KR100478293B1

KR100478293B1 - 비디오 신호 엔코딩/디코딩 방법

Info

Publication number: KR100478293B1
Application number: KR10-2002-0000093A
Authority: KR
Inventors: 정경아
Original assignee: (주)씨앤에스 테크놀로지
Priority date: 2002-01-02
Filing date: 2002-01-02
Publication date: 2005-03-24
Also published as: KR20030058860A

Abstract

본 발명은 비디오 신호 엔코딩/디코딩 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 엔코딩의 DCT/Q 후 허프만 엔코딩 단계와, 디코딩의 IDCT/IQ후 허프만 디코딩 단계에서 CBP 정보를 이용함으로써 메모리 접근과 엔코딩/디코딩 과정의 동작을 줄여 시간과 전력을 효과적으로 줄일 수 있는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 비디오 신호 엔코딩 방법은, 엔코딩하고자 하는 이미지를 DCT/Q한 후 그 결과를 메모리에 저장하고, 상기 저장된 결과를 읽어 비트스트림으로 허프만 엔코딩을 수행하는 비디오 신호 엔코딩 방법에 있어서: 상기 Q을 진행하는 동안 출력의 값이 모두 0인지 아닌지를 체크하여 CBP를 결정하고 이후 허프만 엔코딩 단계에서 이용한다.

본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법은, 수신한 비트스트림을 허프만 디코딩한 후 그 결과를 메모리에 저장하고, 이후 IQ/IDCT를 순서대로 수행한 후 이 결과를 토대로 MC+를 수행하는 비디오 신호 디코딩 방법에 있어서: 상기 허프만 디코딩 한 결과중 CBP값을 체크하여 이후 IQ/IDCT나 MC+ 단계에서 이용한다.

Description

비디오 신호 엔코딩/디코딩 방법 {Video Signal Encoding/Decoding Method}

본 발명은 비디오 신호 엔코딩/디코딩 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 엔코딩의 DCT/Q 후 허프만 엔코딩 단계와, 디코딩의 허프만 디코딩 후 IQ/IDCT와 MC+ 단계에서 CBP 정보를 이용함으로써 메모리 접근과 엔코딩/디코딩 과정의 동작을 줄여 시간과 전력을 효과적으로 줄일 수 있는 비디오 신호 엔코딩/디코딩 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비디오 신호는 엔코딩한 후 송신하고, 수신한 후 디코딩하여 재생한다.

엔코딩 과정은 제1단계에서 하나의 영상(예:352x288화소)을 8x8화소의 정방형화소 블록으로 분할하여 각각의 화소 블록을 차례로 가져온다,

제2단계에서 8x8화소의 정방향화소 블록에 대해 이산여현변환(DCT)을 행한다.

제3단계에서 변환 후 각 계수를 어떤 제수(除數)로 나누어 나머지를 반올림하는 양자화(Quatization : 이하 Q라 함)를 행한다.

Q후의 영상이 저주파에 편중되는 특성을 이용하여 큰 폭의 영상압축을 얻을 수 있다.

제4단계에서 데이터의 출현 빈도수를 기본으로 높은 빈도로 나타나는 단위 정보에는 비트수를 많이 사용하여 엔코딩하는 허프만 엔코딩을 행하고 송신한다.

디코딩 과정은 제1단계에서 수신된 비트스트림에 대해 허프만 디코딩을 행한다.

제2단계에서 압축된 8x8의 정방형화소 블록마다 각 계수에 양자화스텝을 곱하는 역양자화(Inverse Quatization : 이하 IQ라 함)를 행한다.

제3단계에서 8x8의 정방형형화소마다 역이산여현변환(IDCT)을 행하여 복원한다.

상기 이산여현변환(Discrete Cosine Transform : 이하 DCT라 함)과 역이산여현변환(Inverse Discrete Cosine Transform : 이하 IDCT라 함)이란 휘도와 색차로 표현되는 영상신호를 공간상의 주파수 영역으로 변환하고 이를 역변환시키는 방법으로 MPEG, H.263등의 국제표준규격에서 영상 압축, 복원을 위해 채택하고 있는 방법이다.

DCT 연산은 블록(block)이라고 불리우는 64개의 픽셀(pixel)을 하나의 단위로 해서 이루어진다.

즉 하나의 화면을 여러 개의 블록으로 쪼개고 각각의 블록에 대해 DCT 연산을 반복 수행하여 DCT계수를 얻게 된다.

디코더(Decoder, 복호기)의 IDCT에서는 엔코더(Encorder, 부호기)로부터 받은 DCT계수를 원래의 픽셀값으로 복원한다.

먼저 엔코딩 과정을 살펴보면, 도 1은 지금까지 사용되던 비디오 프로세서의 구조중 엔코딩의 DCT/Q와 가변장부호화(Variable Length Coding : 이하 VLC라 함)의 부분만을 간략하게 보여준다.

제어기(10,Controller) 혹은 앞 블록의 비디오 신호에 따라 DCT/Q를 수행한 후 그 결과를 메모리(20)에 저장한다.

저장된 결과를 가변장 부호기에서 읽어 비트스트림으로 허프만 엔코딩(Huffman encoding)을 수행한다(S19).

이때 엔코딩의 처리 단위는 8x8 픽셀로 이루어진 블록이 되며 도 3에서 6개의 블록 엔코딩이 끝나야 매크로블록 타입 등이 결정되어 매크로블록 단위의 엔코딩을 시작할 수 있다(S18).

이러한 과정에서 DCT/Q(S10/S12)의 결과가 메모리 접근(S14,Memory Access)을 통하여 가변장 부호기(34)에 전달되므로 상기 가변장 부호기(34)는 메모리(20)의 모든 데이터를 읽어야 해당 블록의 CBP(Coded Block Pattern) 값을 알 수 있게 된다(S16).

즉, 가변장 부호기의 계수 엔코딩 단계(S16)에서 CBP가 결정된다.

다음 도 4 내지 도 6을 참고로 디코딩 과정을 살펴보면, 제어기(10) 혹은 앞 블록의 비디오 신호를 가변장 복호기(Variable Length Decoder)에서 읽어 허프만 디코딩한 후(S20) 그 결과를 메모리(20)에 저장한다.

이후 IQ/IDCT(S22/S24)를 순서대로 수행한 후 이 결과를 토대로 움직임보상(Motion Compensation + : 이하 MC+라 함)을 수행하게 되는데(S26), 엔코딩의 경우와 마찬가지로 모든 데이터는 메모리(20)를 통하여 주고 받는다.

상기 S16단계의 CBP는 한 블록에 대해 DCT를 수행한 결과인 계수(Coefficient)값이 모두 0인지 아닌지를 나타낸다.

상기 CBP는 매크로블록 타입이 인트라(Intra)인 경우에는 첫번째 값을 인트라DC로 설정하며 이 값을 제외한 나머지 계수값을 기준으로 CBP를 결정하게 된다.

만약 계수값이 모두 0일 때에는 CBP는 0이며, 그렇지 않은 경우에는 1이 된다.

따라서 비디오 이미지를 엔코딩하는 경우에 각 블록의 CBP값은 Q을 수행할 때에 이미 결정된다.

만약 해당 블록의 CBP값이 0이라면 가변장 부호기에서 엔코딩할 데이터는 1개 혹은 0개이다.

그런데 종래 기술에서처럼 가변장 부호기에서 메모리(20)를 모두 읽어 CBP를 알아내게 되면 필요없는 시간과 전력을 소비하게 되는 문제점이 있다.

마찬가지로 디코딩을 할 때에는 CBP값을 가변장 복호기에서 허프만 디코딩한 후에 알 수 있는 데, 종래에는 무조건 IQ/IDCT와 MC+를 매 블록마다 동작하도록 되어 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비디오 신호를 엔코딩하거나 디코딩할 때에 CBP 정보를 이용함으로써 메모리 접근과 엔코딩/디코딩 과정의 동작을 줄여 시간과 전력을 줄일 수 있는 비디오 신호 엔코딩/디코딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔코딩하고자 하는 이미지를 DCT/Q한 후 그 결과를 메모리에 저장하고, 상기 저장된 결과를 읽어 비트스트림으로 허프만 엔코딩을 수행하는 비디오 신호 엔코딩 방법에 있어서: 상기 Q을 진행하는 동안 출력의 값이 모두 0인지 아닌지를 체크하여 CBP를 결정하고 이후 허프만 엔코딩 단계에서 이용함을 특징으로 하는 비디오 신호 엔코딩 방법을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수신한 비트스트림을 허프만 디코딩한 후 그 결과를 메모리에 저장하고, 이후 IQ/IDCT를 순서대로 수행한 후 이 결과를 토대로 MC+를 수행하는 비디오 신호 디코딩 방법에 있어서: 상기 허프만 디코딩한 결과중 CBP값을 체크하여 이후 IQ/IDCT나 MC+ 단계에서 이용함을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법을 제공하고자 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참고로하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 따른 비디오 신호 엔코딩 방법의 기본적인 구성은, 엔코딩하고자 하는 이미지를 DCT/Q한 후 그 결과를 메모리(20)에 저장하고, 상기 저장된 결과를 읽어 비트스트림으로 허프만 엔코딩을 수행하는 비디오 신호 엔코딩 방법에 있어서:

상기 Q를 진행하는 동안 출력의 값이 모두 0인지 아닌지를 체크하여 CBP를 결정하고 이후 허프만 엔코딩 단계에서 이용함을 특징으로 하는 비디오 신호 엔코딩 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서 먼저 엔코딩시에는 도 7과 도 9에서 DCT(S30)후 Q(S32)을 진행하는 동안 출력의 값이 모두 0인지 아닌지를 체크하는 블록(CBP 결정 블록,S34)을 두어 한 블록의 Q가 끝나면 그 블록의 CBP값을 확인할 수 있으며, 이 값을 제어기(10)에서 읽어와 허프만 엔코딩 단계(S38)에 알려주거나(CBP1), 혹은 DCT/Q한 후 바로 허프만 엔코딩 단계(S38)로 신호를 바로 연결할 수도 있다(CBP2).

다음 본 발명에 따른 비디오 신호 디코딩 방법의 기본적인 구성은, 수신한 비트스트림을 허프만 디코딩한 후 그 결과를 메모리(20)에 저장하고, 이후 IQ/IDCT를 순서대로 수행한 후 이 결과를 토대로 MC+를 수행하는 비디오 신호 디코딩 방법에 있어서:

상기 허프만 디코딩한 결과중 CBP값을 체크하여 이후 IQ/IDCT나 MC+ 단계에서 이용함을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법을 제공하고자 한다.

디코딩시에는 가변장 복호기에서 허프만 디코딩한(S40) 결과중 CBP값을 제어기(10)나 가변장 복호기에 저장하고 각 블록의 계수 디코딩을 수행할 때 해당 CBP를 IQ/IDCT(S46/48)나 MC+ 단계(S50)에 알려준다.

즉, CBP값을 가변장 복호기로부터 제어기(10)에서 읽어 IQ/IDCT(S46/48)나 MC+ 단계(S50)에 알려주거나(CBP3), 혹은 가변장 복호기에서 허프만 디코딩한 후 바로 IQ/IDCT(S46/48)나 MC+ 단계(S50)로 신호를 연결하여 알려줄 수도 있다(CBP4).

엔코딩 경우와 마찬가지로 제어기(10)나 가변장 복호기에서 CBP값을 각 블록으로 알려주도록 구성된다.

이때 상기 제어기(10)에서 명령을 주어 각 블록의 동작을 수행하게 하면, CBP가 0일 때 제어기(10)에서 명령을 주지 않는 방식으로 구현할 수 있다.

도 9에서는 DCT(S30)와 Q 동작(S32)을 수행하는 동안 CBP값을 결정할 수 있는 방법(S34)를 보여주고 있다.

이 CBP를 결정하는 단계(S34)에서는 Q(S32)를 수행한 결과를 보고 모두 0인지 아닌지를 판단하면 된다.

도 10과 도11에서는 엔코딩/디코딩 과정에서 CBP값을 이용하면 어떠한 흐름으로 엔코딩/디코딩 처리가 가능한 지를 보여준다.

도 10의 경우 종래 도 3과 비교해 보면, CBP를 결정하는 위치가 가변장 부호기의 계수 엔코딩 과정(S16)에서 양자화 과정(S33)으로 옮겨 졌으며 S34단계를 이용하면, 엔코딩 시간에 전혀 영향을 주지 않고 하드웨어 큰 부담없이 가능하게 된다.

또한 상술한 방법으로 미리 결정된 CBP에 의해 CBP=0의 값을 판단하는 단계(S35)에서 0의 값을 갖는 경우에는 가변장 부호기의 다음 동작 즉, 메모리 접근(S36)과 계수 엔코딩 단계(S37)의 생략을 가능하게 해준다.

상기 CBP값이 0이면 허프만 엔코딩을 생략하거나 CBP값을 참고로 인트라DC만을 엔코딩하여 비디오 신호를 엔코딩 할 수 있다.

도 11의 경우 종래 도 6과 비교해 보면, 인트라(Intra)와 인터(Inter)에 따라 수행 과정이 다름을 알 수 있다.

즉, 인트라와 CBP를 체크하여(S42), CBP가 1일 때는 도 6의 과정과 같아서 IQ(S46), IDCT(S48), MC+(S50)를 행하지만, CBP가 0이고 인트라일 경우에는 IQ(S44)만을 수행하고 IDCT 및 MC+를 생략할 수 있으며, CBP가 0이고 인터일 경우에는 모든 동작을 생략할 수 있다.

따라서, 가변장 복호기에서는 CBP가 0일 때 메모리(20)에 모두 0을 채우는 동작을 하지 않아도 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 비디오 신호를 엔코딩/디코딩 하는 과정에 CBP 정보를 이용함으로써 필요없는 메모리 접근과 여러 엔코딩/디코딩하는 단계의 동작을 줄여 시간과 전력을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 비디오 프로세서의 구조중 엔코딩의 DCT/Q와 VLC 부분을 보여주는 도면이다.

도 2는 종래 비디오 신호 엔코딩 처리 데이터의 전달과정을 나타내는 순서도이다.

도 3은 종래 비디오 신호 엔코딩의 순서도이다.

도 4는 종래 비디오 프로세서의 구조중 디코딩을 수행하는 CODEC 부분의 구조를 보여주는 도면이다.

도 5는 종래 비디오 신호 디코딩 과정에서 데이터의 흐름을 보여주는 순서도이다.

도 6은 종래 비디오 디코딩의 순서도이다.

도 7은 본 발명에 따른 비디오 프로세서의 구조중 엔코딩의 DCT/Q와 VLC 부분을 보여주는 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 비디오 프로세서의 구조중 을 수행하는 CODEC 부분의 구조를 보여주는 도면이다.

도 9는 본 발명에 따라 DCT/Q 동안에 CBP값을 만들 수 있는 구조를 보여주는 도면이다.

도 10은 본 발명에 따른 비디오 엔코딩의 순서도이다.

도 11은 본 발명에 따른 비디오 디코딩의 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제어기 20 : 메모리

Claims

엔코딩하고자 하는 이미지를 이산여현변환/양자화(DCT/Q)한 후 그 결과를 메모리에 저장하고, 상기 저장된 결과를 읽어 비트스트림으로 허프만 엔코딩을 수행하는 비디오 신호 엔코딩 방법에 있어서,

상기 양자화(Q)를 진행하는 동안 출력의 값이 모두 0인지 아닌지를 체크하여 CBP(Coded Block Pattern)를 결정하고 이후 허프만 엔코딩 단계에서 이용함을 특징으로 하는 비디오 신호 엔코딩 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 CBP값을 제어기에서 읽어와 허프만 엔코딩 단계에 알려줌을 특징으로 하는 비디오 신호 엔코딩 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 DCT/Q 단계를 수행한 후 바로 허프만 엔코딩 단계로 신호를 연결하여 CBP값을 알려줌을 특징으로 하는 비디오 신호 엔코딩 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 CBP값이 0인 경우 허프만 엔코딩을 생략하거나 CBP값을 참고로 인트라DC만을 엔코딩함을 특징으로 하는 비디오 신호 엔코딩 방법.
수신한 비트스트림을 허프만 디코딩한 후 그 결과를 메모리에 저장하고, 이후 역양자화/역이산여현변환(IQ/IDCT)를 순서대로 수행한 후 이 결과를 토대로 움직임보상(MC+)을 수행하는 비디오 신호 디코딩 방법에 있어서,

상기 허프만 디코딩 한 결과중 CBP(Coded Block Pattern)값을 체크하여 이후 IQ/IDCT나 MC+ 단계에서 이용함을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 CBP값을 허프만 디코딩 단계에서 제어기에서 읽어 IQ/IDCT나 MC+ 단계에 알려줌을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 허프만 디코딩 단계를 수행한 후 바로 IQ/IDCT나 MC+ 단계로 신호를 연결하여 CBP값을 알려줌을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 CBP값이 0일 때, IQ/IDCT나 MC+ 단계를 생략함을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 CBP값이 0일 때, 허프만 디코딩한 결과를 메모리에 저장하지 않음을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.