KR100444931B1 - 계층영상부호화장치및계층영상부호화방법 - Google Patents

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Abstract

감산기는 예측부에 의해서 생성된 예측값을 입력단자를 통해서 인가된 디지탈화상신호로부터 감산한다. 감산기는 출력신호로써 차분신호를 생성한다. 양자화부는 차분신호의 액티비티를 검출하고, 액티비티에 의거해서 양자화스텝수를 지정하며, 차분신호를 양자화스텝수로 양자화한다. 양자화부는 사이드정보를 출력단자에 출력한다.

Description

계층 영상 부호화장치 및 계층 영상 부호화방법
본 발명은 입력신호(디지탈 오디오신호나 디지탈 화상신호)와 그로부터 발생되는 예측값 사이의 차분을 양자화하기 위한 계층 영상 부호화장치 및 계층 영상 부호화 방법에 관한 것이다.
디지탈 오디오신호 및 디지탈 화상신호등의 전송정보량을 압축하기 위한 예측부호화방법이 이미 알려져 있다. 예를들어, 1차원 DPCM에서, 입력샘플값과 예측값 사이의 차분은 시간방향으로 형성된다. 반면, 2차원 DPCM에서, 입력샘플값과 예측값 사이의 차분은 공간방향으로 형성된다. 디지탈정보신호가 시간방향과 공간방향에서 상관관계를 가지므로, 차분은 0주위에 집중한다. 따라서, 차분신호는 양자화비트수보다 적은 비트수로 양자화될 수 있다. 따라서 정보량이 감소될 수 있다. 또한, 차분신호 분포의 집중특성을 이용하여 가변길이 부호화처리가 실행될 때는, 정보량은 더욱 감소될 수 있다.
차분신호 도수분포에 있어서, 그 값은 0주위로 집중된다. 따라서, 차분신호를 다루는 종래의 양자화장치에서, 0주위에서 양자화스텝폭은 정밀하게 표시된다. 그 레벨이 커짐에 따라, 양자화스텝폭은 거칠게 표시된다. 이러한 양자화장치는 비선형 양자화장치와 관련된다. 비선형 양자화장치를 포함하는 종래의 양자화장치에서는, 가능한 차분신호의 모든 레벨이 양자화된다. 예를들어, 디지탈화상신호의 한 샘플(하나의 픽셀)이 8비트로 양자화될때, 차분신호값의 범위는 -255∼+255이다. 종래의 양자화장치에서는, 모든 범위가 양자화처리에 이용된다.
종래의 양자화장치에 있어서, 양자화스텝수는 양자화값을 이진법으로 표시하기 위해서 짝수로 한정된다. 양자화스텝수가 짝수로 한정되는 경우에, 차분데이터가 복호화값으로써 0으로 양자화된다면, 양자화값은 0에 대해서 대칭이 아니다. 또는 양자화스텝수가 2n-1일지라도, 2n이 양자화스텝수로써 이용되어야 하므로, 손실이 있다.
양자화비트수가 2에서 3으로 변할때, 양자화스텝수는 4에서 8로 증가된다. 따라서 이러한 예에서 보여지는 바와같이, 양자화스탭수는 양자화비트수에 E따라서 크게 변화한다. 이는 전송데이터량을 일정하게 유지하기 위해 양자화비트수를 변화시키는 것이 양자화스텝폭을 크게 변화하도록 한다는 것을 뜻하는 것이므로 복원 화상의 질을 크게 변화시킨다.
본 발명의 목적은 양자화스텝수가 짝수이거나 홀수이거나에는 무관하며, 양자화 스텝수의 변화의 정도를 억제하는 계층 영상 부호화장치 및 계층 영상 부호화방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1양태에 따라서 제공된 계층 영상 부호화장치는 입력디지탈신호를 수신하기 위한 장치와, 홀수 스텝수를 포함하는 양자화스텝수에 의거해서 입력디지탈신호를 양자화하여 양자화코드를 결정하며, 양자화코드에 가변길이코드를 정합시켜서 양자화값을 생성하기 위한 양자화회로를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 양자화코드를 수신하며, 양자화코드에 의거해서 가변길이 양자화값을 출력하기 위한 코드변환테이블을 갖는 메모리를 더 포함하며, 여기서 양자화값이 전송된다.
본 발명의 제 2양태에 따라서 제공된 계층 영상 부호화방법은, 입력디지탈신호를 수신하는 공정과, 홀수 스텝수를 포함하는 양자화스텝수에 의거해서 입력디지탈신호를 양자화해서 양자화코드를 결정하며, 양자화코드에 가변길이코드를 정합시켜서 양자화값을 생성하는 공정으로 이루어진다.
차분데이터(차분신호)가 양자화될때, 0이 복호화값에 포함될지라도 차분데이터는 0에 대해서 대칭적으로 양자화될 수 있다. 최적의 양자화스텝수가 2n-1일때, 차분데이터는 그 최적의 양자화스텝수로 양자화될 수 있다.
본 발명의 상기 및 그외의 목적과, 형태와 장점은 첨부된 도면과 관련하여서 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 명백하게 될 것이다.
이하에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 제 1 도(A) 및 제 1 도(B)는 차분신호를 생성하는 예측코드 엔코더의 예를 나타낸다. 제 1 도(A)에서 예를 들면, 디지탈 화상신호가 입력단자(11)에 인가된다. 디지탈 화상 신호는 예측부(12) 및 감산기(13)에 인가된다. 감산기(13)는 예측부(12)에 의해서 생성된 예측값을 각 픽셀값으로부터 감산하여, 출력신호로써 차분신호를 생성한다.
차분신호는 블록분할회로(14)를 통해서 양자화부(15)에 인가된다. 양자화부(15)는 차분신호를 원래의 양자화비트수보다 작은 양자화비트수로 양자화한다. 본 발명은 양자화부(15)에 적용되는 것이며, 그 일 실시예는 제 4 도에 나타난다. 양자화부(15)는 양자화출력(양자화값) 및 사이드정보를 생성한다. 양자화값은 출력단자(16)로부터 얻어진다. 사이드정보는 출력단자(17)로부터 얻어진다. 실제적으로, 제 1 도(B)에 나타나는 바와같이, 감산기(13)의 출력신호는 국부복호화기(12')에 인가된다. 복호화된 출력신호는 국부복호화기(12')에서 감산기(13)에 인가된다.
제 2 도는 제 1 도(A) 및 제 1 도(B)에 나타낸 엔코더에 대응하는 디코더이다. 양자화값 및 사이드정보는 각각 입력단자(21, 22)에 인가된다. 양자화값 및 사이드정보는 역양자화부(24)에 인가된다. 역양자화부(24)는 양자화값을 역양자화값(대표값)으로 역양자화한다.
역양자화값은 역양자화부(24)로부터 가산기(25)에 인가된다. 가산기(25)의 출력 신호는 출력단자(27) 및 예측부(26)에 인가된다. 예측부(26)는 예측값을 생성하여 그것을 가산기(25)에 인가한다. 엔코더의 에러가 누적되는 것을 방지하기 위해서 리프레시(refresh)용 샘플값이 주기적으로 삽입될때는, 가산기(25)는 가산을 행하지 않고 역양자화값을 출력단자(27)에 인가한다.
제 3 도는 예측의 일례를 설명하기 위한 한 화면의 일부를 나타낸다. 제 3도에 있어서, (a)∼(h)는 국부적으로 복호화된 픽셀값을 나타낸다. (A)∼(P)는 부호화되지 않은 픽셀값을 나타낸다. 픽셀값(A)에 상응하는 예측값(A')은 근접한 국부-복호화 픽셀값을 사용하여 형성된다. 픽셀값(A)의 예측값은 예를들어 A'= 4c - 3(b - f) 및 A'= f + c - d등으로 형성된다. 픽셀값(B)의 예측값은 유사한 산술연산에 의해 국부 복호화값을 이용하여 형성된다.
예를들어, 예측값(예를들어 A')은 실제 픽셀값(예를들어 A)으로부터 감산된다(즉,Δa = A-A'로 계산된다). 따라서, 차분(Δa)이 형성된다. 제 3 도에 나타난 바와같이, 차분은 블록분할회로(14)에 의해서 4픽셀 ×4픽셀로 이루어지는 하나의 블록으로 블록분할된다. 디지탈오디오신호가 취급될 경우, 예측값이 시간방향으로 형성되므로, 1차원 차분신호의 블록이 형성된다.
제 4 도는 실시예에 따른 양자화부(15)의 상세화된 구조를 나타낸다. 감산기(13)로부터 인가된 차분신호는 입력단자(31)를 거쳐서 양자화부(15)에 인가된다. 양자화부(15)는, ROM(32)과, 양자화장치(34)와, 액티비티 검출회로(33)를 포함한다. 상기 설명과 같이, 블록분할회로(14)는 차분신호를 4픽셀 ×4픽셀로 이루어진 블록으로 분할한다. 블록분할된 데이터는 액티비티 검출회로(33)와 양자화장치(34)에 인가된다.
액티비티 검출회로(33)에 의해 행해지는 액티비티 판정법의 일례로써, 다이나믹 레인지가 이용된다. 다이나믹 레인지 외에, 액티비티로서 평균값에 대한 차분의 절대값과, 표준편차의 절대값 등의 합이 이용될 수도 있다.
액티비티 검출회로(33)는 검출된 액티비티에 의거해서 양자화특성을 결정한다. 이러한 예로써, 액티비티 검출회로(33)는 양자화스텝수를 결정하여, 양자화스텝수를 나타내는 제어신호를 양자화장치(34) 및 ROM(32)에 인가한다. 양자화장치(34)는 블록분할된 차분신호의 데이터를 그 양자화스텝수로 양자화한다. 양자화스텝수를 나타내는 ID는 사이드정보로써 액티비티 검출회로(33)로부터 출력단자(17)에 인가된다. 양자화코드와 ID는 그 어드레스로써 ROM(32)에 인가된다. 가변길이코드는 ROM(32)으로부터 독출되어서, 그 코드는 출력단자(16)에 인가된다.
양자화부(15)는 가변길이부호화를 위해서 양자화장치(34)와 ROM(32)를 내장하도록 구성되므로, 종래의 짝수의 양자화스텝수와는 다르게 홀수의 양자화스텝수가 이용될 수 있다. 즉, 가변길이 부호화처리의 양자화값이 전송되거나 기록된다. 따라서, 이러한 처리이전에 양자화스텝수는 자유롭게 선택될 수 있다. 따라서, ROM(32)에 저장된 가변길이 코드변환테이블이 적절하게 설계될때, 전송될 정보량이 증가되는 것이 억제될 수 있다. 다음으로, 코드변환테이블의 일례가 설명될 것이다. 이 예에서, 설명을 단순화하기 위해서 양자화스텝수는 3으로 한다. 제 5 도는입력값(양자화장치(34)로부터 양자화코드, -255∼+255)과 ROM(32)로부터 독출된 출력값(-255∼+255)사이의 관계를 나타낸다. 양자화스텝수가 홀수(3)일때, 하나의 양자화코드의 대표값은 항상 0이다. 또한, 양자화스텝폭(Δ)은 0에 대해서 대칭적으로 표시될 수 있다.
액티비티 검출회로(33)는 블록 차분신호의 레벨분포의 최대값(MAX) 및 최소값(MIN)을 검출하여, 상기 설명된 방식으로 다이나믹 레인지 DR(=MAX-MIN)을 계산한다. 검출된 다이나믹 레인지(DR)가 0∼63의 범위일때, 양자화스텝수는 1로 표시된다. 검출된 다이나믹 레인지(DR)가 64∼128범위일때, 양자화스텝수는 3으로 표시된다. 검출된 다이나믹 레인지(DR)가 129∼191범위일때, 양자화스텝수는 5로 표시된다. 검출된 다이나믹 레인지(DR)가 192∼255범위일때, 양자화스텝수는 7로 표시된다. 양자화스텝폭(Δ)은 홀수의 양자화스텝수에 의거해서 표시된다.
제 6 도에 나타난 테이블은 ROM(32)에 저장된다. 이 테이블은 양자화스텝수와, 양자화코드와, 가변길이코드의 일례로써의 허프만(Huffman)코드 사이의 관계를 나타낸다. 제 6 도에 나타나는 바와같이, 양자화스텝수가 1일때, 양자화코드는 1이며, 허프만코드는 0이다. 양자화스텝수가 3일때, 양자화코드는 1, 2, 3중의 하나이다.
양자화코드가 1일때, 허프만코드는 10이며, 양자화코드가 2일때, 허프만코드는 0이고, 양자화코드가 3일때, 허프만코드는 11이다. 양자화스텝수가 5일때, 양자화코드는 1, 2, 3, 4, 5중의 하나이다. 양자화코드가 1일때, 허프만코드는 1100이며, 양자화코드가 2일때, 허프만코드는 100이고, 양자화코드가 3일때, 허프만코드는 0이다. 양자화코드가 4일때, 허프만코드는 101이며, 양자화코드가 5일때, 허프만코드는 1101이다.
양자화스텝수가 7일때, 양자화코드는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7중의 하나이다. 양자화코드가 1일때 허프만코드는 00100이며, 양자화코드가 2일때 허프만코드는 000이며, 양자화코드가 3일때 허프만코드는 01이며, 양자화코드가 4일때 허프만코드는 10이다. 양자화코드가 5일때 허프만코드는 11이며, 양자화코드가 6일때 허프만코드는 0011이며, 양자화코드가 7일때 허프만코드는 00101이다. 따라서, 작은 수의 비트는 큰 발생도수를 갖는 레벨 0에 대응하여 양자화코드로 표시된다. 반대로, 큰 수의 비트는 작은 발생도수를 갖는 양자화코드로 표시된다. 따라서, 전송될 비트수는 전체적으로 감소될 수 있다. 양자화스텝수의 선택과 가변길이코드테이블은 단지 예일뿐이다. 결과적으로, 다른 양자화특성 및 다른 가변길이코드도 이용될 수 있음은 당연하다.
본 발명은 제 1 도에 나타난 예측코드 엔코더 외에도, 이하에 설명될 계층코드 엔코더에 대한 양자화장치에 적용될 수 있다. 이하의 계층적 부호화장치에 있어서, 예측이 계층레벨사이에서 실행된다. 계층데이터에 대한 간단한 산술적 표현을 이용함으로써, 부호화될 픽셀의 수는 증가되는 것이 방지될 수 있다.
다음으로, 제 7 도를 참조하여 계층적 부호화방법이 설명될 것이다. 제 7 도는 제 1계층레벨이 최하위 계층레벨(원화상)이며, 제 4계층레벨이 최상위 계층레벨인 것을 나타내는 개략적도면이다. 예를들어, 상위 계층레벨데이터 생성방법으로써, 하위의 계층레벨내에서 공간적으로 대응하는 4개픽셀을 평균화하기 위한 평균법이 이용될때, 상위의 계층데이터가 M으로 표시되고 하위의 계충픽셀값이X0,X1 X2,X3으로 표시된다면, 전송될 픽셀의 수는 여전히 4이며, 증가되지 않는다.
즉, M, X0, X1및 X2를 이용하여서, 전송되지 않은 픽셀(X3)은 이하의 간단한 산술적 표현에 의해서 쉽게 복원될 수 있다.
X3= 4 ·M - (X0+ X1+ X2) ‥‥‥‥ (1)
각 계층데이터는 하위의 계층레벨에서의 4개픽셀을 평균화해서 생성된다. 따라서, 도면의 사선부의 데이터가 전송되지 않을지라도, 모든 데이터는 식(1)에 의해 복원될 수 있다.
제 8 도는 평균법에 형성된 계층데이터의 5개 계층레벨의 구조 일례를 나타낸다.
제 1계층레벨은 입력화상의 해상도를 갖는 레벨이라고 가정한다. 제 1계층레벨에서, 데이터는 블록사이즈(1 ×1)로 이루어진다. 제 2계층레벨에서, 데이터는 제 1계층레벨에서의 4개픽셀을 평균화함으로써 이루어진다. 이 예에서, 제 2계층레벨 내의 데이터 X2(0)는 제 1계층레벨내에서의 데이터 X1(0)에서 데이터 X1(3)까지의 평균값에 의해서 생성된다. 제 2계층레벨에서 X2(0)에 근접한 데이터 X2(1)에서 데이터 X2(3)까지는 제 1계층레벨의 각각의 4개픽셀을 평균화함으로써 생성된다. 제 2계층레벨에서, 데이터는 블록사이즈(1/2 ×1/2)로 이루어진다.
제 3계층레벨에서의 데이터는 제 2계층레벨에서 공간적으로 대응하는 4개픽셀을 평균화함으로써 생성된다. 유사하게, 제 3계층레벨의 데이터는 블록사이즈(1/4 ×1/4)로 이루어진다. 유사하게, 제 4계층레벨에서의 데이터는 제 3계층레벨의 데이터에 의거해서 제어된다. 제 4계층레벨에서의 데이터는 블록사이즈(1/8 ×1/8)로 이루어진다. 최상위 계층레벨인 제 5계층레벨에서의 데이터 X5(0)는 제 4계층레벨에서의 데이터 X4(0)에서 데이터 X4(3)까지를 평균화함으로써 생성된다. 제 5계층에서의 데이터는 블록사이즈(1/16 ×1/16)로 이루어진다.
상위의 계층레벨의 데이터에 대해서 클래스분류 적응예측처리를 적용함으로써, 하위 계층레벨의 데이터가 예측될 수 있다. 하위 계층레벨의 데이터와 예측값(즉, 차분신호)사이의 차분을 생성함으로써, 신호전력이 감소될 수 있다. 다음으로, 신호전력을 감소하기 위한 구성의 일례가 제 9 도에 나타난 블록도를 참고해서 설명될 것이다. 제 9 도는 계층코드 엔코더의 구성 일례를나타낸다. 제 1계층레벨의 데이터(d0)는 입력화상데이터(d0)로써 입력단자(71)를 통해서 평균화회로(72) 및 감산기(76)에 인가된다. 제 1계층레벨의 데이터는 본래의 해상도를 갖는 화상데이터이다.
평균화회로(72)는 입력픽셀데이터(d0)에 대해서 제 8 도의 (2픽셀 ×2픽셀)블록을 1/4평균화처리해서, 계층데이터(d1)를 생성한다. 계층데이터(d1)는 제 8 도에 나타난 제 2계층레벨의 데이터에 대응한다. 계층데이터(d1)는 평균화회로(73) 및 감산기(77)에 인가된다.
평균화회로(73)는 계층데이터(d1)에 대해서 평균화회로(72)와 동일한 처리를행한단. 계층데이터(d2)는 제 3계층레벨의 데이터에 대응한다. 생성된 계층데이터(d2)는 평균화회로(74)와 감산기(78)에 인가된다. 평균화회로(74)는 계층데이터(d2)에 대해서 평균화회로(72, 73)에서와 동일한 처리를 행해서 계층데이터(d3)를 생성한다. 계층데이터(d3)는 제 4계층레벨의 데이터에 대응한다. 생성된 계층데이터 (d3)는 평균화회로(75) 및 감산기(79)에 인가된다. 평균화회로(75)는 계층데이터(d3)에 대해서 평균화회로(72, 73, 74)와 동일한 처리를 실행해서 계층데이터(d4)를 생성한다. 계층데이터(d4)는 제 5계층레벨의 데이터에 대응한다. 생성된 계층데이터(d4)는 양자화부(84)에 인가된다.
5개의 계층레벨 데이터는 각 계층레벨사이에서 예측된다. 제 5계층레벨에서, 양자화부(84)는 데이터를 압축하기 위해서 양자화처리를 실행한다. 양자화부(84)의 출력데이터(d21)는 역양자화부(88)로 인가된다. 양자화부(84)의 출력데이터는 제 5계층레벨의 데이터로써 출력단자(106)에 유입된다. 역양자화부(88)의 출력데이터(d16)는 클래스분류 적응예측회로(92)에 인가된다.
클래스분류 적응예측회로(92)는 데이터(d16)에 대해서 예측처리를 실행해서, 제 4계층레벨의 데이터의 예측값(d12)을 생성한다. 예측값(d12)은 감산기(79)에 인가된다. 감산기(79)는 평균화회로(74)로부터 인가된 계층데이터(d3)와 예측값(d12)사이의 차분을 얻어서, 차분값(d8)을 양자화부(83)에 인가한다.
양자화부(83)는 양자화부(84)와 동일한 압축처리를 실행한다. 양자화부(83)의 출력데이터는 산술연산기(96) 및 역양자화부(87)에 인가된다. 산술연산기(96)는 4개 픽셀로부터 하나의 픽셀을 뽑아내는 처리를 행한다. 산술연산기(96)로부터의데이터(d20)는 제 4계층레벨의 데이터로써 출력단자(105)로부터 얻어진다.
역양자화부(87)의 출력데이터(d15)는 클래스분류 적응예측회로(91)에 인가된다. 클래스분류 적응예측회로(91)는 데이터(d15)에 대해서 예측처리를 행해서, 제 3계층레벨데이터의 예측값(d11)을 생성한다. 예측데이터(d11)는 감산기(78)에 인가된다. 감산기(78)는 평균화회로(3)로부터 인가된 데이터(d2)와 예측값(d11)사이의 차분을 얻어서, 차분값(d7)을 양자화부(82)에 인가한다.
양자화부(82)의 출력데이터는 산술연산기(95)와 역양자화부(86)에 인가된다. 산술연산기(95)는 4개의 픽셀로부터 하나의 픽셀을 뽑아내는 처리를 행한다. 산술연산기(95)로부터의 제 3계층레벨 데이터(d19)는 제 3계층레벨의 데이터로써 출력단자(104)로부터 얻어진다.
역양자화부(86)의 출력데이터(d14)는 클래스분류 적응예측회로(90)에 인가된다. 클래스분류 적응예측회로(90)는 데이터(d14)에 대해 예측처리를 실행해서, 제 2계층레벨 데이터의 예측값(d10)을 생성한다. 예측값(d10)은 감산기(77)에 인가된다. 감산기(77)는 평균화회로(72)로부터 인가된 데이터(d1)와 예측값(d10)사이의 차분을 얻어서, 차분값(d6)을 양자화부(81)에 인가한다.
양자화부(81)의 출력데이터는 산술연산기(94) 및 역양자화부(85)에 인가된다. 산술연산기(94)는 4개 픽셀로부터 하나의 픽셀을 뽑아내는 처리를 행한다. 산술연산기(94)로부터의 제 2계층레벨 데이터(d18)는 제 2계층레벨 데이터로써 출력단자(103)로부터 얻어진다.
역양자화부(85)의 출력데이터(d13)는 클래스분류 적응예측회로(89)에 인가된다. 클래스분류 적응예측회로(89)는 데이터(d13)에 대해서 예측처리를 실행해서, 제 1계층레벨 데이터의 예측값(d9)을 생성한다. 예측값(d9)은 감산기(76)에 인가된다. 감산기(76)는 입력단자(71)로부터 인가된 입력픽셀데이터(d0)와 예측값(d9)사이의 차분을 얻어서. 차분값(d5)을 양자화부(80)에 인가한다.
양자화부(80)의 출력데이터는 산술연산기(93)에 인가된다. 산술연산기(93)는 4개의 픽셀로부터 하나의 픽셀을 뽑아내는 처리를 행한다. 산술연산기(93)로부터의 제 1계층레벨 데이터(d17)는 제 1계층레벨의 데이터로써 출력단자(102)로부터 얻어진다.
양자화부(80∼84)는 각각 제 4 도에 나타난 것과 동일한 구성을 갖는다. 즉, 양자화부는 검출된 액티비티에 의해서 한정된 홀수의 양자화스텝수에 의해서 블록분할된 차분의 데이터를 양자화할 수 있으며, 가변길이부호화를 위해서 ROM을 갖는다. 역양자화부는 가변길이를 갖는 양자화값을 양자화코드로 변환하며, 그후, 양자화코드를 각각 대표값으로 변환한다.
클래스분류 적응예측회로(89, 90, 91, 92)는 다수의 공간적으로 근접한 픽셀(상위 계층레벨에 포함됨)의 레벨분포에 의거해서 예측될 하위 계층레벨의 픽셀의 클래스 분류한다. 이미 학습된 예측값이나 개별클래스에 대응한 예측계수에 대한 테이블이 메모리에 저장된다. 개별클래스에 대한 다수의 예측계수나 하나의 예측값이 메모리로부터 독출된다. 예측값은그대로 이용된다. 예측계수 및 다수의 픽셀은 선형으로 결합되어서 예측값을 생성한다. 그러한 클래스분류 적응예측법은 본 발명의 출원자에 의한 일본 특허출원 평 4-155719에 발표된다.
제 10 도는 엔코더에 대응하는 계층코드 디코더의 구성 일례를 나타낸다. 엔코더에 의해 생성된 개별 계충레벨 데이터는 d30∼d34로써 입력단자(131, 132, 133, 134, 135)에 입력된다. 각 계층레벨의 데이터는 각각 역양자화부(146, 147, 148, 149, 150)에 인가된다.
역양자화부(150)는 제 5계층레벨의 입력데이터(d34)에 대해서 복호화처리를 실행해서, 화상데이터(d39)를 생성한다. 화상데이터(d39)는 클래스분류 적응예측회로(162) 및 산술연산기(158)에 인가된다. 또한, 화상데이터(d39)는 제 5계층레벨의 화상출력데이터로써 출력단자(167)로부터 얻어진다.
클래스분류 적응예측회로(162)는 제 4계층레벨의 화상데이터에 대해서 클래스분류 적응예측처리를 실행해서, 제 4계층레벨 데이터의 예측값(d47)을 생성한다. 가산기(154)는 역양자화부(149)로부터 인가된 데이터(d38)(즉, 차분값)와 예측값(d47)을 더해서, 화상데이터(d43)를 산술연산기(158)에 인가한다. 산술연산기(158)는 식(1)의 산술연산을 실행한다. 이처럼, 제 4계층레벨의 모든 픽셀값은 역양자화부(150)로부터 인가된 화상데이터(d39) 및 화상데이터(d43)로부터 복원된다. 산술연산기(158)에 의해서 복원된 모든 픽셀값이 화상데이터(d51)로써 클래스분류 적응예측회로(161) 및 산술연산기(l57)에 인가된다. 또한, 화상데이터(d51)는 제 4계층레벨의 출력데이터로써 출력단자(166)로부터 출력된다.
클래스분류 적응예측회로(161)는 상기의 설명과 동일한 방식으로 제 3계층레벨의 화상데이터에 대해서 클래스분류 적응예측처리를 실행하여서, 제 3계층레벨의 예측값(d46)을 생성한다. 가산기(153)는 역양자화부(148)로부터 인가된데이터(d37)와 예측값(d46)을 더한다. 가산기(153)의 화상데이터(d42)는 산술연산기(157)에 인가된다. 산술연산기(157)는 식(1)의 산술연산을 실행한다. 따라서, 제 3계층레벨의 모든 픽셀값은 산술연산기(158)로부터 인가된 화상데이터(d51)와 화상데이터(d42)로부터 복원될 수 있다. 복원된 모든 픽셀값온 화상데이터(d50)로써 클래스분류 적응예측회로(160)와 산술연산기(156)에 인가된다. 또한, 화상데이터(d50)는 제 3계층레벨데이터의 출력데이터로써 출력단자(165)로부터 얻어진다.
클래스분류 적응예측회로(160)는 상기의 설명과 동일한 방식으로 제 2계층레벨의 화상데이터에 대해서 클래스분류 적응예측처리를 실행하여서, 제 2계층레벨의 데이터의 예측값(d45)을 생성한다. 가산기(152)는 역양자화부(147)로부터 인가된 데이터(d36)와 예측값(d45)을 더한다. 화상데이터(d41)는 가산기(152)로부터 출력되어서 산술연산기(156)에 인가된다. 산술연산기(156)는 식(1)의 산술연산을 실행한다.
따라서, 제 2계층레벨의 모든 픽셀값은 산술연산기(157)로부터 인가된 화상데이터(d50)와 화상데이터(d41)로부터 복원될 수 있다. 복원된 모든 픽셀값은 화상데이터(d49)로써 클래스분류 적응예측회로(159) 및 산술연산기(155)에 인가된다. 또한, 화상데이터(d49)는 제 2계층레벨의 출력데이터로써 출력단자(164)로부터 얻어진다.
클래스분류 적응예측회로(159)는 상기 설명과 동일한 방식으로 제 1계층레벨의 화상데이터에 대해서 클래스분류 적응예측처리를 실행해서, 제 1계층레벨 데이터의 예측값(d44)을 생성한다. 가산기(151)는 역양자화부(146)로부터 인가된 데이터(d35)와 예측값(d44)을 더한다. 화상데이터(d40)는 가산기(151)로부터 출력되어서 산술연산기(155)에 인가된다. 산술연산기(155)는 식(1)의 산술연산을 실행한다. 따라서, 제 1계층레벨의 모든 픽셀값은 산술연산기(156)로부터 인가된 화상데이터(d49)와 화상데이터(d40)로부터 복원된다. 복원된 모든 픽셀값은 화상데이터(d48)로써 산술연산기(155)로부터 인가되어서, 제 1계층레벨의 출력데이터로써 출력단자(163)로부터 얻어진다. 부호화될 픽셀의 수가 증가하지 못하도록 하기 위한 계층 부호화법에 있어서, 부호화효율은 개선될 수 있다.
상기 설명된 계층 부호화시스템의 실제적인 적응일례로써, 하이비젼 TV 정지화상 데이터베이스가 구성될때, 최하위 계층레벨의 데이터, 즉 제 1계층레벨의 데이터(원화상)는 하이비젼 해상도를 갖는 재생데이터이다. 제 2계층레벨의 데이터는 표준해상도를 갖는 재생데이터이다. 최상위 계층레벨의 데이터, 즉 제 5계층레벨의 데이터는 고속데이터검색을 위한 저해상도를 갖는 재생데이터이다.
정보량을 줄이기 위해서 압축부호화처리가 이용될때, 복호화장치에 의해 얻어진 재생화상데이터는 입력 원화상 데이터와 항상 일치하지는 않는다. 그러나, 화질의 저하는 그것이 시각적으로 감지되지 못하도록 억제될 수 있다. 또한, 평균값은 간단한 평균법이나 가중 평균법에 의해 얻어질 수 있다.
본 발명은 상기 설명된 예측부호화처리이외의 처리에 의해서 생성된 차분신호의 양자화처리에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 양자화스텝폭(Δ)을 제어해서 생성된 데이터 양을 제어하기 위한 버퍼링 구성을 갖는 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 특정의 선택된 실시예가 첨부된 도면을 참고해서 설명되었을지라도, 본 발명은 그 실시예에 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 정의된 발명의 범위나 정신에서 벗어나지 않는 한 다양한 변경 및 수정은 그 기술분야에서의 기술자에 의해 행해질 수 있는 것이다.
본 발명에 따라서, 양자화스텝수로서 홀수가 이용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 차분데이터(차분신호)가 복호화값으로서 0으로 양자화될때, 양자화특성은 0에 대해서 대칭을 갖는다. 더우기, 본 발명에 따르면, 계층 영상 부호화장치를 설계하는 자유도가 증가되므로, 부호화효율은 개선될 수 있다.
제 1 도(A) 및 제 1 도(B)는 본 발명에 따른 예측코드 엔코더를 나타내는 블록도이다.
제 2 도는 본 발명에 따른 예측코드 디코더를 나타내는 블록도이다.
제 3 도는 예측부호화처리의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
제 4 도는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화장치를 나타내는 블록도이다.
제 5 도는 양자화스텝수를 설명하는 개략도이다.
제 6 도는 본 발명에 따른 가변길이 부호화처리를 설명하기 위한 개략도이다.
제 7 도는 본 발명에 따른 계층적 부호화처리의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
제 8 도는 계층적 부호화처리의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
제 9 도는 계층적 부호화처리의 부호화 측의 구조 일례를 나타내는 블록도이다.
제 10 도는 계층적 부호화처리의 복호화 측의 구조 일례를 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
11. 입력단자 12,26. 예측부
13. 감산기 14. 블록분할회로
15. 양자화부 16,17,27. 출력단자
21,22. 입력단자 24. 역양자화부
25. 가산기 32. ROM
33. 액티비티 검출회로 34. 양자화장치
72,73,74,75. 평균화회로 76,77,78,79. 감산기
80,81,182,83,84. 양자화부 85,86,87,88. 역양자화부
89,90,91,92. 클래스분류 적응예측회로
93,94,95,96. 산술연산기 102,103,104,105,106. 출력단자
131,132,133,134,135. 입력단자 146,147,148,149,150. 역양자화부
151,152,153,154. 가산기 155,156,157,158. 산술연산기
159,160,161,162 클래스분류 적응예측회로
163,164,165,166,167. 출력단자

Claims (4)

  1. 영상 데이터를 부호화하는 계층 영상 부호화장치에 있어서,
    제 1의 영상 데이터를 제 2의 영상 데이터로 변환시키는 변환부로서, 상기 제 2의 영상 데이터의 픽셀의 수는 상기 제 1의 영상 데이터의 픽셀의 수보다 적게 되는 상기 변환부와,
    상기 제 2의 영상 데이터로부터 제 1의 예측 영상데이터를 예측하는 예측부와,
    상기 제 1의 영상 데이터와 상기 제 1의 예측 영상데이터간의 차분 데이터를 얻기 위한 감산부와,
    상기 차분 데이터에 대한 양자화 단계의 횟수를 결정하고, 홀수 번의 단계를 포함하는 결정된 양자화 단계의 각각에 대응하여 상기 차분 데이터를 양자화함으로써 양자화 코드를 얻기 위한 양자화부로 구성되며,
    상기 양자화부는, 상기 양자화부가 양자화 단계의 대응하는 횟수와 대응하는 양자화 코드에 근거하여 상기 차분 데이터의 가변길이 양자화값을 생성하도록, 양자화 단계의 각 횟수와 각 양자화 코드에 따라 각 가변길이 양자화 값을 저장하며,
    상기 차분 데이터는 대응하는 가변길이 양자화값에 의해 표현되는 계층 영상 부호화장치.
  2. 영상 데이터를 부호화하는 계층 영상 부호화장치에 있어서,
    제 1의 영상 데이터를 제 2의 영상 데이터로 변환시키는 변환부로서, 상기 제 2의 영상 데이터의 픽셀의 수는 상기 제 1의 영상 데이터의 픽셀의 수보다 적게 되는 상기 변환부와,
    상기 제 2의 영상 데이터로부터 제 1의 예측 영상데이터를 예측하는 예측부와,
    상기 제 1의 영상 데이터와 상기 제 1의 예측 영상데이터간의 차분 데이터를 얻기 위한 감산부와,
    상기 차분 데이터를 양자화하고, 상기 차분 데이터의 국부특성(local characteristics)을 검출하고 상기 검출된 국부특성에 근거하여 홀수 번째의 단계를 포함하는 복수의 양자화 단계를 선택하는 검출부를 포함하는 제 1의 양자화부와,
    상기 선택된 양자화 단계의 각각에 응답하여 상기 차분 데이터를 양자화함으로써 양자화 코드를 얻으며, 대응하는 양자화 단계의 횟수와 대응하는 양자화코드에 근거하여 가변길이 양자화값을 생성하기 위해서 양자화 단계의 각각의 횟수와 각각의 양자화코드에 따라 각 가변길이 양자화값을 저장하는 변환표를 포함하는 제 2의 양자화부와,
    상기 가변길이 양자화값을 대응하는 양자화 단계에서 출력하는 출력부를 구비하는 계층 영상 부호화장치.
  3. 영상 데이터를 부호화하는 계층 영상 부호화방법에 있어서,
    제 1의 영상 데이터를 제 2의 영상 데이터로 변환시키는 변환단계로서, 상기 제 2의 영상 데이터의 픽셀의 수는 상기 제 1의 영상 데이터의 픽셀의 수보다 적게 되는 상기 변환단계와,
    상기 제 2의 영상 데이터로부터 제 1의 예측 영상데이터를 예측하는 예측단계와,
    상기 제 1의 영상 데이터와 상기 제 1의 예측 영상데이터간의 차분 데이터를 얻는 차분 데이터 획득단계와,
    상기 차분 데이터에 대한 양자화 단계의 횟수를 결정하는 결정단계와,
    변환표를 이용하여 홀수 번째의 단계를 포함하는 결정된 양자화 단계의 각각에 응답하여 상기 차분 데이터를 양자화함으로써 양자화코드를 얻는 단계를 구비하며,
    상기 변환표는 대응하는 양자화 단계의 횟수와 대응하는 양자화코드에 근거하여 상기 차분 데이터의 가변길이 양자화값을 생성하기 위해서 양자화 단계의 각각의 횟수와 각각의 양자화코드에 따라 각 가변길이 양자화값을 저장하고 있으며,
    상기 차분 데이터는 대응하는 가변길이 양자화값에 의해 표현되는 계층 영상 부호화방법.
  4. 영상 데이터를 부호화하는 계층 영상 부호화방법에 있어서,
    제 1의 영상 데이터를 제 2의 영상 데이터로 변환시키는 변환단계로서, 상기 제 2의 영상 데이터의 픽셀의 수는 상기 제 1의 영상 데이터의 픽셀의 수보다 적게되는 상기 변환단계와,
    상기 제 2의 영상 데이터로부터 제 1의 예측 영상데이터를 예측하는 예측단계와,
    상기 제 1의 영상 데이터와 상기 제 1의 예측 영상데이터간의 차분 데이터를 얻는 차분 데이터 획득단계와,
    상기 차분 데이터에 대한 국부특성에 근거하여 홀수 번째의 단계를 포함하는 복수의 양자화 단계를 선택하는 선택단계와,
    변환표를 이용하여 상기 선택된 양자화 단계의 각각에 응답하여 상기 차분 데이터를 양자화함으로써 양자화코드를 얻는 양자화코드 획득단계로서,
    상기 변환표는 대응하는 양자화 단계의 횟수와 대응하는 양자화코드에 근거하여 상기 차분 데이터의 가변길이 양자화값을 생성하기 위해서 양자화 단계의 각각의 횟수와 각각의 양자화코드에 따라 각각의 가변길이 양자화값을 저장하는 상기 양자화코드 획득단계와,
    상기 가변길이 양자화값을 대응하는 양자화 단계에서 출력하는 출력단계를 구비하는 계층 영상 부호화방법.
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