KR100734549B1 - Apparatus and method for fast decoding for multi-channel digital video recorder - Google Patents

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Abstract

다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 그 방법이 개시된다. 가변길이디코딩부는 입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력한다. 역양자화부는 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하여 출력한다. 역이산코사인변환 스케일러는 역양자화부로부터 입력되는 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하고, 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환한다. 본 발명에 따르면, DCT 영역 기반의 해상도 변환을 수행하여 종래의 픽셀 영역 기반으로 해상도 변환을 수행하는 경우와 비교할 때 거의 동일한 화질을 유지하면서 보다 낮은 복잡도를 달성할 수 있다.Disclosed are a high speed decoding apparatus for a multichannel DVR system, and a method thereof. The variable length decoding unit decodes the input quantized DCT transform coefficients and outputs the decoded bitstream. The inverse quantization unit inverse quantizes and outputs a variable length decoded bitstream. The inverse discrete cosine transform scaler selects a block of the second size of the low frequency region corresponding to the predetermined resolution conversion ratio in the DCT region of the adjacent first size block inputted from the inverse quantization unit, and selects a block of the selected second size block. Inverse discrete cosine transform is performed to convert the resolution. According to the present invention, lower complexity can be achieved while maintaining almost the same image quality as compared with the case of performing the resolution conversion based on the DCT area based on the pixel area based resolution conversion.

Description

다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 그 방법{Apparatus and method for fast decoding for multi-channel digital video recorder}High speed decoding apparatus and method for multichannel DVB system {Apparatus and method for fast decoding for multi-channel digital video recorder}

도 1은 일반적인 DVR 시스템의 구조를 도시한 도면,1 is a view showing the structure of a general DVR system,

도 2a는 종래의 DVR 시스템에서 모니터링 영상 생성장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 각 채널별 모니터링 영상 생성장치의 상세한 구성을 도시한 블록도,Figure 2a is a block diagram showing the configuration of the monitoring image generating apparatus in the conventional DVR system, Figure 2b is a block diagram showing the detailed configuration of the monitoring image generating apparatus for each channel shown in Figure 2a,

도 3은 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치에 대한 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 블록도,3 is a block diagram showing a detailed configuration of a preferred embodiment of a high speed decoding apparatus for a multi-channel DVR system according to the present invention;

도 4는 선택적 역이산코사인변환부(334)에서 수행되는 해상도변환의 원리를 도시한 도면, 4 is a diagram illustrating a principle of resolution conversion performed by the selective inverse discrete cosine transform unit 334.

도 5는 예측 프레임에서의 하나의 매크로 블록이 8×8 모드일 경우에 해상도 변환을 위한 움직임 보상과정을 도시한 도면,5 is a diagram illustrating a motion compensation process for resolution conversion when one macroblock in a prediction frame is in 8 × 8 mode;

도 6은 입력영상이 인트라 프레임인 경우에 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,6 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of a fast decoding method for a multi-channel DVR system according to the present invention when the input image is an intra frame;

도 7은 입력영상이 예측 프레임인 경우에 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,7 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of a fast decoding method for a multi-channel DVR system according to the present invention when the input image is a predictive frame;

도 8은 종래의 비디오 디코더에서 CIF (352x288) 크기의 Hall monitor 영상을 복호한 후 쌍일차법에 의해 해상도를 176×144의 크기로 축소한 경우와 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 방법에 의해 해당 영상 신호를 복호한 후 해상도를 변환한 경우에 소비된 CPU 시간을 도시한 그래프, 그리고, FIG. 8 illustrates a case where the resolution is reduced to a size of 176 × 144 by bilinear method after decoding a hall monitor image having a CIF (352x288) size in a conventional video decoder and high-speed decoding for a multi-channel DVR system according to the present invention. A graph showing the CPU time consumed when the resolution is converted after decoding the video signal by the apparatus and method, and

도 9 및 도 10은 각각 인트라 프레임과 예측 프레임의 결과영상들을 도시한 도면이다.9 and 10 are diagrams illustrating result images of an intra frame and a prediction frame, respectively.

본 발명은 고속 디코딩 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다중채널 DVR 시스템을 위한 영상의 고속 디코딩 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high speed decoding apparatus and a method thereof, and more particularly, to a high speed decoding apparatus and method for a multi-channel DVR system.

DVR(Digital Video Recorder) 시스템은 감시 카메라로 입력된 여러 채널의 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환한 후 영상 압축기술을 이용해 디지털 영상을 저장, 재생 및 검색할 수 있는 장치이다. 이러한 DVR 시스템은 사용자의 필요시 네트워크를 이용하여 필요한 영상을 원격에서 감시 및 제어할 수 있는 기능을 제공한다. DVR 시스템은 영상신호를 저장장치에 반 영구적으로 저장할 수 있고, 저장장치의 관리가 용이하며, 사용자가 실시간으로 스트리밍 서비스를 받을 수 있다는 이점으로 인해 기존에 사용되어 왔던 AVR(Analog Video Recorder)를 빠른 속도로 대체하고 있다. DVR (Digital Video Recorder) system is a device that converts analog video signals of multiple channels input to surveillance cameras into digital video signals and then stores, plays back and retrieves digital video using video compression technology. The DVR system provides a function to remotely monitor and control necessary video using a network when a user needs it. The DVR system can store video signals semi-permanently in the storage device, manage the storage device easily, and enable users to receive streaming services in real time, thus speeding up the AVR (Analog Video Recorder). It's replacing with speed.

도 1은 일반적인 DVR 시스템의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of a general DVR system.

도 1을 참조하면, 일반적인 DVR 시스템은 복수개의 비디오 카메라(110-1 내지 110-n), 비디오 인코더(120), 비디오 디코더(130), 비디오 먹스(140), 모니터(150) 및 저장장치(160)로 구성된다. 비디오 디코더(130), 비디오 먹스(140) 및 모니터(150)는 모니터링 시스템(170)을 구성한다. 비디오 카메라(110-1 내지 110-n)는 영상을 획득하여 비디오 인코더(120)에 제공한다. 비디오 인코더(120)는 비디오 카메라(110-1 내지 110-n)로부터 입력된 각 채널의 영상을 부호화한 후 채널을 통해 모니터링 시스템(170)으로 전송한다. 비디오 디코더(130)는 채널을 통해 수신된 부호화된 각 채널의 비트열을 복호화하여 비디오 먹스(140)에 제공한다. 비디오 먹스(140)는 각 채널을 통해 입력된 복호화된 영상을 다중화하여 모니터(150) 및 저장장치(160) 중에서 적어도 하나의 장치로 출력한다. 모니터(150)는 다중화된 영상을 사용자에게 실시간으로 출력하며, 저장장치(160)는 비디오 먹스(140)로부터 입력받은 비트열을 저장한다. Referring to FIG. 1, a general DVR system includes a plurality of video cameras 110-1 through 110-n, a video encoder 120, a video decoder 130, a video mux 140, a monitor 150, and a storage device ( 160). Video decoder 130, video mux 140, and monitor 150 configure monitoring system 170. The video cameras 110-1 to 110-n acquire an image and provide the image to the video encoder 120. The video encoder 120 encodes an image of each channel input from the video cameras 110-1 to 110-n and then transmits the image to the monitoring system 170 through the channel. The video decoder 130 decodes a bit string of each encoded channel received through the channel and provides the decoded bit string to the video mux 140. The video mux 140 multiplexes the decoded image input through each channel and outputs the multiplexed image to at least one of the monitor 150 and the storage device 160. The monitor 150 outputs the multiplexed image to the user in real time, and the storage device 160 stores the bit string received from the video mux 140.

도 1에 도시된 종래의 DVR 시스템의 경우에 각 채널의 복호화된 영상을 하나의 화면을 통해 모니터링하기 위해서는 비디오 먹스(140)에 의한 다중화과정을 거쳐야 하며, 이를 위해 각 채널의 입력 비트열을 복호화한 후 영상의 해상도를 변환해야 한다. 일반적으로 해상도 변환을 위해 적용되는 연산의 복잡도는 채널 수에 비례하여 증가한다. 이 때, 증가된 복잡도에 의해 영상의 디스플레이 과정에서 지연 현상이 발생되고, 이는 곧 영상의 실시간 모니터링의 방해요인으로 작용한다.In the conventional DVR system shown in FIG. 1, in order to monitor the decoded image of each channel through one screen, a multiplexing process is performed by the video mux 140. For this purpose, the input bit string of each channel is decoded. You must then convert the resolution of the image. In general, the complexity of the calculations applied for resolution conversion increases in proportion to the number of channels. At this time, the delayed phenomenon occurs in the display process of the image due to the increased complexity, which is an obstacle to real-time monitoring of the image.

도 2a는 종래의 DVR 시스템에서 모니터링 영상 생성장치의 구성을 도시한 블 록도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 각 채널별 모니터링 영상 생성장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 2A is a block diagram illustrating a configuration of a monitoring image generating apparatus in a conventional DVR system, and FIG. 2B is a block diagram illustrating a detailed configuration of the monitoring image generating apparatus for each channel shown in FIG. 2A.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 각각의 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)는 대응하는 채널로부터 입력된 비트스트림을 복호한다. 픽셀 영역 기반의 해상도 변환을 수행하기 위해서는 먼저 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)에 의해 이산코사인변환 영역의 영상을 픽셀영역의 영상으로 복원하여야 한다. 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)는 가변길이디코더(205), 역양자화기(210), 역이산코사인변환기(215), 프레임메모리(220) 및 움직임보상기(225) 및 가산기(230)를 구비한다. 2A and 2B, each video decoder 200-1 to 200-n decodes a bitstream input from a corresponding channel. In order to perform the resolution conversion based on the pixel area, the video decoders 200-1 to 200-n must first reconstruct an image of the discrete cosine transform area into an image of the pixel area. The video decoders 200-1 to 200-n include a variable length decoder 205, an inverse quantizer 210, an inverse discrete cosine converter 215, a frame memory 220, a motion compensator 225, and an adder 230. It is provided.

가변길이디코더(Variable Length Decoder : VLD)(205)는 양자화된 DCT 변환 계수들에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 복호화된 비트스트림을 출력한다. 역양자화기(Inverse Quantization : IQ)(210)는 비디오 인코더(미도시)의 양자화기에 의해 양자화된 영상 데이터를 역양자화한다. 역이산코사인변환기(215)는 역양자화기(210)에 의해 역양자화된 영상 데이터에 대해 역이산코사인변환연산을 수행한다. 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)는 한 장의 픽셀영역의 영상을 얻기 위해 DCT 영역의 신호를 복원하는 IDCT 모듈을 구비하여야 한다. A variable length decoder (VLD) 205 performs entropy decoding on quantized DCT transform coefficients and outputs a decoded bitstream. An inverse quantizer (IQ) 210 inverse quantizes image data quantized by a quantizer of a video encoder (not shown). The inverse discrete cosine transformer 215 performs an inverse discrete cosine transform operation on the image data inversely quantized by the inverse quantizer 210. The video decoders 200-1 to 200-n should include an IDCT module for reconstructing a signal of a DCT region to obtain an image of one pixel region.

DVR 시스템의 비디오 표준은 일반적으로 MPEG-4가 많이 사용 되는데 IDCT는 8x8 블록 단위로 수행되고 하나의 프레임의 모든 블록에 대해 수행되기 때문에 IDCT 모듈이 복호기의 복잡도에서 높은 비율을 차지한다. 8x8 블록 단위의 DCT는 다음의 수학식에 의해 표현된다.In general, MPEG-4 is widely used as a video standard of DVR system. Since IDCT is performed in 8x8 blocks and all blocks of one frame, the IDCT module occupies a high ratio in the complexity of the decoder. DCT in 8x8 block units is represented by the following equation.

Figure 112005034597456-pat00001
Figure 112005034597456-pat00001

여기서, A는 DCT를 수행할 8×8 블록, H8×8은 8×8 크기의 DCT 행렬이다. 픽셀영역에서의 A의 DCT된 8×8 블록은 A*로 나타낼 수 있다. 비디오 인코더에서 수학식 1을 적용하여 DCT된 블록 A*는 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)에서 다시 픽셀영역으로 복원시키기 위해 IDCT 과정을 거치게 된다. 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)에서 수행되는 IDCT는 다음의 수학식으로 표현된다. Here, A is an 8x8 block to perform DCT, H 8x8 is a DCT matrix of size 8x8. A DCT 8x8 block of A in the pixel region may be represented by A * . Block A * DCT applied to Equation 1 in the video encoder undergoes an IDCT process in order to reconstruct the pixel region in the video decoders 200-1 to 200-n. IDCT performed in the video decoders 200-1 to 200-n is represented by the following equation.

Figure 112005034597456-pat00002
Figure 112005034597456-pat00002

여기서, A*는 IDCT를 수행할 8×8 블록, H* 8×8은 8×8 크기의 IDCT 행렬이다. 픽셀영역에서의 A*의 IDCT된 8×8 블록은 A로 나타낼 수 있다.Here, A * is an 8x8 block to perform IDCT, and H * 8x8 is an IDCT matrix of size 8x8. An IDCT 8x8 block of A * in the pixel region may be represented by A.

IDCT 과정을 거친 블록 A는 픽셀영역의 영상으로 복원된 정보이며, 역이산코사인변환기(215)는 한 장의 영상을 복원시키기 위해 한 장의 영상 내에 있는 모든 8x8 블록들에 대해 ICDT를 수행한다. DVR 시스템의 각 채널을 위한 비디오 복호기(200-1 내지 200-n)의 복잡도는 비교적 높은 계산량을 차지하는 IDCT 과정에 의해 크게 영향을 받는다. Block A, which has undergone the IDCT process, is information reconstructed into an image of a pixel region, and the inverse discrete cosine converter 215 performs ICDT on all 8x8 blocks in one image to reconstruct one image. The complexity of the video decoders 200-1 to 200-n for each channel of the DVR system is greatly affected by the IDCT process, which takes up a relatively high amount of computation.

프레임 메모리(220)는 역이산코사인변환기(215)에 의해 역이산코사인변환된 영상 데이터를 프레임 단위로 저장한다. 움직임보상기(Motion Compensator : MC)(225)는 프레임 메모리(220)에 저장되어 있는 영상 데이터에 대해 블록 단위의 움직임 보상을 수행한다. 가산기(230)는 움직임보상기(225)에 의해 움직임 보상된 영상 데이터와 역이산코사인변환기(215)에 의해 역이산코사인변환된 영상 데이터를 가산하여 출력한다. 프레임 메모리(220), 움직임보상기(225) 및 가산기(230)는 비디오 디코더(200-2 내지 200-n)로 예측 프레임으로 구성된 영상 신호가 입력되는 경우에 구비된다. The frame memory 220 stores image data inverse discrete cosine transformed by the inverse discrete cosine transformer 215 in units of frames. The motion compensator (MC) 225 performs motion compensation on a block basis with respect to the image data stored in the frame memory 220. The adder 230 adds and outputs the motion compensated image data by the motion compensator 225 and the inverse discrete cosine transformed image data by the inverse discrete cosine transformer 215. The frame memory 220, the motion compensator 225, and the adder 230 are provided when a video signal composed of predictive frames is input to the video decoders 200-2 to 200-n.

각각의 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)의 후단에는 픽셀기반 스케일러(250-1 내지 250-n)가 연결된다. 픽셀기반 스케일러(250-1 내지 250-n)는 픽셀기반으로 대응되는 영상 디코더(200-1 내지 200-n)로부터 입력된 복호된 비트스트림의 해상도를 변환한다. 픽셀기반 스케일러(250-1 내지 250-n)는 저역통과필터(255) 및 스케일러(260)를 구비한다. 저역통과필터(255)는 비디오 디코더(200-1 내지 200-n)로부터 입력되는 영상 프레임를 전처리하여 앨리어싱을 제거하고, 스케일러(260)는 픽셀영역에서의 보간법인 쌍일차법(Bilinear method) 또는 큐빅 콘볼루션(Cubic Convolution)에 의해 영상 프레임의 해상도를 변환하여 출력한다. 비디오 먹스(270)는 픽셀기반 스케일러(250-1 내지 250-n)에 의해 해상도가 변환된 비트스트림을 다중화하여 출력한다. 이 때, 영상의 해상도를 변환하기 위한 저역통과필터(255), 스케일러(260) 등에서 각각 콘볼루션연산을 수행하기 때문에 많은 연산량이 요구되며, 결론적으로, 이러한 모듈들로 인해 각각 채널에서의 해상도 변환에 많은 복잡도가 요구된다. 또한, 다중채널을 이용한 DVR 시스템의 경우 채널 수에 따라 이산코사인변환기, 저역통과필터, 스케일러 등의 모듈에 의한 복잡도는 비례적으로 증가하게 되고, 따라서, 전체적인 DVR 시스템의 복잡도가 크게 증가된다. The pixel-based scalers 250-1 to 250-n are connected to the rear ends of the respective video decoders 200-1 to 200-n. The pixel-based scalers 250-1 to 250-n convert the resolution of the decoded bitstreams input from the image decoders 200-1 to 200-n corresponding to the pixel base. The pixel-based scalers 250-1 through 250-n include a low pass filter 255 and a scaler 260. The low pass filter 255 removes aliasing by preprocessing an image frame input from the video decoders 200-1 to 200-n, and the scaler 260 performs a bilinear method or a cubic, which is an interpolation method in the pixel region. The resolution of the image frame is converted and output by convolution. The video mux 270 multiplexes and outputs the bitstream whose resolution is converted by the pixel-based scalers 250-1 to 250-n. In this case, since a low pass filter 255, a scaler 260, and the like perform convolution operations for converting the resolution of an image, a large amount of computation is required. Consequently, these modules convert resolution in each channel. Much complexity is required. In addition, in the case of a DVR system using multiple channels, the complexity of the discrete cosine converter, the low pass filter, the scaler, and the like increases in proportion to the number of channels, thus increasing the complexity of the overall DVR system.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다중채널 DVR 시스템에 적용되는 복호 장치에서 수행되는 영상의 해상도 변환의 복잡도를 감소시켜 고속으로 영상을 복호할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method which can decode an image at high speed by reducing the complexity of resolution resolution of an image performed by a decoding apparatus applied to a multi-channel DVR system.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다중채널 DVR 시스템에 적용되는 복호 장치에서 수행되는 영상의 해상도 변환의 복잡도를 감소시켜 고속으로 영상을 복호할 수 있는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to reduce the complexity of the resolution conversion of the image performed in the decoding apparatus applied to the multi-channel DVR system computer to record a program for executing a method to decode the image at high speed To provide a recording medium that can be read by.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치는, 입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력하는 가변길이디코딩부; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하여 출력하는 역양자화부; 및 상기 역양자화부로부터 입력되는 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하고, 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 역이산코사인변환 스케일러;를 구비한다.In order to achieve the above technical problem, a high speed decoding apparatus for a multi-channel DVR system according to the present invention includes: a variable length decoding unit for decoding input quantized DCT transform coefficients and outputting a decoded bitstream; An inverse quantizer for inversely quantizing and outputting the variable length decoded bitstream; And selecting a second size block of a low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio in a DCT region of an adjacent first size block inputted from the inverse quantization unit, and performing an inverse discrete cosine for the selected second size block. And an inverse discrete cosine transform scaler for performing the transform to convert the resolution.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법은, 입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하 여 복호화된 비트스트림을 출력하는 단계; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하는 단계; 상기 역양자화된 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 단계;를 갖는다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fast decoding method for a multi-channel DVR system, the method comprising: decoding a quantized DCT transform coefficients and outputting a decoded bitstream; Dequantizing the variable length decoded bitstream; Selecting a block of the second size of the low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio in the DCT region of the dequantized adjacent first size block; And converting the resolution by performing an inverse discrete cosine transform on the selected block of the second size.

이에 의해, 정지영상이나 비디오 연동 모듈에서 픽셀영역에서의 해상도 변환을 DCT 영역기반에서 수행함으로써, 기존의 픽셀영역기반의 해상도 변환 방법과 거의 동일한 화질을 유지하면서도 복잡도 측면에서는 이득을 얻어 효율적인 DVR 시스템 구현이 가능하다. Thus, by converting the resolution in the pixel area based on the DCT area in the still image or video interworking module, it is possible to maintain the same image quality as the resolution conversion method based on the existing pixel area and obtain a gain in terms of complexity to implement an efficient DVR system. This is possible.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a high speed decoding apparatus and method for a multichannel DVR system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치에 대한 바람직한 실시예의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram showing a detailed configuration of a preferred embodiment of a high speed decoding apparatus for a multi-channel DVR system according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치(300)는, 가변길이디코딩부(310), 역양자화부(320), 역이산코사인변환 스케일러(330), 프레임 메모리부(340), 움직임보상부(350) 및 가산기(360)를 구비한다. Referring to FIG. 3, the fast decoding apparatus 300 for a multi-channel DVR system according to the present invention includes a variable length decoding unit 310, an inverse quantization unit 320, an inverse discrete cosine transform scaler 330, and a frame memory. The unit 340, the motion compensation unit 350 and the adder 360 is provided.

가변길이디코딩부(Variable Length Decoder : VLD)(310)는 양자화된 DCT 변환 계수들에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 복호화된 비트스트림을 출력한다. 역양자화부(Inverse Quantization : IQ)(320)는 비디오 인코더(미도시)의 양자화기에 의해 양자화된 영상 데이터를 역양자화한다. 역이산코사인변환 스케일러(330)는 역양자화부(320)에 의해 역양자화된 영상 데이터에 대해 역이산코사인변환 및 해상도변환을 수행한다. 역이산코사인변환 스케일러(330)는 DCT영역의 영상을 픽셀영역으로의 완벽하게 복원한 후 해상도를 변환하기 위한 연산을 수행하는 대신에 DCT 영역에서 저역통과필터링과 해상도 변환과정을 모두 수행함으로써 전체적인 시스템의 복잡도를 감소시킬 수 있다. A variable length decoder (VLD) 310 performs entropy decoding on the quantized DCT transform coefficients and outputs a decoded bitstream. An inverse quantization unit (IQ) 320 inversely quantizes image data quantized by a quantizer of a video encoder (not shown). The inverse discrete cosine transform scaler 330 performs inverse discrete cosine transform and resolution transform on the image data dequantized by the inverse quantizer 320. The inverse discrete cosine transform scaler 330 performs a low pass filtering and a resolution conversion process in the DCT region instead of performing an operation for converting the resolution after completely restoring the image of the DCT region to the pixel region. Can reduce the complexity.

역이산코사인변환 스케일러(330)는 블록재구성부(미도시) 및 선택적 역이산코사인변환부(미도시)를 구비한다. 블록재구성부(미도시)는 인접한 8×8 블록의 DCT 영역에서 저주파 영역의 4×4 크기 블록을 선택하여 하나의 8×8 블록으로 재구성한다. 입력 영상의 해상도를 ½로 축소할 경우에 블록재구성부(미도시)는 4개의 인접한 8×8 블록을 하나의 8×8 블록으로 재구성한다. DCT 계수로 구성되어 있는 8×8 블록은 다음의 수학식으로 정의된다.The inverse discrete cosine transform scaler 330 includes a block reconstruction unit (not shown) and an optional inverse discrete cosine transform unit (not shown). The block reconstruction unit (not shown) selects a 4x4 size block in the low frequency region from the DCT region of the adjacent 8x8 block and reconstructs it into one 8x8 block. When the resolution of the input image is reduced to ½, the block reconstruction unit (not shown) reconstructs four adjacent 8x8 blocks into one 8x8 block. An 8x8 block composed of DCT coefficients is defined by the following equation.

Figure 112005034597456-pat00003
Figure 112005034597456-pat00003

여기서, A* 11, A* 12, A* 21, 및 A* 22는 8×8 블록크기의 DCT 계수행렬 A*의 4×4크기의 부행렬이다. 고주파 영역을 고려하지 않고 저주파 영역에 대해서만 4×4 IDCT 를 수행하기 위해 적용되는 수학식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.Here, A * 11 , A * 12 , A * 21 , and A * 22 are 4x4 size sub-matrixes of the DCT coefficient matrix A * of 8x8 block size. The equation applied to perform 4 × 4 IDCT only in the low frequency region without considering the high frequency region may be expressed as follows.

Figure 112005034597456-pat00004
Figure 112005034597456-pat00004

여기서, AS는 8×8 블록 A가 ½ 크기로 축소된 4×4 블록, m은 4×4 DCT 계수와 8×8 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수(예를 들면, 2), A* 11은 DCT 영역의 8×8 크기의 블록인 동시에 A*의 저주파 영역에 위치한 4×4 크기의 블록의 DCT 계수, 그리고, H4×4는 4×4 IDCT를 위한 행렬이다. Where A S is a 4 × 4 block in which 8 × 8 block A is reduced to ½ size, m is a normalization variable (eg, 2) according to the difference between the 4 × 4 DCT coefficient and the 8 × 8 DCT coefficient, and A * 11 is an 8x8 size block in the DCT region and a DCT coefficient of a 4x4 size block located in the low frequency region of A * , and H 4x4 is a matrix for 4x4 IDCT.

선택적 역이산코사인변환부(334)는 원래의 해상도를 1/2로 축소하기 위하여 8×8 크기의 DCT 영역에서 저주파 영역의 4×4 크기의 위치만을 고려하여 4×4 블록 크기의 영역에 대해 IDCT를 수행한다. 도 4에는 선택적 역이산코사인변환부(334)에서 수행되는 해상도변환의 원리가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, DCT의 저주파로의 에너지 집중 원리에 의해 각각의 블록(410 내지 440)에 있어서 DCT 영역에서 첫 번째 위치(412)에 저주파 신호의 평균크기가 위치하게 되고 나머지 위치(414)에 고주파 신호들의 크기들이 위치하게 된다. 선택적 역이산코사인변환부(334)는 수학식 4에 의해 DCT 도메인상에 존재하는 각각의 8×8 블록을 구성하는 저주파 신호의 평균크기를 기초로 픽셀 도메인 상의 영상 신호로 변환한다. 이와 같은 방식은 고주파 영역을 무시하고 저주파 영역만을 고려함으로써 기존의 픽셀 영역에서 저역통과필터를 적용하는 것과 유사하다. 또한, 4×4 IDCT를 적용함으로 써 4×4 크기의 픽셀영역의 영상구성이 가능하며, 결론적으로, ½로 입력 영상에 대해 효과적으로 해상도 변환을 수행할 수 있다. The selective inverse discrete cosine transforming unit 334 considers only the 4 × 4 size of the low frequency region in the 8 × 8 DCT region to reduce the original resolution to 1/2 for the 4 × 4 block size region. Perform IDCT. 4 illustrates a principle of resolution conversion performed by the selective inverse discrete cosine transform unit 334. Referring to FIG. 4, due to the energy concentration principle of the low frequency path of the DCT, in each block 410 to 440, the average size of the low frequency signal is positioned at the first position 412 in the DCT region, and the remaining position 414. The magnitudes of the high frequency signals are located at. The selective inverse discrete cosine transforming unit 334 converts the image into the image signal on the pixel domain based on the average size of the low frequency signals constituting each 8x8 block existing on the DCT domain by equation (4). This method is similar to applying the low pass filter in the existing pixel region by ignoring the high frequency region and considering only the low frequency region. In addition, by applying 4 × 4 IDCT, it is possible to construct a 4 × 4 pixel area image, and consequently, it is possible to effectively perform resolution conversion on the input image at ½.

한편, 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치(300)로 예측 프레임이 입력되면, 입력된 예측 프레임에 대해 움직임 보상과정이 수행된다. 이를 위해 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치(300)는 프레임 메모리부(340), 움직임보상부(350) 및 가산기(360)를 구비한다. Meanwhile, when a prediction frame is input to the high speed decoding apparatus 300 for a multi-channel DVR system according to the present invention, a motion compensation process is performed on the input prediction frame. To this end, the high speed decoding apparatus 300 for a multi-channel DVR system according to the present invention includes a frame memory unit 340, a motion compensator 350, and an adder 360.

프레임 메모리부(340)는 역이산코사인변환 스케일러(330)에 의해 역이산코사인변환 및 해상도변환된 영상 데이터를 프레임 단위로 저장한다. 움직임보상부(Motion Compensator : MC)(350)는 프레임 메모리부(340)에 저장되어 있는 영상 데이터에 대해 블록 단위의 움직임 보상을 수행한다. 이 때, 움직임보상부(350)는 인접한 DCT 계수로 구성된 8×8 크기의 에러신호에서 해상도 변환비(즉, ½)에 대응하는 저주파 영역의 4×4 크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한 후 프레임 메모리부(340)에 저장되어 있는 복호화된 영상 데이터 중에서 해상도 변환이 수행되는 블록에 대응하는 영상 데이터로부터 추출한 인접한 4×4 크기의 참조블록과 합산하여 움직임 보상을 수행한다. The frame memory unit 340 stores the image data inverse discrete cosine transformed and resolution-converted by the inverse discrete cosine transform scaler 330 in units of frames. The motion compensator (MC) 350 performs motion compensation on a block basis with respect to the image data stored in the frame memory unit 340. In this case, the motion compensator 350 selectively performs IDCT on blocks of 4x4 size in the low frequency region corresponding to the resolution conversion ratio (that is, ½) in an 8x8 size error signal composed of adjacent DCT coefficients. After performing the motion compensation, the motion compensation is performed by adding the adjacent 4 × 4 reference blocks extracted from the image data corresponding to the block to which the resolution conversion is performed among the decoded image data stored in the frame memory unit 340.

가산기(360)는 움직임보상부(350)에 의해 움직임 보상된 영상 데이터와 역이산코사인변환 스케일러(330)에 의해 역이산코사인변환 및 해상도 변환된 영상 데이터를 가산하여 출력한다. 움직임 보상은 복호화된 움직임 벡터를 이용하여 얻어진 참조프레임내의 참조블록에 IDCT를 거쳐 얻어진 에러신호를 가산하는 방법에 의해 수행된다. 움직임 보상과정은 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다. The adder 360 adds and outputs the image data motion-compensated by the motion compensator 350 and the image data inverse discrete cosine transformed and resolution-converted by the inverse discrete cosine transform scaler 330. Motion compensation is performed by a method of adding an error signal obtained through IDCT to a reference block in a reference frame obtained by using the decoded motion vector. The motion compensation process can be represented by the following equation.

Figure 112005034597456-pat00005
Figure 112005034597456-pat00005

여기서, P는 움직임 보상 과정 후 생성된 8x8 크기의 블록, R은 움직임 벡터를 이용하여 구해진 참조 블록, 그리고, E*는 DCT 계수로 구성된 8×8 크기의 에러신호이다. Here, P is an 8x8 block generated after the motion compensation process, R is a reference block obtained using a motion vector, and E * is an 8x8 error signal composed of DCT coefficients.

이 때, 예측 프레임의 에러신호 E*의 크기를 ½로 효율적으로 변환하기 위해 인트라 프레임에서 사용되었던 것과 동일한 역이산코사인변환 스케일링방식이 적용된다. 시간축상으로 바로 이전 프레임인 참조 프레임은 저주파 영역이 제거된 1/2 크기의 영상이므로, 에러신호 또한 동일한 방식에 의해 움직임 보상이 이루어지는 것이 해상도 변환에 용이하다고 가정할 수 있다. 따라서, 수학식 5에 의해 얻어지는 에러신호에 해당하는 E*는 수학식 3과 동일한 형태를 갖는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다. In this case, the same inverse discrete cosine transform scaling method used in the intra frame is applied to efficiently convert the magnitude of the error signal E * of the prediction frame to ½. Since the reference frame, which is just the frame on the time axis, is a half-size image from which a low frequency region is removed, it may be assumed that motion compensation is easily performed for resolution conversion in the same manner. Therefore, E * corresponding to the error signal obtained by Equation 5 can be represented by the following equation having the same form as Equation 3.

Figure 112005034597456-pat00006
Figure 112005034597456-pat00006

여기서, E* 11, E* 12, E* 21, 및 E* 22는 8×8 블록크기의 DCT 계수행렬 E*의 4×4크기의 부행렬이다. 수학식 6으로 표현되는 에러신호 E*를 ½ 크기로 변환된 픽셀영역 의 에러신호 ES를 복원하기 위해 적용되는 수학식은 수학식 4와 동일한 형태를 갖는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.Here, E * 11 , E * 12 , E * 21 , and E * 22 are 4x4 size sub-matrix of the DCT coefficient matrix E * of 8x8 block size. Equation (5) applied to recover the error signal E S of the pixel region converted into the ½ size of the error signal E * represented by Equation 6 may be represented by the following equation having the same form as Equation (4).

Figure 112005034597456-pat00007
Figure 112005034597456-pat00007

여기서, ES는 8×8 블록 A가 ½ 크기로 축소된 4×4 블록, m은 4×4 DCT 계수와 8×8 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수(예를 들면, 2), 그리고, E* 11은 DCT 영역의 8×8 크기의 블록인 동시에 E*의 저주파 영역에 위치한 4×4 크기의 블록의 DCT 계수이다. Here, E S is a 4 × 4 block in which 8 × 8 block A is reduced to ½ size, m is a normalization variable (eg, 2) according to the difference between the 4 × 4 DCT coefficient and the 8 × 8 DCT coefficient, and E * 11 is an 8x8 block in the DCT region and is a DCT coefficient of a 4x4 block located in the low frequency region of E * .

또한 참조 블록을 구하기 위해서는 참조 프레임의 해상도가 ½ 크기로 변환되었기 때문에 움직임 벡터의 크기 또한 축소되어야 한다. 예를 들어, 원래 해상도를 위한 복호된 움직임 벡터를 MVO라 하면, ½ 크기로 변환된 해상도를 위한 움직임 벡터 MVS는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다. In addition, in order to obtain the reference block, since the resolution of the reference frame is converted to ½ size, the size of the motion vector must be reduced. For example, assuming that the decoded motion vector for the original resolution is MV O , the motion vector MV S for the resolution converted to ½ size can be expressed by the following equation.

Figure 112005034597456-pat00008
Figure 112005034597456-pat00008

MPEG-4 부호기에서 하나의 매크로 블록의 움직임 예측은 16×16 모드와 8×8 모드 중에서 유리한 모드로 결정된다. 이것은 MPEG-4 부호기가 부호화 과정에서 압 축률을 증가시킬 수 있는 방법 중의 하나에 해당된다. MPEG-4에 대한 매크로블록 단위의 이러한 부호화방식에 대응하여 복호기에서의 움직임 보상과정은 16×16 블록 단위 또는 8×8 블록 단위로 이루어져야 한다. 따라서, 참조 프레임의 해상도가 ½로 변환되었음을 고려하여, 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치에 구비되는 움직임보상부(350)는 수학식 8에 의해 구해진 MVS를 이용하여 16×16 모드일 경우에는 8×8 크기로 움직임 보상을 수행하고, 8×8 모드일 경우에는 4×4 블록 단위로 움직임 보상을 수행한다. 예를 들어, MVS에 의해 구해진 4×4 크기의 참조 블록을 RS라 하면, 수학식 5와 수학식 7에 의해 움직임 보상과정은 최종적으로 다음식으로 표현될 수 있다. The motion prediction of one macro block in the MPEG-4 encoder is determined as an advantageous mode among 16x16 mode and 8x8 mode. This is one of the ways in which the MPEG-4 encoder can increase the compression rate in the encoding process. Corresponding to this coding scheme in macroblock units for MPEG-4, the motion compensation process in the decoder should be made in units of 16x16 blocks or 8x8 blocks. Therefore, considering that the resolution of the reference frame has been converted to ½, the motion compensation unit 350 included in the fast decoding apparatus for the multi-channel DVR system according to the present invention is 16 × using MV S obtained by Equation (8). In the 16 mode, the motion compensation is performed in 8 × 8 size, and in the 8 × 8 mode, the motion compensation is performed in 4 × 4 block units. For example, if a reference block of 4x4 size obtained by MV S is R S , the motion compensation process may be finally expressed by the following equations (5) and (7).

Figure 112005034597456-pat00009
Figure 112005034597456-pat00009

여기서, PS는 움직임 보상과정 후 생성된 4×4 크기의 블록이다. Here, P S is a 4 × 4 size block generated after the motion compensation process.

도 5는 예측 프레임에서의 하나의 매크로 블록이 8×8 모드일 경우에 상술한 방법에 의해 수행되는 해상도 변환을 위한 움직임 보상과정을 도시한 도면이다. 만약, 하나의 매크로 블록이 16×16 모드이면, 1MVS = 2MVS = 3MVS = 4MVS이고 다른 과정들은 하나의 매크로 블록이 8×8 모드일 경우와 동일하게 적용된다. FIG. 5 is a diagram illustrating a motion compensation process for resolution conversion performed by the above-described method when one macroblock in a prediction frame is in 8 × 8 mode. If one macro block is in 16 × 16 mode, 1 MV S = 2 MV S = 3 MV S = 4 MV S and other processes are applied in the same manner as when one macro block is in 8 × 8 mode.

도 6은 입력영상이 인트라 프레임인 경우에 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시 스템을 위한 고속 디코딩 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of a fast decoding method for a multi-channel DVR system according to the present invention when the input image is an intra frame.

도 6을 참조하면, 가변길이디코딩부(310)는 입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 복호화된 비트스트림을 출력한다(S600). 역양자화부(320)는 가변길이디코딩부(310)로부터 입력된 비트스트림을 역양자화한다(S610). 블록재구성부(332)는 인접한 8×8 블록의 DCT 영역에서 저주파 영역의 4×4 크기 블록을 선택하여 하나의 8×8 블록으로 재구성한다(S620). 선택적 역이산코사인변환부(334)는 원래의 해상도를 1/2로 축소하기 위하여 8×8 크기의 DCT 영역에서 저주파 영역의 4×4 크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한다(S630). Referring to FIG. 6, the variable length decoding unit 310 performs entropy decoding on input quantized DCT transform coefficients and outputs a decoded bitstream (S600). The inverse quantization unit 320 inversely quantizes the bitstream input from the variable length decoding unit 310 (S610). The block reconstruction unit 332 selects a 4x4 size block in the low frequency region from the DCT region of the adjacent 8x8 block and reconstructs it into one 8x8 block (S620). In order to reduce the original resolution to 1/2, the selective inverse discrete cosine transform unit 334 selectively performs IDCT on the 4 × 4 blocks of the low frequency region in the 8 × 8 DCT region (S630). .

도 7은 입력영상이 예측 프레임인 경우에 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of a fast decoding method for a multi-channel DVR system according to the present invention when the input image is a predictive frame.

도 7을 참조하면, 가변길이디코딩부(310)는 입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 복호화된 비트스트림을 출력한다(S700). 역양자화부(320)는 가변길이디코딩부(310)로부터 입력된 비트스트림을 역양자화한다(S710). 블록재구성부(332)는 인접한 8×8 블록의 DCT 영역에서 저주파 영역의 4×4 크기 블록을 선택하여 하나의 8×8 블록으로 재구성한다(S720). 선택적 역이산코사인변환부(334)는 원래의 해상도를 1/2로 축소하기 위하여 8×8 크기의 DCT 영역에서 저주파 영역의 4×4 크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한다 (S730). 움직임보상부(350)는 인접한 DCT 계수로 구성된 8×8 크기의 에러신호에서 저주파 영역의 4×4 크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한 후 프레임 메모리부(340)에 저장되어 있는 복호화된 인접한 4×4 크기의 참조블록과 합산하여 움직임 보상을 수행한다(S740).Referring to FIG. 7, the variable length decoding unit 310 performs entropy decoding on input quantized DCT transform coefficients and outputs a decoded bitstream (S700). The inverse quantization unit 320 inversely quantizes the bitstream input from the variable length decoding unit 310 (S710). The block reconstruction unit 332 selects a 4x4 size block in the low frequency region from the DCT region of the adjacent 8x8 block and reconstructs it into one 8x8 block (S720). In order to reduce the original resolution to 1/2, the selective inverse discrete cosine transform unit 334 selectively performs IDCT on 4 × 4 blocks of a low frequency region in an 8 × 8 DCT region (S730). . The motion compensator 350 selectively performs IDCT on 4 × 4 blocks of a low frequency region in an 8 × 8 size error signal composed of adjacent DCT coefficients, and then decodes the data stored in the frame memory unit 340. The motion compensation is performed by adding the adjacent 4x4 sized reference blocks (S740).

기존의 픽셀영역을 기반으로 한 해상도 변환기법은 복호기에서 IDCT를 통해 영상신호를 픽셀 영역상에서 복원하고, 픽셀영역의 영상신호에 대해 해상도 변환을 수행한다. 이러한 종래의 해상도 변환방식이 다중채널 DVR 시스템에 적용되면 시스템의 복잡도가 크게 증가한다. 이와 달리 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 그 방법에 적용되는 해상도 변환기법은 DCT 영역의 신호를 픽셀영역으로 완벽하게 복원한 후 연산량이 많은 픽셀 영역에서 해상도 변환 알고리즘을 적용할 필요없이 DCT 영역에서 해상도 변환을 수행할 수 있다는 점에서 연산량을 크게 줄일 수 있다. 또한, DCT 영역에서의 해상도 변환기법을 적용하여 해상도를 변환할 경우 쌍일차법에 의해 해상도를 변환하여 얻어진 영상과 거의 유사한 화질의 영상을 얻을 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 그 방법에 적용되는 해상도 변환기법이 픽셀 영역에서의 해상도 변환을 위한 처리와 유사한 성능을 DCT 영역에서 수행하여 영상을 복원하기 때문이다. 이러한 이유로 본 발명에 적용되는 해상도 변환기법이 다중채널 DVR 시스템에 적용될 경우 기존의 픽셀영역에서의 처리보다 복잡도와 화질 측면에서 보다 높은 효율성을 나타낼 수 있다. The resolution converter method based on the existing pixel region restores the image signal on the pixel region through IDCT in the decoder and performs the resolution conversion on the image signal in the pixel region. When the conventional resolution conversion method is applied to a multi-channel DVR system, the complexity of the system increases greatly. On the contrary, the high speed decoding apparatus and the resolution converting method applied to the method for the multi-channel DVR system according to the present invention completely apply the resolution conversion algorithm in the pixel region having a large amount of computation after completely recovering the signal of the DCT region to the pixel region. The computation amount can be greatly reduced in that resolution conversion can be performed in the DCT region without the need. In addition, when the resolution is converted by applying the resolution converter method in the DCT region, an image having almost the same image quality as the image obtained by converting the resolution by the bilinear method may be obtained. This is because the high speed decoding apparatus for the multi-channel DVR system and the resolution converter method applied to the method according to the present invention perform a performance similar to that for the resolution conversion in the pixel region in the DCT region to restore the image. For this reason, when the resolution converter method applied to the present invention is applied to a multi-channel DVR system, it may exhibit higher efficiency in terms of complexity and image quality than processing in a conventional pixel area.

도 8은 종래의 비디오 디코더에서 CIF (352x288) 크기의 Hall monitor 영상 을 복호한 후 쌍일차법에 의해 해상도를 176×144의 크기로 축소한 경우와 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 방법에 의해 해당 영상 신호를 복호한 후 해상도를 변환한 경우에 소비된 CPU 시간을 도시한 그래프이다. FIG. 8 illustrates a case where the resolution is reduced to a size of 176 × 144 by a bilinear method after decoding a Hall monitor image having a CIF (352x288) size in a conventional video decoder and high-speed decoding for a multi-channel DVR system according to the present invention. It is a graph showing the CPU time consumed when the resolution is converted after decoding the video signal by the apparatus and method.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 방법에 의해 해상도를 변환한 경우가 종래의 비디오 디코더에 의해 영상을 복호한 후 픽셀영역에서 해상도를 변환한 경우보다 약 2배정도 연산속도가 빠르다. 이는 종래의 복호화 방식은 8×8 DCT 연산을 수행하는 반면 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 방법에 의한 복호화 방식은 4×4 DCT 연산을 수행하고 픽셀영역에서 해상도 변환을 위한 연산을 따로 수행하지 않기 때문에 얻어지는 결과이다. 또한, 도 7에 도시된 실험결과가 하나의 채널에서의 복호화 후에 해상도 변환을 적용했을 경우의 복잡도라고 가정한다면 본 발명에 따른 해상도 변환기법을 다중채널 DVR 시스템에 적용할 경우에 종래의 픽셀영역에서의 해상도 변환 기법을 적용했을 경우보다 복잡도 측면에서 상당한 이득을 가져올 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the case where the resolution is changed by the high speed decoding apparatus and method for the multi-channel DVR system according to the present invention is less than that when the resolution is converted in the pixel region after decoding the image by a conventional video decoder. 2 times faster operation speed This is because the conventional decoding method performs 8 × 8 DCT operation, while the decoding method by the fast decoding apparatus and method for the multi-channel DVR system according to the present invention performs 4 × 4 DCT operation and performs resolution conversion in the pixel region. This is because the operation is not performed separately. In addition, assuming that the experimental result shown in FIG. 7 is a complexity when the resolution conversion is applied after decoding in one channel, in the conventional pixel area when the resolution converter method according to the present invention is applied to a multi-channel DVR system, It can be seen that a significant gain in complexity can be obtained by applying the resolution conversion technique of.

도 9 및 도 10은 각각 인트라 프레임과 예측 프레임의 결과영상들을 도시한 도면이다. 도 9 및 도 10에 도시된 결과영상들은 해상도 변환없이 복호화된 영상, 쌍일차법에 의해 복호화된 영상, 그리고, 본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치에 적용된 해상도 변환기에 의해 복호화된 영상이다. 각각의 결과영상에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 고속 디코딩 장치 및 방법이 인트라 프레임과 예측 프레임에 대한 해상도 변환을 위해 사용될 경우 픽셀영역에서 해상도 변환 기법인 쌍일차법을 적용하였을 때와 비슷한 성능을 보임을 알 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 고속 디코딩 장치 및 방법이 다중채널 DVR 시스템에 적용될 경우에 화질의 감소없이 시스템의 복잡도를 크게 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.9 and 10 are diagrams illustrating result images of an intra frame and a prediction frame, respectively. 9 and 10 are decoded by a resolution converter applied to a decoded image without resolution conversion, a decoded image by the bilinear method, and a high speed decoding apparatus for a multi-channel DVR system according to the present invention. It is a video. As can be seen from each result image, when the fast decoding apparatus and method according to the present invention are used for resolution conversion of intra frame and prediction frame, the performance is similar to that of applying the bilinear method, which is a resolution conversion technique, in the pixel region. It can be seen. As a result, when the high speed decoding apparatus and method according to the present invention is applied to a multi-channel DVR system, it can be seen that the complexity of the system can be greatly reduced without reducing image quality.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하며 칩으로 구현 가능하다. 특히, 칩으로 구현하였을 경우 다른 고속 움직임 추정 알고리즘에 비해 계산상의 일관성을 유지하고 있는 장점이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium and implemented as a chip. In particular, when implemented as a chip, there is an advantage of maintaining the computational consistency compared to other fast motion estimation algorithms. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, flash memory, optical data storage device, and also carrier waves (for example, transmission over the Internet). It also includes the implementation in the form of. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치 및 방법에 의하면, 픽셀영역에서 해상도 변환을 수행하지 않고 DCT 영역에서 해상도 변환을 수행함으로써, 종래의 쌍일차법에 의해 얻어진 영상과 화질의 차이가 거의 없는 영상을 얻을 수 있는 반면에 시스템의 복잡도를 크게 감소시킬 수 있어 효율적인 DVR 시스템을 구현할 수 있다. According to the fast decoding apparatus and method for a multi-channel DVR system according to the present invention, by performing a resolution conversion in the DCT region without performing a resolution conversion in the pixel region, the difference between the image and the image quality obtained by the conventional bilinear method While few images can be obtained, the complexity of the system can be greatly reduced, resulting in an efficient DVR system.

Claims (9)

입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력하는 가변길이디코딩부;A variable length decoding unit to decode input quantized DCT transform coefficients and output a decoded bitstream; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하여 출력하는 역양자화부; 및An inverse quantizer for inversely quantizing and outputting the variable length decoded bitstream; And 상기 역양자화부로부터 입력되는 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하고, 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 역이산코사인변환 스케일러;를 포함하고, In the DCT region of the adjacent first sized block input from the inverse quantizer, a second sized block of the low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio is selected, and an inverse discrete cosine transform is performed on the selected second sized block. Includes; an inverse discrete cosine transform scaler for converting the resolution; 상기 역이산코사인변환 스케일러는 다음의 수학식에 의해 인접하는 각각의 제2크기의 블록에 대한 해상도 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치:The inverse discrete cosine transform scaler performs a resolution conversion on each of adjacent blocks of a second size by the following equation:
Figure 112007009115096-pat00025
Figure 112007009115096-pat00025
여기서, AS는 제1크기의 블록 A를 상기 해상도 변환비에 대응하는 제2크기로 변환하여 얻어진 블록, m은 제2크기의 DCT 계수와 제1크기의 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수, A* 11은 DCT 영역의 제1크기의 블록의 저주파 영역에 위치한 제2크기의 블록의 DCT 계수, 그리고, H4×4는 제2크기의 IDCT를 위한 행렬이다. Here, A S is a block obtained by converting the block A of the first size to a second size corresponding to the resolution conversion ratio, m is a normalization variable according to the difference between the DCT coefficient of the second size and the DCT coefficient of the first size, A * 11 is the DCT coefficient of the block of the second size located in the low frequency region of the block of the first size of the DCT region, and H 4x4 is a matrix for the IDCT of the second size.
삭제delete 입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력하는 가변길이디코딩부;A variable length decoding unit to decode input quantized DCT transform coefficients and output a decoded bitstream; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하여 출력하는 역양자화부; An inverse quantizer for inversely quantizing and outputting the variable length decoded bitstream; 상기 역양자화부로부터 입력되는 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하고, 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 역이산코사인변환 스케일러;In the DCT region of the adjacent first sized block input from the inverse quantizer, a second sized block of the low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio is selected, and an inverse discrete cosine transform is performed on the selected second sized block. An inverse discrete cosine transform scaler for converting the resolution by performing a transform; 복호화된 영상 데이터가 프레임 단위로 저장되는 프레임 메모리부; 및A frame memory unit for storing the decoded image data in units of frames; And 인접한 DCT 계수로 구성된 제1크기의 에러신호에서 상기 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한 후 상기 프레임 메모리부에 저장되어 있는 복호화된 영상 데이터 중에서 상기 제2크기의 블록들에 대응하는 영상 데이터로부터 추출한 인접한 제2크기의 참조블록과 합산하여 움직임 보상을 수행하는 움직임보상부;를 포함하고, In the decoded image data stored in the frame memory unit after IDCT is selectively performed on the second sized blocks of the low frequency region corresponding to the resolution conversion ratio in the error signal of the first size composed of adjacent DCT coefficients. And a motion compensator configured to perform motion compensation by summing with the adjacent second size reference blocks extracted from the image data corresponding to the blocks of the second size. 상기 움직임보상부는 다음의 수학식에 의해 상기 제2크기의 블록에 대한 움직임 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치:The motion compensation unit for a high speed decoding apparatus for a multi-channel DVR system, characterized in that for performing the motion compensation for the block of the second size by the following equation:
Figure 112007009115096-pat00026
,
Figure 112007009115096-pat00026
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여기서, PS는 움직임 보상후 생성된 제2크기의 블록, RS는 제2크기의 참조블록, m은 제2크기의 DCT 계수와 제1크기의 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수, E* 11은 DCT 영역의 제1크기의 에러신호의 저주파 영역에 위치한 제2크기의 에러신호의 DCT 계수, 그리고, H4×4는 제2크기의 IDCT를 위한 행렬이다.Here, P S is a block of the second size generated after motion compensation, R S is a reference block of the second size, m is a normalization variable according to the difference between the DCT coefficient of the second size and the DCT coefficient of the first size, E * 11 is a DCT coefficient of the error signal of the second magnitude located in the low frequency region of the error signal of the first magnitude in the DCT region, and H 4x4 is a matrix for IDCT of the second magnitude.
입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력하는 가변길이디코딩부;A variable length decoding unit to decode input quantized DCT transform coefficients and output a decoded bitstream; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하여 출력하는 역양자화부; An inverse quantizer for inversely quantizing and outputting the variable length decoded bitstream; 상기 역양자화부로부터 입력되는 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하고, 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 역이산코사인변환 스케일러;In the DCT region of the adjacent first sized block input from the inverse quantizer, a second sized block of the low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio is selected, and an inverse discrete cosine transform is performed on the selected second sized block. An inverse discrete cosine transform scaler for converting the resolution by performing a transform; 복호화된 영상 데이터가 프레임 단위로 저장되는 프레임 메모리부; 및A frame memory unit for storing the decoded image data in units of frames; And 인접한 DCT 계수로 구성된 제1크기의 에러신호에서 상기 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한 후 상기 프레임 메모리부에 저장되어 있는 복호화된 영상 데이터 중에서 상기 제2크기의 블록들에 대응하는 영상 데이터로부터 추출한 인접한 제2크기의 참조블록과 합산하여 움직임 보상을 수행하는 움직임보상부;를 포함하고, In the decoded image data stored in the frame memory unit after IDCT is selectively performed on the second sized blocks of the low frequency region corresponding to the resolution conversion ratio in the error signal of the first size composed of adjacent DCT coefficients. And a motion compensator configured to perform motion compensation by summing with the adjacent second size reference blocks extracted from the image data corresponding to the blocks of the second size. 상기 역이산코사인변환 스케일러는 다음의 수학식에 의해 인접하는 각각의 제2크기의 블록에 대한 해상도 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 장치:The inverse discrete cosine transform scaler performs a resolution conversion on each of adjacent blocks of a second size by the following equation:
Figure 112007009115096-pat00011
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Figure 112007009115096-pat00011
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여기서, AS는 제1크기의 블록 A를 상기 해상도 변환비에 대응하는 제2크기로 변환하여 얻어진 블록, m은 제2크기의 DCT 계수와 제1크기의 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수, A* 11은 DCT 영역의 제1크기의 블록의 저주파 영역에 위치한 제2크기의 블록의 DCT 계수, 그리고, H4×4는 제2크기의 IDCT를 위한 행렬이다. Here, A S is a block obtained by converting the block A of the first size to a second size corresponding to the resolution conversion ratio, m is a normalization variable according to the difference between the DCT coefficient of the second size and the DCT coefficient of the first size, A * 11 is the second size located in the low frequency region of the first size block of the DCT region. The DCT coefficients of the block, and H 4 × 4, are matrices for the IDCT of the second size.
입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력하는 단계;Decoding the input quantized DCT transform coefficients and outputting a decoded bitstream; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하는 단계; Dequantizing the variable length decoded bitstream; 상기 역양자화된 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하는 단계; 및Selecting a block of the second size of the low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio in the DCT region of the dequantized adjacent first size block; And 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 단계;를 포함하고, Converting the resolution by performing an inverse discrete cosine transform on the selected block of the second size; 상기 해상도변환단계는 다음의 수학식에 의해 인접하는 각각의 제2크기의 블록에 대한 해상도 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법:The resolution conversion step is a high-speed decoding method for a multi-channel DVR system, characterized in that for performing the resolution conversion for each of the adjacent blocks of the second size by the following equation:
Figure 112007009115096-pat00027
Figure 112007009115096-pat00027
여기서, AS는 제1크기의 블록 A를 상기 해상도 변환비에 대응하는 제2크기로 변환하여 얻어진 블록, m은 제2크기의 DCT 계수와 제1크기의 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수, A* 11은 DCT 영역의 제1크기의 블록의 저주파 영역에 위치한 제2크기의 블록의 DCT 계수, 그리고, H4×4는 제2크기의 IDCT를 위한 행렬이다. Here, A S is a block obtained by converting the block A of the first size to a second size corresponding to the resolution conversion ratio, m is a normalization variable according to the difference between the DCT coefficient of the second size and the DCT coefficient of the first size, A * 11 is the DCT coefficient of the block of the second size located in the low frequency region of the block of the first size of the DCT region, and H 4x4 is a matrix for the IDCT of the second size.
삭제delete 입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력하는 단계;Decoding the input quantized DCT transform coefficients and outputting a decoded bitstream; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하는 단계; Dequantizing the variable length decoded bitstream; 상기 역양자화된 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하는 단계; Selecting a block of the second size of the low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio in the DCT region of the dequantized adjacent first size block; 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 단계;Converting the resolution by performing an inverse discrete cosine transform on the selected block of the second size; 복호화된 영상 데이터를 프레임 단위로 저장하는 단계; 및Storing the decoded image data in units of frames; And 인접한 DCT 계수로 구성된 제1크기의 에러신호에서 상기 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한 후 상기 저장되어 있는 복호화된 영상 데이터 중에서 상기 제2크기의 블록들에 대응하는 영상 데이터로부터 추출한 인접한 제2크기의 참조블록과 합산하여 움직임 보상을 수행하는 단계;를 포함하고, After the IDCT is selectively performed on the second sized blocks of the low frequency region corresponding to the resolution conversion ratio in the error signal of the first size composed of adjacent DCT coefficients, the second size among the stored decoded image data. And performing motion compensation by summing with the adjacent second sized reference blocks extracted from the image data corresponding to the blocks of? 상기 움직임보상단계는 다음의 수학식에 의해 상기 제2크기의 블록에 대한 움직임 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법:The motion compensation step is a high speed decoding method for a multi-channel DVR system, characterized in that for performing the motion compensation for the block of the second size by the following equation:
Figure 112007009115096-pat00028
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Figure 112007009115096-pat00028
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여기서, PS는 움직임 보상후 생성된 제2크기의 블록, RS는 제2크기의 참조블록, m은 제2크기의 DCT 계수와 제1크기의 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수, E* 11은 DCT 영역의 제1크기의 에러신호의 저주파 영역에 위치한 제2크기의 에러신호의 DCT 계수, 그리고, H4×4는 제2크기의 IDCT를 위한 행렬이다.Here, P S is a block of the second size generated after motion compensation, R S is a reference block of the second size, m is a normalization variable according to the difference between the DCT coefficient of the second size and the DCT coefficient of the first size, E * 11 is a DCT coefficient of the error signal of the second magnitude located in the low frequency region of the error signal of the first magnitude in the DCT region, and H 4x4 is a matrix for IDCT of the second magnitude.
입력되는 양자화된 DCT 변환 계수들을 복호화하여 복호화된 비트스트림을 출력하는 단계;Decoding the input quantized DCT transform coefficients and outputting a decoded bitstream; 상기 가변길이복호화된 비트스트림을 역양자화하는 단계; Dequantizing the variable length decoded bitstream; 상기 역양자화된 인접한 제1크기의 블록의 DCT 영역에서 소정의 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록을 선택하는 단계; Selecting a block of the second size of the low frequency region corresponding to a predetermined resolution conversion ratio in the DCT region of the dequantized adjacent first size block; 상기 선택된 제2크기의 블록에 대해 역이산코사인변환을 수행하여 해상도를 변환하는 단계;Converting the resolution by performing an inverse discrete cosine transform on the selected block of the second size; 복호화된 영상 데이터를 프레임 단위로 저장하는 단계; 및Storing the decoded image data in units of frames; And 인접한 DCT 계수로 구성된 제1크기의 에러신호에서 상기 해상도 변환비에 대응하는 저주파 영역의 제2크기의 블록들에 대해 선택적으로 IDCT를 수행한 후 상기 저장되어 있는 복호화된 영상 데이터 중에서 상기 제2크기의 블록들에 대응하는 영상 데이터로부터 추출한 인접한 제2크기의 참조블록과 합산하여 움직임 보상을 수행하는 단계;를 포함하고, After the IDCT is selectively performed on the second sized blocks of the low frequency region corresponding to the resolution conversion ratio in the error signal of the first size composed of adjacent DCT coefficients, the second size among the stored decoded image data. And performing motion compensation by summing with the adjacent second sized reference blocks extracted from the image data corresponding to the blocks of? 상기 해상도변환단계는 다음의 수학식에 의해 인접하는 각각의 제2크기의 블록에 대한 해상도 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법:The resolution conversion step is a high-speed decoding method for a multi-channel DVR system, characterized in that for performing the resolution conversion for each of the adjacent blocks of the second size by the following equation:
Figure 112007009115096-pat00013
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Figure 112007009115096-pat00013
,
여기서, AS는 제1크기의 블록 A를 상기 해상도 변환비에 대응하는 제2크기로 변환하여 얻어진 블록, m은 제2크기의 DCT 계수와 제1크기의 DCT 계수의 차이에 따른 정규화 변수, A* 11은 DCT 영역의 제1크기의 블록의 저주파 영역에 위치한 제2크기의 블록의 DCT 계수, 그리고, H4×4는 제2크기의 IDCT를 위한 행렬이다.Here, A S is a block obtained by converting the block A of the first size to a second size corresponding to the resolution conversion ratio, m is a normalization variable according to the difference between the DCT coefficient of the second size and the DCT coefficient of the first size, A * 11 is the second size located in the low frequency region of the first size block of the DCT region. The DCT coefficients of the block, and H 4 × 4, are matrices for the IDCT of the second size.
제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 기재된 다중채널 DVR 시스템을 위한 고속 디코딩 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a high speed decoding method for a multi-channel DVR system according to any one of claims 5, 7 and 8.
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