KR100354799B1 - 화상부호화장치및화상부호화방법 - Google Patents

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Abstract

부호화 대상 블럭의 모드 데이터를, 주변의 이미 부호화 완료된 블럭 모드 데이터로부터 예측하여, 예측 적중률에 따라 전환된 부호어표를 이용하여 부호화한다. 부호어표에서는, 적중률이 높은 부호화 모드의 부호어표를 짧게 하고 있다.

Description

화상 부호화 장치 및 화상 부호화 방법{IMAGE ENCODER AND IMAGE DECODER}
종래부터 가역성이 요구되는 화상 부호화 방식으로서는, 팩시밀리에 사용되고 있는 MMR(Modified Modified Read) 방식이 알려져 있다. 그러나, MMR 방식은 입력된 1 프레임 전체에 대해 처리를 실행하는 방식이기 때문에, ITU-T H.261이나 ISO/IEC MPEG 등에서 채용되어 있는 1 프레임을 복수의 블럭으로 분할하여 블럭 단위로 처리를 실행하는 다른 부호화 방식과의 정합성을 유지하기 어렵다. 그래서, MMR 방식을 더욱 개량한 MMMR(Modified MMR)가 MPEG4의 평가 모델로서 채용되어 있다 (IS0/IECJTC/SC29/WG11 N1277, July 1996).
1 프레임의 화상을 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할하여 블럭마다 화상을 부호화하는 화상 부호화 방식에서는, 블럭마다 블럭의 움직임 보상의 유무, 직교 변환 계수의 유무, 또한 입력 화상이 물체의 형상이나 합성의 비율을 나타내는 형상 화상인 경우는 블럭의 유의성의 유무 등을 나타내며, 또한 블럭내의 화소값의 부호화 방법을 나타내는 부호화 모드 데이터와, 블럭내의 화소값의 부호화 데이터로 나누어 부호화된다.
그러나, 상기 화상 블럭을 해당 블럭의 부호화 모드를 나타내는 부호화 모드 데이터와 해당 블럭내의 화소값에 관한 데이터로 나누어 부호화하는 방법은, 움직임의 정보나 직교 변환 계수, 유의인 형상 등이 존재하지 않은 블럭이 1 프레임내에 증가하면, 생성된 부호화 신호중에 블럭의 모드 데이터가 차지하는 비율이 상대적으로 증가하여, 부호화 효율이 열화하는 문제가 있다.
발명의 개시
본 발명의 목적은, 1 프레임내에 움직임의 정보나 직교 변환 계수, 유의인 형상 등이 존재하지 않은 블럭이 많이 포함되는 화상이더라도, 부호화 효율이 대폭 열화하는 것이 없는 화상 부호화 장치 및 화상 복호화 장치를 제공하는데 있다.
제 l 발명에 관한 화상 부호화 장치는, 모드 데이터의 부호화를 실행할 때에, 이미 부호화되어 있는 주변 블럭의 모드 데이터로부터, 부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 예측하여, 예측의 적중율에 따라 부호어를 정한 부호어 표를 전환하는 화상 부호화 장치이다.
제 2 발명에 관한 화상 복호화 장치는, 모드 데이터의 복호화를 실행할 때에, 이미 복호화되어 있는 주변 블럭의 모드 데이터로부터, 복호화 대상 블럭의 부호화 모드를 예측하여, 예측의 적중율에 따라 부호어를 정한 부호어 표를 전환하는화상 복호화 장치이다.
제 1, 제 2 발명에 의하면, 적중율이 높은 부호화 모드의 부호어 길이를 짧게 함으로써, 부호화 효율을 개선할 수 있다.
제 3 발명에 관한 화상 부호화 장치는, 복수의 블럭으로 분할된 디지탈 화상의 각 블럭의 부호화 모드 데이터를 복수 블럭으로 나누어 부호화하는 화상 부호화 장치이다.
제 4 발명에 관한 화상 복호화 장치는, 복수 블럭분의 모드 데이터에 관한 부호어를 정리하여 복호화하는 화상 복호화 장치이다.
제 3, 제 4 발명에 의하면, 모드 데이터의 블럭간의 상관을 이용한 부호화/복호화가 용이하게 실행되고, 부호화 효율의 향상을 달성할 수 있다.
제 5 발명에 관한 화상 부호화 장치는, 모드 데이터의 부호화를 실행할 때에, 이미 부호화되어 있는 주변 블럭의 모드 데이터로부터, 부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 예측하여, 예측의 적중율에 따라 출현 확률을 정한 확률 모델을 전환하는 화상 부호화 장치이다.
제 6 발명에 관한 화상 복호화 장치는, 모드 데이터의 산술 복호화를 실행할 때에, 이미 복호화되어 있는 주변 블럭의 모드 데이터로부터, 복호화 대상 블럭의 부호화 모드를 예측하여, 예측의 적중율에 따라 출현 확률을 정한 확률 모델을 전환하는 화상 복호화 장치이다.
제 5, 제 6 발명에 의하면, 부호화 모드를 예측하여 출현 확률이 높은 부호화 모드가 설정되어 있는 확률 모델로 적응적으로 전환하여 산술 부호화/복호화할수 있기 때문에, 부호화 효율을 개선할 수 있다.
제 7 발명에 관한 기록 매체는, 제 1 발명 내지 제 6 발명에 관한 화상 부호화 장치/화상 복호화 장치의 적어도 1개를 실현시키는 프로그램 데이터가 기록되어 있는 컴퓨터의 기록 매체이다.
본 발명은 디지탈 화상을 부호화 또는 복호화하기 위한 화상 부호화 장치 및 화상 부호화 방법에 관한 것이고, 또한 화상 부호화/복호화를 위한 프로그램이 기록된 기록 매체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 화상 부호화 장치의 블럭도,
도 2는 제 1 실시예의 화상 부호화 장치에 구비된 모드 데이터 부호화부의 기능 블럭도,
도 3은 모드 데이터 부호화부가 갖는 부호어표 예측 테이블의 구성도,
도 4는 프레임 화상의 블럭 분할 상태를 도시한 도면,
도 5는 부호화 대상 블럭과 주변 블럭의 부호화 모드를 도시한 도면,
도 6은 1 프레임내에서의 각 블럭의 화소값의 상태를 도시한 도면,
도 7a는 도 6에 도시하는 블럭을 본 발명에 따라서 화상 부호화한 경우의 부호어를 도시한 도면,
도 7b는 도 6에 나타내는 블럭을 일반적인 부호화 방식에 따라서 화상 부호화한 경우의 부호어를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 화상 복호화 장치의 블럭도,
도 9는 제 2 실시예의 화상 복호화 장치에 구비된 모드 데이터 복호화부의 기능 블럭도,
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 화상 부호화 장치의 블럭도,
도 11은 제 3 실시예의 화상 부호화 장치에 구비된 부호어표의 구성도,
도 12는 부호화 대상이 되는 화상에 관해서 각 블럭의 화소값의 상태의 일예를 도시한 도면,
도 13a는 도 12의 블럭을 본 발명에 따라서 화상 부호화한 경우의 부호어를 도시한 도면,
도 13b는 도 12에 도시하는 블럭을 일반적인 부호화 방식에 따라서 화상 부호화한 경우의 부호어를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 화상 복호화 장치의 블럭도,
도 15는 산술 부호화 방법의 개념도,
도 16은 본 발명의 제 5 실시예에서 사용하는 출현 확률표의 구성도,
도 17은 본 발명의 제 6 실시예에 관한 화상 부호화/복호화 프로그램이 저장되는 기록 매체의 개관도,
도 18은 본 발명의 화상 부호화/복호화 프로그램을 신호 분배하는 네트워크의 개략도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예로 되는 화상 부호화 장치의 블럭도이다. 동 도면에 도시하는 화상 부호화 장치는, 부호화 대상으로 되어 있는 화소 블럭의 부호화 모드를 나타내는 부호화 모드 데이터를 출력하는 부호화 모드 판정부(1)와, 후술하는 부호어표를 이용하여 모드 데이터의 부호어를 생성하는 모드 데이터 부호화부(2)와, 화소 블럭내의 화소값의 부호어를 생성하는 블럭 데이터 부호화부(3)와, 모드 데이터에 관한 부호어와 화소값 데이터에 관한 부호어를 다중화하여 부호화 화상 신호를 생성하는 다중화부(4)를 구비하고 있다. 또, 부호(11)는 도중에 표시되지 않은 블럭 분할부에 의해서 분할된 디지탈 입력 화상의 블럭의 화소값 신호이고, 부호(12)는 화소 블럭의 부호화 모드 데이터이며, 부호(l3)은 모드 데이터에 관한 부호어이고, 부호(14)는 블럭 데이터에 관한 부호어이며, 부호(15)는 블록으로 분할된 디지탈 입력 화상의 부호화 화상 신호를 나타내는 것이다.
도 2에 모드 데이터 부호화부(2)의 기능 블럭 구성이 표시되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이 모드 데이터 부호화부(2)는, 부호화 모드 데이터를 저장하는 모드 데이터 저장부(21), 부호화 대상 블럭의 주변 블럭의 부호화 모드 데이터를 판독하는 모드 데이터 판독부(22), 복수의 부호어표로 이루어지는 부호어표 예측 테이블(23), 최적의 부호어표를 선택하는 부호어표 선택부(24), 및 부호어표에 근거하여 모드 데이터를 부호화하는 부호화부(25)를 구비하고 있다.
도 3은 부호어표 예측 테이블(23)의 구체 예를 도시하고 있다. 부호어표 예측 테이블(23)로 설정되어 있는, 부호화 완료 주변 블럭의 모드 데이터와, 다른 부호화 패턴을 갖는 복수의 부호어표의 조합을 고안함으로써 부호화 효율의 개선을 도모하도록 하고 있다.
이상과 같이 구성한 화상 부호화 장치에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
우선, 디지탈 입력 화상은, 도 4에 도시하는 바와 같이 가로 M 화소, 세로 N 라인으로 1 프레임이 구성된 통상의 컬러 신호나 물체의 형상 또는 합성의 비율을 나타내는 형상 정보이다. 1 프레임의 디지탈 입력 화상은 도면중에 표시되어 있지 않은 블럭 분할부에 의해서 가로 m 화소, 세로 n 라인으로부터 구성된 복수의 화소 블럭으로 분할된다. 분할된 화소 블럭의 화소값 신호(11)가 부호화 모드 판정부(1) 및 블럭 데이터 부호화부(3)에 입력된다.
부호화 모드 판정부(1)에서는, 위치(i, j)(이하 POS(i, j)라고 표기함)의 화소 블럭의 화소값 데이터로부터 그 화소 블럭의 부호화 모드를 결정한다. 통상의 컬러 신호의 경우는, 움직임 보상의 유무나 직교 변환 계수의 유무, 또한 형상 신호의 경우는 유의 형상의 유무 등을 정한다. 이진값 화상 신호의 경우는, 블럭내의 모든 화소값이 흑(black) 화소로 되어 있는 상태 (A), 모든 화소값이 백(white) 화소로 되어 있는 상태 (B), 흑 화소와 백 화소와가 혼재하고 있는 상태 (C)의 3 상태가 존재할 수 있다. 따라서, 3가지의 상태에 대응하여 3가지의 부호화 모드 A, B, C가 존재하게 된다. P0S(i, j)의 화소 블럭의 부호화 모드를 이하, M0DE(i, j)로 기재한다. 부호화 모드 판정부(1)는 결정된 MODE(i, j)를 모드 데이터 부호화부(2) 및 블럭 데이터 부호화부(3)에 각각 출력한다.
모드 데이터 부호화부(2)는, 도 3에 도시하는 부호어표 예측 테이블로부터MODE(i, j)에 대응하는 부호어표를 선택하여 모드 데이터에 관한 부호어를 생성한다.
모드 데이터의 부호화 방법에 대하여 상세히 설명한다.
모드 데이터 부호화부(2)에 있어서, 지금 부호화 대상으로 되어 있는 화소 블럭의 부호화 모드를 MODE(i, j)로 하면, 도 5에 도시하는 바와 같이 POS(i, j)의 화소 블럭 주변의 이미 부호화 완료된 화소 블럭 (POS(i-1, j-1), POS(i, j-1), POS(i-1, j))의 부호화 모드 MODE(i-1, j), MODE(i-1, j-1), MODE(i, j-1)로부터 MODE(i, j)를 예측할 수 있다.
즉, 부호화 모드로서 A, B, C의 3개의 모드가 있는 경우, MODE(i-1, j), M0DE(i-1, j-1), M0DE(i, j-1)가 전부 A이면 MODE(i, j)도 A인 확률이 높다.
종래의 전형적인 모드 데이터의 부호화에서는, 개개의 부호화 모드 A, B, C에 대하여 고유의 부호어가 준비되어 있고, 결정한 부호화 모드에 따른 부호어를 할당하고 있다. 즉, 부호화 모드 A의 부호어, B의 부호어, C의 부호어를 l 세트만 미리 준비하고 있으며(부호어표), 해당하는 부호화 모드의 부호어를 부호어 표로로부터 꺼내어 출력하도록 하고 있다. 또한, 각 부호어의 부호어 길이가 동일한 길이(비트 수)로 고정되어 있다.
본 발명은, 도 3에 도시하는 바와 같이 부호어표 예측 테이블에 복수의 부호어표가 준비되어 있고, 또한 특정한 부호어표는 일부에 짧은 부호어 길이의 부호어가 포함되어 있다. 부호화 대상 블럭의 주변 블럭의 부호화 모드가 특정한 모드쪽으로 기울어 있는 경우, 부호화 대상 블럭은 그 특정 모드와 동일한 모드의 확률이높기 때문에 그 특정 모드의 부호어를 다른 부호화 모드의 부호어에 비해 짧은 부호어 길이로 하고 있다.
구체적으로는, 주변 블럭의 부호화 모드가 A에 기울어 있는 경우, 부호화 모드 A의 부호어는 0(부호어 길이 = 1비트), 부호화 모드 B의 부호어는 10(부호어 길이 = 2비트), 부호화 모드 C의 부호어는 11(부호어 길이 = 2비트)로 설정하고 있다. 주변 블럭의 부호화 모드에 B가 많이 포함되어 있는 경우 주변 블럭의 부호화 모드에 C가 많이 포함되어 있는 경우도, 각각 마찬가지로 우세한 부호화 모드의 부호어 길이를 짧게 하고 있다.
모드 데이터 부호화부(2)에서는, 부호화 대상 블럭의 주변 블럭의 부호화 모드의 정보를 용이하게 취득할 수 있도록 하기 위해, 부호화 모드 판정부(1)로부터 보내져 오는 모드 데이터를 모드 데이터 저장부(21)에 저장한다. 화소 블럭의 모드 데이터는 1 프레임내에서의 해당 블럭의 블럭 위치에 대응하는 위치에 저장된다.
모드 데이터 판독부(22)는, 부호화 대상 블럭의 블럭 위치 POS(i, j)가 입력되면, 부호화 대상 블럭의 주변 블럭의 블럭 위치 POS(i-1, j-1), POS(i, j-1), POS(i-1, j))의 부호화 모드 MODE(i-1, j), MODE(i-1, j-1), MODE(i, j-1)를 모드 데이터 저장부(21)로부터 판독하여 부호어표 선택부(24)에 부여한다.
부호어표 선택부(24)는, 주변 블럭의 부호화 모드 MODE(i-1, j), MODE(i-1, j-1), MODE(i, j-1)의 조합과 일치하는 조합에 관련되게 설정되어 있는 부호어표를 부호어표 예측 테이블(23)로부터 선택한다. 예컨대, 주변 블럭의 부호화모드가(A, A, A), (A, A, B), (A, A, C), (B, A, A), (C, A, A), (A, B, A) 또는 (A, C, A)인 경우는, (A = 0, B = 10, C = 11)의 부호어표를 선택한다. 상기한 예는 주변 블럭의 부호화 모드 A가 우세인 경우이다. 또한, 주변 블럭의 부호화 모드 B가 우세인 경우는, (A = 10, B = 0, C = 11)의 부호어표가 선택되고, 주변 블럭의 부호화 모드 C가 우세인 경우는, (A = 10, B = 11, C = 0)의 부호어표가 선택된다. 주변 블럭의 모드 상태에 따라 선택된 부호어표는 부호화부(25)에 부여된다.
이와 같이 본 발명에서는 모드 데이터의 부호화에 이용되는 부호어표가 주변 블럭의 부호화 모드의 상태에 따라 적응적으로 전환된다.
부호화부(25)는, 부호화 대상 블럭의 모드 데이터를 선택된 부호어표에 근거하여 부호화한다. 지금, 부호화 모드 판정부(1)로부터 입력한 부호화 모드가 A이고, 부호어표 선택부(24)로부터 입력한 부호어표가 (A = 0, B = 10, C = 11)이면, 부호어 = 0을 출력하게 된다.
따라서, 부호화 대상 블럭의 주변 블럭에 우세 모드가 포함되어 있어, 부호화 대상 블럭의 모드가 그 우세 모드와 일치하는 경우는 짧은 부호어 길이의 부호어가 생성된다.
프레임 화상의 각 화소 블럭의 부호화 모드가 도 6에 도시하는 상태로 된다고 가정한다. 본 발명과 같이 주변 블럭의 부호화 모드의 상태에 따라 부호어표를 적응적으로 전환하면, 도 7a에 도시하는 바와 같이 사선 부분의 블럭의 부호어 길이가 줄어들기 때문에 부호화 효율을 올릴 수 있다. 한편, (A = 0, B = 10, C =11)의 1세트만이 고정된 부호어표를 사용하여, 도 6에 도시하는 상태의 프레임 화상을 부호화하면, 도 7b에 도시하는 바와 같은 상태로 부호화된다. 도 7a에 도시하는 부호어에 비해 부호화 효율이 저하하는 것으로 판단된다.
블럭 데이터 부호화부(3)는 부호화 모드 판정부(1)로부터 POS(i, j)의 화소 블럭에 관한 부호화 모드로서 A 또는 B가 입력한 경우는, 부호화 대상 블럭의 화소값의 부호화를 정지시킨다. 부호화 모드 A, B의 경우는, 블럭내의 모든 화소가 흑 또는 백이기 때문에, 모드 데이터만으로 화소 블럭의 복호가 가능하기 때문이다. 부호화 모드 C의 경우는, 부호화 대상 블럭의 화소값을 부호화하여 블럭 데이터에 관한 부호어를 출력한다.
다중화부(4)는, 모드 데이터에 관한 부호어와 블럭 데이터에 관한 부호어를 다중화하여 부호화 화상 신호를 출력한다.
이와 같이 본 실시예는, 개개의 모드 데이터를 부호어로 변환하기 위한 부호어표를, 주변 블럭의 부호화 모드의 상태에 관련되게 복수개가 준비되고, 또한 주변 블럭에 많이 포함되어 있는 우세 모드에는 부호어 길이가 짧은 부호어를 할당하여, 주변 블럭의 부호화 모드의 상태에 따라 부호어표를 적응적으로 전환되도록 하였다.
또, 부호어표 선택부(24)가 선택한 부호어표의 내용을 부호화부(25)에 전하는 것은 아니고, 선택한 부호어표의 번호만을 부호화부(25)에 통지하여, 부호화부(25)가 부호어표 예측 테이블(23)로부터의 번호로 지정된 부호어표의 내용을 취입하도록 해도 양호하다.
(제 2 실시예)
도 8은, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 화상 복호화 장치의 블럭도이다. 동 도면에 있어서 도 1에 도시하는 제 1 실시예와 동일 신호에 대해서는 동일한 번호를 부여하여 설명을 생략한다.
이 화상 복호화 장치는, 부호화 화상 신호로부터 모드 데이터에 관한 부호어와 블럭 데이터에 관한 부호어를 분리하는 역다중화부(81)와, 모드 데이터에 관한 부호어로부터 화소 블럭의 부호화 모드 데이터를 재생하는 모드 데이터 복호화부(82)와, 재생한 모드 데이터가 나타내는 모드로 화소 블럭내의 화소값을 재생하는 블럭 데이터 복호화부(83)를 구비하고 있다.
도 9는, 모드 데이터 복호화부(82)의 기능 블럭도이다. 모드 데이터 복호화부(82)는, 모드 데이터의 부호어를 복호하는 복호화부(91), 복호한 화소 블럭의 모드 데이터를 저장하는 모드 데이터 저장부(92), 저장된 모드 데이터의 판독을 하는 모드 데이터 판독부(93), 복호화 대상 블럭으로부터 보여진 주변 블럭의 모드 상태와 부호어표를 맞출 수 있는 부호어표 예측 테이블(94), 부호어표를 선택하는 부호어표 선택부(95)를 구비한다.
제 1 실시예의 모드 데이터 부호화부(2)에서 부호화된 모드 데이터의 부호어를, 본 실시예의 화상 복호화 장치로 복호화하는 것이면, 부호어표 예측 테이블(94)은 도 3에 도시한 것과 동일한 내용의 부호어표 예측 테이블을 사용해야 한다.
이상과 같이 구성된 제 2 실시예의 화상 복호화 장치에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
우선, 역다중화부(81)에서는 부호화 화상 신호(15)를 모드 데이터에 관한 부호어(13)와 블럭 데이터에 관한 부호어(14)로 분리한다. 모드 데이터에 관한 부호어(13)는 모드 데이터 복호화부(82)에 입력되고, 블럭 데이터에 관한 부호어(14)는 블럭 데이터 복호화부(83)에 입력된다.
모드 데이터 복호화부(82)에서는, 모드 데이터에 관한 부호어(13)를 받아들이면, 부호어표 예측 테이블(94)로부터 대응하는 블럭의 부호화 모드 데이터(12)를 재생하게 된다.
여기서, 모드 데이터 복호화부(82)의 동작 내용에 대하여 도 9에 근거하여 설명한다. 복호화부(91)가 모드 데이터의 부호어를 복호하면, 복호한 모드 데이터를 모드 데이터 저장부(92)의 해당 화소 블럭 위치에 기입한다.
모드 데이터 판독부(93)에는 복호화 대상 블럭의 1 프레임내에서의 위치 정보가 입력된다. 모드 데이터 판독부(93)는, 복호화 대상 블럭의 위치 정보에 근거하여 복호화 대상 블럭 주변의 복호화 완료 블럭의 모드 데이터를 모드 데이터 저장부(92)로부터 판독하여 부호어표 선택부(95)에 입력한다.
부호어표 선택부(95)는, 복호화 대상 블럭의 주변 블럭의 모드 데이터의 상태에 근거하여 부호어표 예측 테이블(94)로부터 부호화시의 부호어표와 동일한 부호어표를 꺼낸다. 부호어표 예측 테이블(94)로부터 꺼내어진 부호어표는 복호화부(91)에 전해진다.
복호화부(91)는, 부호어표 선택부(95)로부터 전해진 부호어표를 이용하여 복호화 대상 블럭의 모드 데이터에 관한 부호어를 복호화한다.
예컨대, 모드 데이터 복호화부(82)에서의 복호화 대상이 POS(i, j)의 블럭인 것으로 하면, 도 5에 도시한 MODE(i-1, j), MODE(i-l, j-1), MODE(i, j-1)는 이미 재생되어 있고, MODE(i, j)는 MODE(i-1, j), MODE(i-1, j-l), MODE(i, j-1)의 모드의 상태로부터 도 3에 근거하여 부호어표를 전환함으로써, 제 1 실시예에 의해서 부호화된 모드 데이터에 관한 부호어로부터 블럭의 부호화 모드를 정확하게 재생할 수 있다.
복호화된 모드 데이터는 모드 데이터 저장부(92)에 저장됨과 동시에, 블럭 데이터 복호화부(83)에 입력된다.
블럭 데이터 복호화부(83)는, 블럭 데이터에 관한 부호어(14)를 수취하고, 부호화 모드 데이터(12)에 표시된 부호화 모드에 대응하는 복호화 처리를 행함으로써 블럭내의 디지탈 화소값 신호(31)를 재생하여 출력한다.
또, 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서는 부호화 대상 블럭의 모드 데이터의 예측에 3가지의 주변 블럭의 모드 데이터를 이용하였지만, 또한 참조 블럭의 수를 증가시키는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예에서는 모드 데이터가 3종류 (A, B, C)인 경우에 대하여 서술하고 있지만, 또한 상태 수를 많게 하더라도 마찬가지의 처리를 실행하는 것이 가능하다.
또, 제 1 실시예의 화상 부호화 장치와 제 2 실시예의 화상 복호화 장치를 조합하는 것으로, 부호화/복호화 장치의 실현이 가능하다.
(제 3 실시예)
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 화상 부호화 장치의 블럭도이다. 동 도면에 있어서, 도 1에 도시하는 장치와 동일한 기능 블럭 및 동일한 신호에 대해서는 동일한 번호를 부여하고 설명을 생략한다.
본 실시예의 화상 부호화 장치는, 부호화 모드 판정부(1)와, 부호화 모드 판정부(1)로부터 출력되는 블럭마다 부호화 모드 데이터를 유지하여 1 프레임분을 함께 출력하는 메모리(101)와, 1 프레임분의 부호화 모드 데이터를 함께 부호화하여 부호어를 작성하는 모드 데이터 부호화부(102)와, 블럭 데이터 부호화부(3)와, 블럭마다 블럭 데이터에 관한 부호어를 유지하여 1 프레임분을 함께 출력하는 메모리(103)와, 1 프레임분의 모드 데이터에 관한 부호어와 동일 프레임내의 각 화소 블럭의 블럭 데이터에 관한 부호어를 다중화하여 부호화 화상 신호를 생성하는 다중화부(104)를 구비하고 있다. 또, 부호(111)는 l 프레임분의 부호화 모드 데이터, (112)는 l 프레임분의 모드 데이터에 관한 부호어, (113)은 1 프레임분의 블럭 데이터에 관한 부호어, (1l4)는 디지탈 입력 화상의 부호화 화상 신호를 나타내는 것이다.
이상과 같이 구성된 본 실시예의 화상 부호화 장치에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
우선, 디지탈 입력 화상 신호(11)는 제 1 실시예와 마찬가지로 부호화 모드 판정부(1)에 의해서 POS(i, j)의 블럭의 부호화 모드 M0DE(i, j)가 결정된다. 결정된 M0DE(i, j)는 메모리(10l)에 의해서 유지된다. 1 프레임분의 모든 화소 블럭의 모드 데이터 MODE(1, 1), MODE(1, 2),... MODE(2,1),... MODE(X, Y)가 저장되어, 이러한 모드 데이터가 한번에 모드 데이터 부호화부(102)에 전송된다.
모드 데이터 부호화부(102)에서는, 1 프레임분의 모드 데이터를, 도 11에 도시되는 부호어표를 사용하여 부호화한다. 모드 데이터 부호화부(102)에서의 부호화 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
모드 데이터 부호화부(102)는, 복수의 블럭의 모드 데이터를 한번에 부호화하기 위한 부호어표(도 11에 도시함)를 구비하고 있다. 이 부호어표는, 3종류의 모드 (A, B, C)를 2개씩 조합한 모든 조합에 대하여 고유의 부호어가 각각 할당되어 있다. 특히, 동일 모드의 조합(A, A), (B, B), (C, C)에 대하여 다른 조합보다도 부호어 길이가 상대적으로 줄어들게 하고 있다.
이제, 1 프레임분의 모드 데이터로서 도 12에 도시하는 바와 같은 내용의 1 프레임분의 모드 데이터가 모드 데이터 부호화부(102)에 전송되는 것으로 가정한다.
라인의 선두로부터 순차적으로 2 블럭씩 모드 데이터가 꺼내어진다. 도 12에 도시하는 경우이면 (A, B) (B, B) (A, A)의 순서로, 수평 방향으로 연속하는 2개씩의 모드 데이터가 1단위로서 부호화의 대상으로 된다.
도 12에 도시하는 1 프레임분의 모드 데이터를, 도 11에 도시하는 부호어표로 부호화한 결과를 도 13a에 도시한다. 동일한 모드가 연속하는 영역은 부호어 길이가 짧은 부호어로 되어 있음을 알 수 있다. 또한, 도 13b는, 도 12에 도시하는 1 프레임분의 모드 데이터를, 전회의 비교예와 마찬가지로 A = 0, B = 10, C =1인 고정의 부호어표를 사용하여 부호화한 결과를 나타내고 있다. 도 13a와 도 13b를 비교하면 명백하듯이, 본 발명에 의한 부호화가 공지의 부호화보다도 1 프레임분의 모드 데이터의 부호어의 비트 수가 작아진다.
이렇게 하여 부호화된 모드 데이터의 부호어(1l2)가 다중화부(104)에 인가된다.
한편, 화소 블럭의 화소 데이터는, 제 1 실시예와 마찬가지로 블럭 데이터 부호화부(3)에 의해서 부호화되어, 블럭 데이터에 관한 부호어가 메모리(103)에 의해서 유지되어 1 프레임분의 모든 블럭 데이터에 관한 부호어(113)에 합쳐진다.
그리고, 다중화부(104)에서는 모드 데이터에 관한 부호어(112)와 1 프레임분의 모든 블럭 데이터에 관한 부호어(113)를 다중화하여 부호화 화상 신호(114)를 출력한다.
이와 같이 제 3 실시예는, l 프레임분의 화소 블럭의 모드 데이터를 메모리에 축적하고 나서, 복수의 모드 데이터를 한번에 부호화하도록 하고 있다. 복수의 모드 데이터를 한번에 부호화하기 위한 부호어표에는 동일 모드 데이터의 조합에 대하여 부호어 길이가 짧은 부호어를 설정하고 있다.
(제 4 실시예)
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 이러한 화상 복호화 장치의 블럭도이다. 동 도면에 있어서 도 1, 도 8에 나타내는 실시예와 동일한 신호에는 동일한 번호를 부여하여, 설명을 생략한다.
본 실시예의 화상 복호화 장치는, 부호화 신호로부터 모드 데이터에 관한 부호어열과 블럭 데이터에 관한 부호어열을 분리하는 역다중화부(141)와, 모드 데이터에 관한 부호어열로부터 모드 데이터를 얻는 모드 데이터 복호화부(142)와, 1 프레임분의 모든 블럭의 모드 데이터를 유지하는 메모리(143)와, 블럭 데이터에 관한 부호어열에서 화소값을 재생하는 블럭 데이터 복호화부(83)를 구비하고 있다.
모드 데이터 복호화부(142)는, 제 3 실시예의 화상 부호화 장치가 부호화한 모드 데이터의 부호어를 복호하기 위해서 도 11에 도시하는 부호어표를 갖고 있다. 모드 데이터 복호화부(142)는, 도 11에 도시하는 부호어표를 이용하여 모드 데이터의 부호어를 복호한다.
이상과 같이 구성된 제 4 실시예의 화상 복호화 장치에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다.
우선, 역다중화부(141)에서는 부호화 신호(114)를 수신하여, 그 부호화 신호(114)를 1 프레임분의 모든 블럭의 모드 데이터에 관한 부호어열 및 각 블럭의 블럭 데이터에 관한 부호어열로 분리하여 출력한다.
모드 데이터 복호화부(142)는, 제 3 실시예에서의 부호화와는 역순으로 도 11의 부호어표를 사용하여 모드 데이터의 부호어를 2개의 화소 블럭의 모드 데이터로 복호화한다. 모드 데이터 복호화부(142)에 의해 복호화된 모드 데이터(11l)를 메모리(143)에 저장하고, 1 프레임분 모두를 블럭 데이터 복호화부(83)에 출력한다.
모드 데이터 복호화부(142)에 있어서 복호화된 l 프레임내의 모든 블럭의 모드 데이터를 메모리(l43)에 저장하고, 블럭 데이터 복호화부(83)의 요구에 따라서 재생하고자 하는 대상 블럭의 모드 데이터 MODE(i, j)가 블럭 데이터 복호화부(83)에 인가된다.
마지막으로, 블럭 데이터 복호화부(83)는 역다중화부(141)에 의해서 분리되어 출력된 POS(i, j) 위치의 블럭의 블럭 데이터에 관한 부호어열(14)과 메모리(143)로부터 출력된 블럭의 모드 데이터 MODE(i, j)를 수신하여, MODE(i, j)에 따라서 블럭내의 화소값을 재생하여 출력한다.
또한, 출력된 블럭마다의 화소값을 도면중에 도시하고 있지 않은 적당한 정렬 처리부에 의해서 주사 순서대로 재배열함으로써 디지탈 화상 신호를 재생한다.
또한, 상기 제 3 실시예 및 제 4 실시예에 있어서는 2개의 연속하는 화소 블럭의 모드 데이터를 모두 부호화하였지만, 더 많은 화소 블럭의 모드 데이터를 함께 부호화하는 것도 가능하다. 또한, 수평 방향으로 연속하는 복수의 화소 블럭을 부호화의 대상으로 하고 있지만, 수직 방향으로 연속하는 복수의 화소 블럭이나, 2차원 방향으로 연속하는 화소 블럭을 모두 부호화의 대상으로 할 수도 있다. 이 경우는, 부호화의 대상으로 되는 모든 블럭의 조합에 대응하는 부호어표가 요구된다.
(제 5 실시예)
상기 제 1∼제 4 실시예에서는, 도 3 또는 도 4에 도시하는 부호어표를 이용한 모드 데이터의 부호화를 설명하였지만, 산술 부호화 방법 등 다른 부호화 방법을 이용하는 것도 가능하다.
제 5 실시예에 관한 화상 부호화/복호화 장치는, 모드 데이터 부호화부/모드 데이터 복호화부가 산술 부호화 방법을 이용하여 부호화/복호화를 하여, 부호화/복호화 대상 블럭의 모드 데이터의 예측치에 의해서 산술 부호화/복호화에 이용하는 확률 모델을 전환하도록 한 것이다. 모드 데이터 부호화부/모드 데이터 복호화부 이외의 구성은 상술한 각 실시예와 동일하다.
산술 부호는, 부호화해야 할 데이터 계열을 우세 심볼과 열세 심볼의 출현 확률에 따라 분할한 확립 수직선상에 맵핑하여, 그 위치를 2진 소수점값으로 표현하여 그것을 부호 계열로서 출력하는 것이다.
도 15에 산술 부호의 개념도를 나타낸다.
데이터 계열 S = {010011···}을 부호화하는 경우이고, O의 출현 확률을 P, 1의 출현 확률을 Q로 하고 있다. 확률 수직선상에서 C의 위치가 데이터 계열 S에 대한 부호를 도시하고 있다. 이러한 부호화에서는, 부호 C는 다음의 부호화 규칙에 의해 결정된다.
<부호화 규칙>
데이터가 O(우세 심볼)의 경우
C ← C + A * Q
A ← A * P
데이터가 1 (열세 심볼)의 경우
A ← A * Q
A는 부호가 존재하고 있는 범위를 나타내는 피가산수(augend)이고, 도 15중에 해칭되어 있는 부분이다.
출현 확률 P, Q가 확률 모델로 되어, 부호어표에 상당한다. 종래의 산술 부호화 방법에서는, 확률 모델을 고정하여 사용하는 것이 많다. 상술한 실시예와 같이, A, B, C의 3종류의 데이터를 부호화/복호화하는 것이면, 출현 확률도 3종류가 필요하게 된다.
본 실시예는, 도 16에 도시하는 바와 같이 복수의 확률 모델(No1∼No3)을 설정한 확률 모델표를 이용하여 산술 부호화/복호화한다. 확률 모델표는, 도 3에 도시한 부호어표 예측 테이블과 마찬가지로, 복수의 화소 블럭의 모드의 조합과 확률모델을 대응시킨 표이다. 모드의 조합에 대해서는 도 3과 동일하기 때문에 도시되어 있지 않으나, 모델 번호가 모드 조합에 상당한다. 확률 모델을 구성하는 각 모드의 출현 확률은, 주변 블럭에 특정 모드가 많이 존재하고 있는 경우, 그 모드에 대한 출현 확률이 상대적으로 높게 되도록 설정하고 있다.
고정 확률 모델을 이용한 경우, 열세 심볼의 부호어 길이가 길게 되기 때문에 열세 심볼이 많이 포함된 화상이 부호화의 대상으로 되어 있는 경우에는 부호화효율이 저하한다.
본 실시예에 의하면, 주변 블럭의 모드로부터 부호화 대상 블럭의 모드를 예측하여, 예측한 모드의 출현 확률을 높게 한 확률 모델을 사용하여 부호화하기 때문에 부호화 효율을 높일 수 있다.
(제 6 실시예)
본 발명은 제 1∼제 5 실시예에 도시한 구성을 프로그램에 의해서 소프트적으로 실현하여, 이것을 플로피디스크 등의 기록 매체에 기록하여 이송함으로써, 독립한 다른 컴퓨터 시스템으로 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템에 부호화 모드 판정부(1)에 상당하는 기능, 블럭 데이터 부호화부(3)에 상당하는 기능, 다중화부(4, 104)에 상당하는 기능, 기존의 모드 데이터 부호화 기능이 탑재되어 있는 경우, 본 실시예에서 도시한 모드 데이터 부호화부(2, 102)의 기능을 실현하는 프로그램을 기존의 모드 데이터 부호화 기능을 실현하고 있는 프로그램과 교환하도록 하더라도 좋다. 이 경우, 모드 데이터 부호화부(2, 102)의 기능을 실현하는 프로그램만 또는 프로그램을 교환하는 처리를 실행하는 프로그램을 기록 매체에 저장하여 반송한다.
도 17에 기록 매체의 예로서 플로피 디스크를 나타낸다.
또한, 이 실시예에 있어서는, 기록 매체로서 플로피 디스크를 나타내었지만, IC 카드나 CD-ROM, 자기 테이프 등 프로그램을 기록할 수 있는 것이면, 마찬가지로 실시할 수 있다.
또한, 상기 프로그램을 컴퓨터 시스템에 다운로드하는 방법으로서, 도 18에 도시하는 바와 같이 서버 장치로부터 인터넷 등의 통신 네트워크를 통해 단말 장치에 다운로드하도록 하더라도 좋다.
본 발명은, 상술한 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 이탈하지 않은 범위로 여러가지 변형 실시가능하고, 이들은 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 디지탈 화상을 블럭으로 분할하여, 블럭마다 블럭의 부호화 모드와 블럭 데이터로 나누어 부호화, 복호화하는 화상 부호화 및 화상 부호화 장치에 유용하고, 부호화 모드에 관한 부호어의 부호화 효율의 향상을 도모하고, 입력 화상을 보다 적은 비트수로 부호화하는데 적합하다.

Claims (10)

  1. 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 화상 부호화 장치에 있어서,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여, 그 모드 정보를 출력하는 부호화 모드 결정 수단과,
    부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보를 이용하여, 상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보를 부호화하는 모드 정보 부호화 수단과,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서, 해당 부호화 대상 블럭 내의 화소 데이터를 부호화하는 블럭 데이터 부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 장치.
  2. 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 화상 부호화 장치에 있어서,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여 그 모드 정보를 출력하는 부호화 모드 결정 수단과,
    부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 대응하여 부호어가 정해진 부호어표 테이블과,
    해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 근거하여, 상기 부호어표 테이블로부터 해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보의 부호어를 뽑아내어 출력하는 모드 정보 부호화 수단과,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서 해당 부호화 대상 블럭 내의 화소 데이터를 부호화하는 블럭 데이터 부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 장치.
  3. 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 화상 부호화 장치에 있어서,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여 그 모드 정보를 출력하는 부호화 모드 결정 수단과,
    부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 의해서 결정되는 부호어로서, 부호화 대상 블럭의 부호화 모드가 상기 주변 블럭의 부호화 모드 중에서 수적으로 우세한 경우에는 열세인 경우에 비해 짧은 부호어 길이가 할당된 부호어를, 해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보의 부호어로서 출력하는 모드 정보 부호화 수단과,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서 해당 부호화 대상 블럭 내의화소 데이터를 부호화하는 블럭 데이터 부호화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부호화 모드 결정 수단은, 블럭 내의 화소값이 모두 0, 모두 l, 그 이외인지에 따라 부호화 모드를 결정하여, 그 모드 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 장치.
  5. 컴퓨터에, 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 절차를 실행시키는 화상 부호화 프로그램을 기록한 기록 매체에 있어서,
    상기 화상 부호화 프로그램은,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여 그 모드 정보를 출력하는 절차와,
    부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보를 이용하여 상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보를 부호화하는 절차와,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서 해당 부호화 대상 블럭 내의 화소 데이터를 부호화하는 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는
    기계 판독 가능한 기록 매체.
  6. 컴퓨터에, 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 절차를 실행시키는 화상 부호화 프로그램을 기록한 기록 매체에 있어서,
    상기 화상 부호화 프로그램은,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여 그 모드 정보를 출력하는 절차와,
    부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블록 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 대응하여 부호어가 정해진 부호어표 테이블로부터, 해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 근거하여, 해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보의 부호어를 뽑아내어 출력하는 절차와,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서 해당 부호화 대상 블럭 내의 화소 데이터를 부호화하는 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는
    기계 판독 가능한 기록 매체.
  7. 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 화상 부호화 방법에 있어서,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여 그 모드 정보를 출력하는 단계와,
    부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보를 이용하여 상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보를 부호화하는 단계와,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서 해당 부호화 대상 블럭 내의 화소 데이터를 부호화하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 방법.
  8. 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 화상 부호화 방법에 있어서,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여 그 모드 정보를 출력하는 단계와,
    부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 대응하여 부호어가 정해진 부호어표 테이블로부터, 해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 근거하여, 해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보의 부호어를 뽑아내어 출력하는 단계와,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서 해당 부호화 대상 블럭 내의 화소 데이터를 부호화하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 방법.
  9. 복수의 화소로 이루어지는 2차원의 블럭으로 분할된 디지털 화상을 블럭마다 부호화하는 화상 부호화 방법에 있어서,
    부호화 대상 블럭의 부호화 모드를 결정하여 그 모드 정보를 출력하는 단계와,
    부호화 대상 블럭의 모드 정보와 부호화 대상 블럭 주변의 이미 부호화된 블럭의 모드 정보와의 조합에 의해서 결정되는 부호어로서, 부호화 대상 블럭의 부호화 모드가 상기 주변 블럭의 부호화 모드 중에서 수적으로 우세한 경우에는 열세인 경우에 비해 짧은 부호어 길이가 할당된 부호어를, 해당 부호화 대상 블럭의 모드 정보의 부호어로서 출력하는 단계와,
    상기 부호화 대상 블럭의 모드 정보에 따라서 해당 부호화 대상 블럭 내의 화소 데이터를 부호화하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    부호화 모드는, 블럭 내의 화소값이 모두 0, 모두 1, 그 이외인지에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는
    화상 부호화 방법.
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