KR100827363B1 - 다중 표현 부호화를 이용한 데이터 압축방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동영상 자료를 압축하여 전송할 경우에 에러가 발생하기 쉬운 환경에서도 효과적으로 동영상 데이터를 압축 및 전송하기 위한 새로운 방식의 다중 표현 부호화 방법으로서, 입력된 데이터 블록을 중복(duplication), 번갈음(alternation), 제한 양자화(constrained quantization) 등의 조작을 수행하여 상기 조작중에서, 라그랑제 코스트(Lagrange Cost)를 최소값으로 만드는 조작을 출력이 되는 표현블록의 각 인덱스를 최적화하는 조작으로 간주하여, 그 최적화된 데이터를 표현블록의 각 인덱스에 저장하여 전송하는 방법이다.
다중 표현 부호화, 중복(duplication), 번갈음(alternation), 제한 양자화(constrained quantization), 라그랑제 코스트(Lagrange Cost).

Description

다중 표현 부호화를 이용한 데이터 압축방법{A METHOD OF COMPRESSING DATA VIA MULTIPLE DESCRIPTION CODING}
도 1은 종래의 동영상 데이터 압축,전송 과정의 일례를 나타낸 블록도,
도 2는 다중 표현 부호화를 이용한 압축,전송 과정의 개념을 나타낸 블록도,
도 3은 다중 표현 부호화의 일례를 나타낸 블록도,
도 4는 동영상 데이터의 프레임 구조도,
도 5는 본 발명에 의한 다중 표현 부호화를 이용한 과정의 개략적으로 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명에 의한 다중 표현 부호화의 조작법을 나타낸 개념도,
도 7은 본 발명에 의한 다중 표현 부호화를 이용한 압축의 일례를 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 데이터의 압축방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동영상 자료를 압축하여 전송할 경우에 에러가 발생하기 쉬운 환경에서도 효과적으로 동영상 데이터를 압축 및 전송하기 위한 방법에 관한 것이다.
20세기 후반에 들어와 디지털 멀티미디어 자료의 이용이 급증하기 시작하면서, 엄청난 부피의 디지털 자료를 보다 효율적으로 저장 및 전송할 필요성이 대두되었다. 가정용 컴퓨터 단말기 및 개인용 휴대전화, PDA, 전자북 등이 급속히 보급되고 있을 뿐 아니라, 최근에는 인터넷 및 위성통신기술과 결합된 HDTV(High Definition Television)이 가정에 파고들고 있다. 특히, HDTV의 경우에 비트스트림(bit stream)형태의 디지털 데이터로 신호처리를 수행함으로 인해 처리해야 하는 데이터의 양이 엄청나게 많기 때문에 다양한 영상 압축 기법이 연구되고 있다. 동영상은 그 특성상 연속성을 가지는 동화상(moving picture)이므로 이전화상과 현재 화상간의 상관도가 높다는 점을 이용하여, 압축시에 이전화상과 현재 화상간의 움직임 정도를 검출하여 변화된 부분만을 부호/복호화 함으로써 데이터의 압축효율을 높이고 있다. 동영상 신호의 압축 부호화 및 복호화는 저속 채널(low rate channel)을 통한 동영상 정보의 전송을 가능하게 할 뿐만 아니라 해당 영상을 저장하는데 요구되는 메모리의 용량을 감소시킬 수가 있기 때문에, 이러한 압축 부호화 및 복호화 기술은 동영상의 저장(storage), 전송(transmission) 등의 응용(application)을 요구하는 멀티미디어(multimedia) 산업에 있어서 매우 중요한 기술이다.
멀티미디어 산업의 확대와 정보의 호환성을 위하여 이러한 정보 압축 방법의 표준화작업의 필요성이 대두되면서 현재까지 다양한 응용을 중심으로 동영상 표준화 방안이 마련되었다. 예를 들면, 영상 전화(video phone), 영상 회의(video conferencing) 등을 위한 동영상 정보를 ISDN(Integrated Service Digital Network)을이용하여 전송하기 위한 ITU-T(International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector; 국제전기통신연합 - 전기통신표준화부문, 전 CCITT)의 H.261, 공중 전화망(Public Switched Telephone Network; PSTN)을 이용하여 동영상 정보를 전송하기 위한 ITU-T의 H.263, DSM(Digital Storage Media)에의 동영상 저장을 위한 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 (International Standardization Organization/International Electrotechnical Commission Joint TechnicalCommittee 1/Sub Committee 29/Working Group 11) MPEG(Moving Picture Experts Group)의 MPEG-1, EDTV(Enhanced DigitalTelevision), HDTV(High Definition Television) 등의 고화질 디지털 방송(digital broadcasting)을 위한 MPEG-2 등이 대표적인 동영상 부호화 및 복호화의 표준화 방법이다.
그런데, 종래에는 일반적으로 기존의 전화선 등의 저속 전송에서는 에러가 발생할 확률이 적어서 큰 문제가 없었으나, 새로운 전송 매체인 인터넷 전용선이나 무선 환경에서는 에러가 발생할 확률이 매우 높을 뿐 아니라 에러가 연속적으로 발생하는 특성이 있기 때문에, 동영상 부호화 압축방법을 이용하여 압축된 동영상은 용량이 줄어드는 반면 에러에는 매우 민감해지는 문제점이 발생한다. 더욱이 압축 방법의 특성으로 인해 에러가 발생하면 그 부분 뿐 아니라 주변으로까지 전파되어 화질이 크게 저하될 수 있다.
이러한 문제점을 완화하기 위하여 에러에 강인한 압축 기술이 별도로 개발되어 왔다. 에러에 강인한 압축 기술로는, BCH(511,493)(BoseChaudhuri-Hocquenghem Code) 등을 이용하여 '오류정정 부가정보'를 데이터에 첨가함으로써 에러가 발생한 경우에 복원할 수 있는 정보를 데이터에 첨가하는 방법(도 1)과 에러가 발생한 경우에 에러를 은폐(concealment)시키는 방법이 있다. 그러나, 오류정정 부가정보를 데이터에 첨가시키는 방법은 압축하고자 하는 동영상의 데이터 용량을 증가시키는 문제점이 있으며, 에러를 은폐시키는 방법은 송신측 및 수신측의 연산량을 크게 증가시켜 시스템 전체의 속도를 저하시키는 문제점이 있다. 더욱이, 상기 두가지 방법은 연속적인 에러가 발생할 경우에는 데이터 처리를 할 수 없게 되므로 에러가 발생할 확률이 높은 환경에서는 효과적이지 못하다. 즉, 인터넷 및 무선 환경에는 부적절한 방법인 것이다.
이에 대하여, 에러가 발생할 확률이 높거나 연속적인 에러가 발생한 경우에도 효과적인 전송을 수행할 수 있는 방법의 하나로서 다중 표현 부호화(Multiple Description Coding;MDC)를 이용한 압축,전송방법이 있다. 다중 표현 부호화(다중 기술 부호화라고도 한다) 기술은 동영상 데이터를 중복성이 최소가 되도록 여러 가지의 표현으로 나누어 압축하여 서로 다른 경로를 이용하여 전송하는 방법이다. 다중 표현 부호화와 같이 서로 다른 경로를 이용할 경우에는 모든 경로에서 동시에 에러가 발생할 확률이 매우 작아지기 때문에 일부 경로에서 에러가 발생하더라도 모든 경로에서 동시적 에러가 발생하지 않는 이상 효과적인 데이터 전송이 가능하다.
이와 같이 다중 표현 부호화(MDC)를 통한 압축,전송 방법에는 여러가지가 있을 수 있으나, 기존의 다중 표현 부호화를 이용한 압축기술은 동영상 데이터 전체 의 특성을 분석하여 이용하거나, 또는 미리 고정된 양자화 부호책을 설계하여 사용하는 방법이었다. 그런데, 동영상 전체의 특성을 이용하는 다중 표현 부호화(MDC)는 동영상 데이터 전체를 조사해야 하는 단점이 있으며, 고정된 양자화 부호책을 이용하는 다중 표현 부호화(MDC)는 동영상 데이터의 특성에 상관없이 부호책이 고정되어 있어 데이터 압축,전송에 비효율적이라는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래의 데이터 압축,전송 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명자는 에러가 발생하기 쉬운 환경에서 에러에 데이터 압축,전송이 가능하도록 함과 동시에, 그 방법 중의 하나로서 새로운 다중 표현 부호화 조작법을 연구해 왔다.
본 발명의 목적은 동영상 데이터와 같은 대용량의 데이터를 고속으로 전송하는 경우 에러가 발생하기 쉬운 환경에서도 에러에 강인한 압축,전송을 가능하도록 하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 압축,전송하고자 하는 데이터를 그 특성에 따라 가장 효율적인 최적의 데이터 상태로 변환하여 나누어 전송하기 위하여, 최적의 데이터 상태로 변환하여 나누는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 대용량 데이터를 고속으로 압축,전송하여 처리해야 하는 환경에서 압축에 필요한 연산량을 최소화하면서도 압축효율을 최대화하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 대표적인 구성요소의 개요를 살펴보면 다음과 같다.
즉, 본 발명은 입력된 데이터 블록을 이산여현변환(DCT)하고 양자화(Quantization)한 후에 데이터 블록을 복수의 표현블록으로 나누어 다중 표현 부호화(MDC)하여 데이터를 압축하는 방법으로서, 이때 다중 표현 부호화는 입력된 데이터 블록을 중복(duplication), 번갈음(alternation), 제한 양자화(constrained quantization) 등의 조작을 수행하여 상기 조작중에서, 라그랑제 코스트(Lagrange Cost)를 최소값으로 만드는 조작을 출력이 되는 표현블록의 각 인덱스를 최적화하는 조작으로 간주하여, 그 최적화된 데이터를 표현블록의 각 인덱스에 저장하여 전송하는 방법이다.
앞서 설명한 바와 같이 데이터 압축,전송에 이용되는 다중 표현 부호화법에는 여러가지가 있을 수 있으며, 에러에 더욱 강인하면서도 효율적(고압축률 및 고속전송 가능)인 압축,전송 방법을 개발하는 것이 이 분야의 과제이다. 다중 표현 부호화(MDC;다중 기술 부호화라고도 호칭한다) 기술은 이러한 과제로부터 안출된 것으로서 동영상 데이터를 중복성이 최소가 되도록 여러 가지의 표현으로 나누어 압축하여 서로 다른 경로를 이용하여 전송하는 방법을 말한다. 도 2는 다중 표현 부호화(MDC)의 개념도이고, 도 3은 공지 기술인 다중 표현 부호화(MDC)의 일례이다. 도 3에서는 기본적인 멀티미디어 데이터 스트림(비디오/오디오 데이터 등)이 스플리터 등으로 다중의 서브신호로 분해되고, 각 서브신호가 독립적으로 압축됨을 보여준다. 도 2 및 도 3과 같은 비계층적 분해에서는 수신가능한 신호가 어느 하나의 서브신호로부터 회복되고, 부가 서브신호에 의해 점진적 개선이 실현되며, 모든 서브신호가 정확하게 수신될 때에 완전한 재구성이 달성되는 구조이다. 여러 채널 중에서 하나에 에러가 발생하더라도 다른 채널의 데이터만으로 충분히 그 에러를 극복할 수 있을 정도로 목표값에 근접할 수 있으며, 한번 에러가 발생하더라도 연속적인 에러발생을 유발시키지 않으므로 에러에 강인하다. 도 3에서는 원신호를 저역필터를 통해 처리한 후 다운샘플링을 행하여, 원신호에 대한 감소된 해상도 대표값으로 각각의 서브신호를 재구성함으로써 원신호를 분해하고 있음을 나타내고 있다. 이와 같이 다중 표현 부호화와 같이 서로 다른 경로를 이용할 경우에는 일부 경로에서 에러가 발생하더라도 모든 경로에서 동시적 에러가 발생하지 않는 이상 효과적인 데이터 전송이 가능한 장점이 있다.
일반적인 동영상 데이터의 프레임 구조는 도 4에 나타나 있는 구조로 되어 있다. 일반적으로, 8픽셀 x 8라인의 64픽셀이 하나의 블록으로 구성되고, 이러한 블록의 모임을 매크로 블록이라 한다. 도 4에서는 Y1~Y4의 4개의 데이터 블록과 Cb 및 Cr의 부가정보 블록이 하나의 매크로 블록으로 이루어지는 것을 나타낸다. 매크로 블록을 그룹지어 GOB(Group of Blocks)라고 말하고 이것이 하나의 프레임을 이룬다. 도 4에서는 11개의 매크로 블록을 하나의 GOB로 구성하고, 복수의 GOB가 계층적으로 스택되어 있는 것을 나타낸다. GOB가 9개 쌓여 있을 경우 176 픽셀 x 144 라인으로 전체적인 프레임이 구성된다.
본 발명은 다중 표현 부호화를 이용함에 있어서 더욱 효율적으로 개선시키고 자, 서브신호(이하에서는 표현 데이터 또는 표현블록이라 한다)를 보다 효과적으로 만들어내는 새로운 다중 표현 부호화 방법을 제시한다. 도 5는 본 발명에 의한 다중 표현 부호화 과정의 전체적인 개략도이다. 공지의 방식과 마찬가지로 입력된 블록은 먼저 이산 여현 변환(DCT)과 양자화(Quantization)과정을 거치고, 그 다음에, 본 발명의 핵심인 다중 표현 부호화 및 최적화를 통한 압축의 결과인 복수의 표현블록을 출력한다.
본 발명에 의한 다중 표현 부호화는 입력된 데이터 블록을 중복, 번갈음, 제한 양자화 등의 조작을 수행하여 조합하면서 라그랑제 승수법을 이용, 최적의 복수의 표현 데이터 블록을 추출해 내는 것, 즉 그 복수의 표현 데이터 블록의 각 인덱스 데이터 중에서 라그랑제 코스트(Lagrange Cost)를 최소값으로 만드는 인덱스 데이터를 최적화된 값으로 결정하고, 이렇게 최적화된 인덱스 데이터의 집합을 최적화된 표현 데이터 블록으로 결정하여 전송하는 방법이다.
라그랑제 코스트(J)는 복원오차와 중복량에 소정의 계수를 곱한 값과의 합(合)으로부터 구해지며, 라그랑제 코스트의 최소치(Jmin)를 구하는 과정을 라그랑제 승수법이라 한다. 라그랑제 코스트(J)를 구하는 식은 다음과 같다.
Figure 112002008429605-pat00001
...(1)
Figure 112002008429605-pat00002
...(2)
여기서, Dtotal은 복원오차의 총합이고, ρ는 중복량을 나타낸다. 복원오차를 구하기 위해서는 원본 블록을 이용하고, 중복량을 구하기 위해서는 엔트로피 부호화(예컨대, 허프만 부호화, 산술 부호화 등)를 이용한다. 식 2에서 알 수 있듯이, 복원오차(Dtotal)는 원본 블록과 조작된 블록과의 차(差)의 제곱의 합계로 이루어진다. 중복량(ρ)은 조작된 블록(operated block)의 비트율(bit rate)의 총합과 조작전 블록(original block)의 비트율과의 차(差)로 이루어진다. 비트율은 블록을 엔트로피 부호화하는데 필요한 비트량을 말한다.
본 발명의 중핵적 구성요소인 중복, 번갈음, 제한 양자화의 3가지 조작법을 반복하면서 라그랑제 승수법을 실행하여 최적의 표현 데이터를 추출해 내는 과정에 있어서, 이하에서는 3가지 조작법을 정의하겠다.
우선, 중복(duplication) 조작이라 함은 모든 복수의 표현블록에 입력 블록과 동일한 데이터를 동시에 저장하는 것을 말한다. 도 6에서는 원본 데이터를 두개의 표현 데이터로 분리한 경우로서 상측으로부터 하나의 표현 데이터 스트림, 입력받은 원본 데이터 블록, 그리고 또 다른 표현 데이터 스트림을 나타내고 있다. 도 6에서, 원본 데이터 블록의 좌측단으로부터 3번째 인덱스(block[2])의 값(A)이 상측의 표현블록의 3번째 인덱스(S1[2]) 및 하측의 표현블록의 3번째 인덱스(S2[2])에 저장되어 중복조작을 실행하고 있다. 좌측단의 끝 블록은 일반적으로 DC 성분일 수 있므로 별도의 조작을 수행할 필요가 없기 때문에 중복시키는 것이 바람직하다. 실제 연산에서는, 중복조작에 의한 상기 값(A)이 즉시 표현블록의 각 인덱스에 저장되는 것이 아니라, 다른 기억장치(예컨대, 버퍼 등)에 저장된 후에 (후술하는) 최적화 과정을 거쳐 최적화된 데이터값이라고 판단된 경우에만 궁극적으로 표현블록의 각 인덱스에 저장되게 된다.
다음으로, 번갈음(alternation) 조작이라 함은 복수의 표현블록 중 어느 하나의 인덱스에만 해당 데이터를 저장하는 것을 말한다. 예를 들어, 도 6에서는 원본 데이터 블록(block[12])의 값(C)이 제1 표현블록의 13번째 인덱스(S1[12])에만 저장된 것, 또는 원본 데이터 블록(block[17])의 값(D)이 제2 표현블록의 18번째 인덱스(S2[17])에만 저장된 것을 번갈음조작에 결과이다. 번갈음조작에 의한 값을 직접적으로 표현블록에 저장하는 것이 아니라 그 값이 최적화된 값인 경우에만 번갈음조작을 최적화 조작으로 보아 그 값을 저장한다. 또, 최적화 과정에서, 해당 인덱스에 대하여는 복수의 표현블록에 대해 모두 번갈음 조작을 실행하여 그 중 최적화된 데이터값이라고 판단된 경우에만 해당 데이터가 저장된다. 즉, 한번의 번갈음 조작시에는 해당 인덱스에 대한 모든 복수의 표현블록이 한번씩 연산되도록 한다. 예컨대, 도 6에서 원본 데이터 블록의 13번째 인덱스(block[12])의 값(C)이 제1 표현블록의 13번째 인덱스(S1[12])에만 저장된 것은, 제2 표현블록의 13번째 인덱스(S1[12])에만 저장하여 최적화 연산을 거친 후의 결과보다도 제1 표현블록의 13번째 인덱스(S1[12])에만 저장하여 최적화 연산을 거친 후의 결과가 더욱 최적화된 값이라고 판단되었기 때문이다.
그리고, 제한 양자화(constrained quantization) 조작이라 함은 각 표현블록 에 저장되는 값들의 합이 입력된 원본 블록의 값과 동일하도록 저장하는 것을 말한다. 예를 들어, 도 6에서, 원본 데이터 블록(block[7])의 값(B)에 대해, 제1 표현블록(S1[7])으로 값(B1) 및 제2 표현블록(S2[7])으로 값(B2)이 저장되는 것을 나타내고 있다. 여기서, 각 표현블록에 저장되는 값의 합계인 B1+B2가 B가 되도록 저장한다. 이러한 경우의 수는 64개의 픽셀 데이터의 경우 65개가 있을 수 있으므로 65개의 경우의 수를 반복하면서 최소의 라그랑제 코스트를 달성할 수 있는 경우를 추출할 수 있다(다만, 입력 데이터가 DC 값이나 0값인 경우에는 연산 루프에서 제외시킬 수 있으므로 그 경우의 수는 줄어들 수 있다). 일례로, 원본 데이터값이 N인 경우, 상기 제1 표현블록에 N을 저장하는 동시에 상기 제2 표현블록에 상기 입력된 데이터 값에 상기 N을 뺀 값, 즉 0을 저장하여 상기 라그랑제 코스트를 최소로 하는 데이터값을 상기 제1 및 제2 표현블록에 동시에 갱신하여 저장하고, 상기 N을 1만큼 삭감하여 상기 제1 표현블록에 N-1을 저장하는 동시에 상기 제2 표현블록에 상기 입력된 데이터 값에 상기 (N-1)을 뺀 값, 즉 1을 저장하여 상기 라그랑제 코스트를 최소로 하는 데이터값을 찾아낸 경우에는 상기 제1 및 제2 표현블록의 해당 인덱스(또는 그 버퍼)에 동시에 갱신하여 저장한다. 이러한 루프를 반복하여 삭감하여 N=0 이 될 때까지 반복하면서 제한 양자화 조작을 실행한다.
도 7은 입력된 데이터 블록을 중복, 번갈음, 제한 양자화 등의 조작을 수행하여 조합하면서 라그랑제 승수법을 이용하여 최적의 복수의 표현 데이터 블록을 추출해 내는 과정의 일실시예을 나타내는 흐름도이다.
본 실시예에서, 하나의 데이터 블록은 8x8의 크기를 가지고 있으므로 64개의 데이터를 가지고 있다. 이산여현변환하고 양자화한 데이터 블록(S10)은 대부분의 값이 0이고, 극소수의 값들만 0이 아니다. 입력받은 데이터 블록의 첫번째 값은 DC 성분이며 매우 중요한 값이므로 중복시킨다(S20). 첫번째 값을 제외한 나머지 데이터는 모두 AC 성분이며, 이 AC 성분 중 0인 값이면 다음 값으로 넘어가고(S30) 0이 아닌 값들을 순차적으로 최적화하게 된다. 0이 아닌 성분을 제1 표현블록과 제2 표현블록에 동시에 저장하여 중복 조작(duplication)을 실행한다(S40).
이어서, 중복시키기 전의 원본 블록과 중복된 블록과의 차(差)의 제곱을 합(合)하여 복원오차를 구한 후, 중복된 블록의 비트율의 총합과 중복전 블록의 비트율과의 차(差)로부터 중복량을 구한다. 그리고, 라그랑제 승수법을 거쳐서, 즉 복원오차의 총합과 중복량에 소정의 계수를 곱한 값과를 합계하여 얻어지는 라그랑제 코스트를 최소로 하는 데이터값을 제1 및 제2 표현블록의 인덱스 또는 그의 버퍼에 갱신하여 저장한다(S110). 이때, 실제로는 상기 제1 및 제2 표현블록에 직접 갱신하는 것이 아니라 임시버퍼에 저장해 두는 것이 바람직하다(S103). 다음 순위의 루프를 반복할 때 제1 표현 및 제2 표현블록의 인덱스 값이 갱신된 값을 기준으로 계산되지 않도록 하기 위함이다. 데이터열의 순차적 연산을 거친 후 최적의 갱신값이 최종적으로 저장(S200)되도록 해야 하기 때문이다. 그러나, 다른 수단으로 제1 표준블록 및 제2 표준블록의 값을 직접 갱신하여 저장하더라도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.
다음으로, 번갈음 조작(alternation)으로서, 원본 블록의 해당 인덱스의 데이터를 그에 대응하는 제1 표현블록의 인덱스(또는 그 버퍼)에만 임시로 배치하여 라그랑제 코스트를 연산해 보고, 그 라그랑제 코스트가 최소일 때에는 그 입력 데이터값을 제1 표현블록의 해당 인덱스 또는 그의 버퍼에 갱신하여 저장한다(S50,S120). 그리고 나서, 원본 블록의 해당 인덱스의 데이터를 그에 대응하는 제2 표현블록의 인덱스(또는 그 버퍼)에만 임시로 배치하여 라그랑제 코스트를 연산해 보고, 그 라그랑제 코스트가 최소일 때에는 그 입력 데이터값을 제1 표현블록의 해당 인덱스 또는 그의 버퍼에 갱신하여 저장한다(S60,S130).
이어서, 제한 양자화 조작(constrained quantization)으로서, 제1 표현블록에 저장할 값과 제2 표현블록에 저장할 값의 합이 입력 데이터 블록의 값과 동일하도록 하는 모든 경우에 대해 라그랑제 승수법을 반복하여 실행한다. 데이터 블록값을 N으로 설정한 후, 상기 제1 표현블록에 N을 저장하는 동시에 상기 제2 표현블록에 상기 입력된 데이터 값에 상기 N을 뺀 값을 저장하여(S70,S80) 상기 라그랑제 코스트를 최소로 하는 데이터값을 상기 제1 및 제2 표현블록 또는 그의 버퍼에 동시에 갱신하여 저장하는 과정을 상기 N을 1씩 삭감하여 0이 될때까지 반복한다(S140,S90,S95).
이상과 같이, 3가지 조작을 거친 후 최적의 조작(즉, 라그랑제 코스트를 최소로 하는 조작)에 의한 데이터값을 각 인덱스에 있어서 각 제1 및 제2 표현블록의 버퍼로부터 각 표현블록의 해당 인덱스에 확정적으로 저장한다(S200). 이러한 과정은 데이터 블록의 전체 인덱스(또는 첫째 인덱스나 데이터가 0인 인덱스를 제외한 모든 인덱스)에 대해 반복되어 연산된다. 본 실시예에서는 하나의 블록이 64개의 픽셀값을 가지고 있는 경우를 상정하였으므로, 전체적 루프로는 최대 64회의 루 프가 반복될 수 있다(S300). 한편, 제한 양자화 조작에 대해서는 별도로 내부적인 루프가 반복되는 것은 상기한 바와 같다.
이와 같이 하나의 값에 대하여 상기의 조작이 수행된 후에 그 다음 값에 대해서도 동일한 조작이 수행되는 바, 먼저 인덱스가 가장 작은 계수에 대하여 조작을 수행한 후 최적의 조작을 선택하여 그에 의한 데이터를 표현블록의 해당 인덱스에 저장하고, 그 후의 다음 인덱스의 계수에 대하여 이러한 방법을 반복한다. 순차적인 최적화 과정을 수행하는 이유는, 일반적으로 저주파 성분, 즉 인덱스가 작은 계수에 보다 중요한 정보가 많이 포함되어 있기 때문이다. 중요한 정보들을 미리 나누어 놓은 후에 덜 중요한 정보를 나누는 것이 바람직하기 때문이다. 본 실시예에서는, 입력된 데이터 블록 중 첫번째 블록값은 중복시키고, 두번째 블록값부터 마지막 블록값까지 상기 중복 조작단계, 상기 번갈음 조작단계, 및 상기 제한 양자화 조작단계를 반복하여 최적의 복수의 표현블록을 출력함으로써 다중 표현 부호화하였다.
지금까지 본 발명에 의한 다중 표현 부호화를 이용한 압축방법을 실시예와 함께 설명하였으나, 상기의 예는 실시예에 불과할 뿐이며 본 발명의 범위가 상기 설명한 예에 한정되는 것이 아님은 물론, 특허청구범위에 의하여 정의되는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 부가, 삭감, 변경 등을 가하여도 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들어, 상기 실시예는 표현블록을 2개를 설정하여 설명하였으나, 3개 이상의 표현블록을 사용하여도 본 발명의 범위에 속하며, 중복,번갈음,제한 양자화 조작의 순서를 달리하여도 본 발명에 속하는 것을 부인할 수 없다. 더욱이, 각 표현블록에 버퍼를 사용하지 않거나 그와 다른 수단을 사용하더라도 실질적으로 본 발명에서 제시한 조작을 이용하는 이상 본 발명의 범위를 벗어날 수 없다.
본 발명은 새로운 다중 표현 부호화 조작법을 제시하여, 에러가 발생하기 쉬운 환경에서도 데이터 압축,전송이 가능하게 할 수 있도록 하였다. 본 발명에 의한 방식은 동영상 데이터와 같은 대용량의 데이터를 고속으로 전송하는 경우 에러가 발생하기 쉬운 환경에서도 에러에 강인한 압축,전송을 가능하도록 하고, 그 특성에 따라 가장 효율적인 최적의 데이터 효율적인 최적의 데이터 상태로 나누어 변환하는 방법을 제공한다.
기존의 다중 표현 부호화중 동영상 데이터 화일의 성질을 얻어내는 과정과 압축을 수행하는 과정을 나누는 방식은 고속 압축,전송에 불리하였으나, 본 발명에 의하면 데이터의 압축을 수행하는 과정에서 복원오차, 비트율 등을 통해 동영상의 성질을 얻어내면서 압축을 수행하므로, 고속으로 압축,전송하여 처리해야 하는 환경에서 압축에 필요한 연산량을 최소화하면서도 압축효율을 최대화하는 방법을 제공한다. 또한, 기존의 다중 표현 부호화중 고정된 양자화 부호책을 이용하는 방법은 동영상의 성질에 따라 탄력적으로 압축할 수 없었으나, 본 발명은 동영상 데이터 화일의 성질에 따라 적응적으로 압축을 수행하므로 한층 효율적인 방법이다.

Claims (5)

  1. 입력된 데이터 블록을 이산여현변환하고 양자화한 후 다중 표현 부호화하여 데이터를 압축하는 방법에 있어서,
    상기 다중 표현 부호화는, 입력된 데이터 블록내의 각 인덱스 데이터에 대한 중복 (duplication) 조작, 번갈음(alternation) 조작, 및 제한 양자화(constrained quantization) 조작을 통하여 추출된 복수의 표현블록의 각 인덱스 데이터로부터 연산되는, 라그랑제 코스트를 최소값으로 만드는 조작을 선택하여 그 조작에 의한 각 인덱스 데이터를 최적화된 데이터로 결정하여 각 표현블록의 인덱스에 입력하고,
    상기 라그랑제 코스트는 복원오차와 중복량에 소정의 계수를 곱한 값과의 합(合)으로 결정되며, 상기 복원오차는 원본 블록과 조작된 블록과의 차(差)의 제곱의 합계로 이루어지고, 상기 중복량은 조작된 블록의 비트율의 총합과 조작전 블록의 비트율과의 차(差)로 이루어지고,
    상기 데이터 블록내의 작은 인덱스로부터 큰 인덱스의 순서로 상기 입력된 데이터 블록의 각 인덱스에 대한 다중 표현 부호화를 반복하는 것을 특징으로 하는 다중 표현 부호화를 이용한 데이터 압축방법.
  2. 입력된 데이터 블록을 이산여현변환하고 양자화한 후 다중 표현 부호화하여 데이터를 압축하는 방법에 있어서,
    이산여현변환과 양자화 과정을 거친 데이터 블록을 입력받는 단계와;
    상기 데이터 블록의 인덱스 데이터를 상기 제1 및 제2 표현블록의 해당 인덱스나 그의 버퍼들에 동시에 저장하여 중복시키는 중복(duplication) 조작단계와;
    상기 데이터 블록의 인덱스 데이터를 상기 제1 표현블록의 해당 인덱스나 그의 버퍼에 저장하는 제1 번갈음(alternation) 조작단계와;
    상기 데이터 블록의 인덱스 데이터를 상기 제2 표현블록의 해당 인덱스나 그의 버퍼에 저장하는 제2 번갈음(alternation) 조작단계와;
    상기 데이터 블록의 인덱스 데이터를 상기 제1 표현블록의 해당 인덱스나 그의 버퍼에 N을 저장하는 동시에 상기 제2 표현블록의 해당 인덱스나 그의 버퍼에 상기 입력된 데이터 값에 상기 N을 뺀 값을 저장하여 라그랑제 코스트를 최소로 하는 데이터값을 상기 제1 및 제2 표현블록의 해당 인덱스나 그의 버퍼에 동시에 갱신하여 저장하는 과정을 상기 N을 1씩 삭감하여 0이 될때까지 반복하는 제한 양자화(constrained quantization) 조작단계와;
    상기 각각의 중복, 번갈음, 제한 양자화 조작이 행해지기 전의 원본 블록과 상기 조작이 행해진 후의 블록과의 차(差)의 제곱을 합(合)하여 추출한 복원오차와, 상기 조작이 행해진 후의 블록의 비트율의 총합과 상기 조작이 행해지기 전의 블록의 비트율과의 차(差)로부터 추출한 중복량에 소정의 계수를 곱한 값과를 합계하여 각각의 라그랑제 코스트를 연산한 후, 상기 복수의 라그랑제 코스트 중 최소의 라그랑제 코스트를 이끌어내는 조작을 최적화 조작으로 선택하여 상기 복수의 표현블록의 상기 인덱스나 그의 버퍼에 상기 최적화 조작에 의한 데이터를 저장하 는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 표현 부호화를 이용한 데이터 압축방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 조작 단계 및 최적화로 조작된 데이터를 저장하는 단계는, 상기 데이터 블록내의 작은 인덱스로부터 큰 인덱스의 순서로 각 인덱스에 대해 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 표현 부호화를 이용한 데이터 압축방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 입력된 데이터 블록의 첫째 인덱스의 데이터가 DC값인 경우에는, 그 데이터에 대해서는 상기 번갈음 조작단계 및 상기 제한양자화 조작단계를 행하지 않고, 상기 중복조작만을 행하는 것을 특징으로 하는 다중 표현 부호화를 이용한 데이터 압축방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 입력된 데이터 블록의 어느 인덱스의 데이터가 0인 경우에는, 그 인덱스의 데이터에 대한 상기 조작단계를 수행하지 않고 그 다음 인덱스의 데이터에 대한 조작단계로 넘어가 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 표현 부호화를 이용한 데이터 압축방법.
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