보 전송없이도 DCT계수들의 통계적인 특성에 적합한 부호화가 이루어져 영상 압축 효율성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

DCT변환부에 의해서 DCT주파수 변환되고 양자화 및 스캔부에 의해서 양자화 및 스캐닝된 DCT계수들을 입력받아서, 입력된 DCT계수들의 DCT영역 위치정보를 제공해 주는 위치식별기와, 상기 위치식별기로부터 영역 위치정보를 입력받아 부호화기의 다중 허프만 테이블중 DCT계수의 위치영역에 적합한 하나의 허프만 테이블을 선택해 주는 허프만 테이블 선택기와, 다중 허프만 테이블을 포함하며 상기 허프만 테이블 선택기에 의해서 선택된 허프만 테이블을 이용해 DCT계수들을 부호화하는 부호화기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 허프만 테이블을 이용한 영상 압축장치.