KR100987776B1 - 영상의 움직임 벡터 정보의 치환을 이용한 스크램블 장치및 방법 - Google Patents

영상의 움직임 벡터 정보의 치환을 이용한 스크램블 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

압축 영상 데이터의 움직임 벡터 코드를 다른 움직임 벡터값을 나타내는 움직임 벡터 코드로 변환함에 있어서 선택적으로 랜덤하게 변환을 수행하고, 특히 선택적 변환을 수행함에 있어서, 일정 조건에 해당하는 경우에 해당 변환을 수행하도록 함으로써 전체 영상 데이터의 압축 효율을 해치지 않으면서도 랜덤성이 강화된 스크램블 장치 및 방법이 개시된다. 스크램블 장치는 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 테이블을 생성하는 치환 테이블 생성 수단과, 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블에 따라 부호화된 영상의 임의의 움직임 벡터 코드를 상기 치환 테이블을 참조하여 다른 움직임 벡터 코드로 치환할 것인지 여부를 랜덤하게 결정하여 선택적으로 치환을 수행하는 치환 수단을 포함한다.
Figure R1020040007212
스크램블, 움직임 벡터, 가변장 부호화

Description

영상의 움직임 벡터 정보의 치환을 이용한 스크램블 장치 및 방법{Scrambling apparatus and method using the conversion of motion vector information of video data}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스크램블 장치의 구성도이다.
도 2는 표준 움직임 벡터 코드 테이블의 예시이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스크램블 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크램블 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4의 스크램블 장치의 변형예이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크램블 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 치환 움직임 벡터 코드 테이블의 예시이다.
본 발명은 영상 데이터의 스크램블 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 영상 데이터의 움직임 벡터 정보의 치환을 이용한 스크램블 장치 및 방법에 관한 것이다.
유선 방송국이 "시청한 프로그램 편수에 따라 요금을 지불하는 방식(pay per view)"의 채널에 대해 어떤 프로그램을 방송해야 하는 경우와 같이, 영화나 방송 등의 영상 데이터를 제한적으로 공급하기 위해 영상 데이터를 스크램블(scramble)해야할 경우가 있다.
스크램블된 영상을 수신한 시청자가 방송된 프로그램을 시청하기 위해서는 수신된 영상 데이터를 역스크램블하는 역스크램블 장치를 가지고 있어야만 하며, 만약 스크램블된 영상을 역스크램블하지 않고 시청할 경우 제대로 된 영상을 시청할 수 없게 된다.
한편, 종래의 스크램블 장치는 정식 계약자 이외에는 전혀 시청할 수 없도록 전체 영상 데이터를 스크램블하기 때문에, 정식 계약자 이외의 사용자에게도 약간의 흥미를 유발하여 계약을 이끌려고 하는 요구에 부합하지 못하는 실정이고, 전체 영상 데이터를 스크램블함에 따른 계산 복잡도 및 처리 속도의 저하를 초래하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 예컨대 일본 공개 특허 JP 6-90451 '스크램블 장치'는 H.261이나 MPEG 표준 규격에 따르는 동화상의 압축 데이터 중에서 움직임 벡터 코드를 부호 길이가 같고 다른 값을 나타내는 다른 움직임 벡터 코드로 변환하여 동화상을 스크램블하는 방식을 개시하고 있다.
그러나, 부호 길이가 같고 다른 값을 나타내는 움직임 벡터 코드끼리 변환을 수행하는 것은 변환의 범위가 좁아져서 스크램블의 효과가 떨어지고, 더욱이 입력되는 매크로블록마다 움직임 벡터 코드에 대해 변환을 수행한다면 변환의 규칙성 때문에 보안에 취약하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 압축 영상 데이터의 움직임 벡터 코드를 다른 움직임 벡터값을 나타내는 움직임 벡터 코드로 변환함에 있어서 선택적으로 랜덤하게 변환을 수행하는 스크램블 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 움직임 벡터 코드에 대한 선택적 변환을 수행함에 있어서, 일정 조건에 해당하는 경우에 해당 변환을 수행하도록 함으로써 전체 영상 데이터의 압축 효율을 해치지 않으면서도 랜덤성이 강화된 스크램블 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입력 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 생성하는 치환 움직임 벡터 코드 테이블 생성 수단과, 상기 움직임 벡터 코드 테이블들 중 어느 테이블을 바탕으로 임의의 움직임 벡터값을 부호화할지를 랜덤하게 결정하는 치환 제어 수단을 포함하는 스크램블 장치를 제공한다.
또한, 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블에 의한 부호화가 결정된 경우에, 상기 치환 제어 수단은 상기 임의의 움직임 벡터값에 대한 치환 전후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 바탕으로 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화할 것으로 결정하는 것이 바라직하 며, 특히 상기 치환 제어 수단은, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는, 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블을 바탕으로 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화할 것으로 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블 생성 수단은, 치환 전후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 치환을 수행하며, 특히 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블 생성 수단은, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는, 상기 치환을 수행하지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 국면은, (a) 입력 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 생성하는 단계와, (b) 상기 움직임 벡터 코드 테이블들 중 어느 테이블을 바탕으로 임의의 움직임 벡터값을 부호화할지를 랜덤하게 결정하는 단계를 포함하는 스크램블 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블에 의한 부호화가 결정된 경우에, (c) 상기 임의의 움직임 벡터값에 대한 치환 전후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 바탕으로 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화할 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 특히 상기 (c) 단계는, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는, 상기 표준 움직임 벡터 코드 테 이블을 바탕으로 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화할 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (a) 단계는, 치환 전후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 치환을 수행하는 것이 바람직하며, 특히 상기 (a) 단계는, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 치환을 수행하지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 국면은, 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 테이블을 생성하는 치환 테이블 생성 수단과, 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블에 따라 부호화된 영상의 임의의 움직임 벡터 코드를 상기 치환 테이블을 참조하여 다른 움직임 벡터 코드로 치환할 것인지 여부를 랜덤하게 결정하여 선택적으로 치환을 수행하는 치환 수단을 포함하는 스크램블 장치를 제공한다.
이 때, 상기 치환 테이블을 참조한 치환이 결정된 경우에, 상기 치환 수단은 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하는 것이 바람직하며, 특히 상기 치환 수단은, 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하지 않거나, 상기 치환 수단은, 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 전후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 동일한 경우에 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 치환 테이블 생성 수단은, 치환 후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 치환을 수행하는 것이 바람직하며, 특히 상기 치환 테이블 생성 수단은, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 치환을 수행하지 않는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 국면은 (a) 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 테이블을 생성하는 단계와, (b) 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블에 따라 부호화된 영상의 임의의 움직임 벡터 코드를 상기 치환 테이블을 참조하여 다른 움직임 벡터 코드로 치환할 것인지 여부를 랜덤하게 결정하여 선택적으로 치환을 수행하는 단계를 포함하는 스크램블 방법을 제공한다.
이 때, 상기 (b) 단계에서 상기 치환 테이블을 참조한 치환이 결정된 경우에, (c) 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 특히 상기 (c) 단계는, 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하지 않거나, 상기 (c) 단계는, 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 전후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 동일한 경우에 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (a) 단계는 치환 전후의 움직임 벡터 코드가 소정의 조건을 만족하는 경우에 상기 (a) 단계에서의 치환을 수행하는 것이 바람직하며, 상기 (a) 단계는, 상기 치환 전후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 동일한 경우에 상기 (a) 단계에서의 치환을 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 국면은, 전술한 스크램블 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크램블 장치(10)가 도시되어 있다. 스크램블 장치(10)는 부호화기(12)가 움직임 벡터의 부호화에 사용할 코드 테이블을 선택할 수 있는 제어 신호를 제공하기 위해, 소정의 스크램블 키를 바탕으로 난수를 발생하는 난수 생성부(103)와, 상기 생성된 난수에 따라 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터 움직임 벡터 코드가 서로 치환된 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 생성하는 MV 코드 치환 테이블 생성기(105)와, 난수 생성부(103)에서 생성된 난수에 따라 부호화기(12)가 표준 움직임 벡터 코드 테이블과 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 선택하도록 제어하는 치환 제어부(107)를 포함한다. 또한, 치환 제어부(107)는 소정의 치환 조건에 해당하는 경우에 부호화기(12)가 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 선택할 수 있도록 제어한다.
부호화기(12)는 예컨대 MPEG 표준 규격에 따라 채택되는 것으로서, 입력되는 영상 데이터를 MPEG 부호화 방식으로 압축 부호화하며, 스크램블 장치(10)로부터의 제어 신호에 따라 움직임 벡터값의 움직임 벡터 코드를 다른 움직임 벡터값을 나타내는 움직임 벡터 코드로 변환하여 스크램블된 영상을 출력한다.
MPEG 표준에 따르면 입력되는 영상의 종류는 I 픽쳐, P 픽쳐 및 B 픽쳐 세 종류로 구분되며, I 픽쳐는 해당 화면 정보만으로 부호화되는 화면으로서 프레임간 예측을 사용하지 않고 생성되며, P 픽쳐는 I 픽쳐 또는 다른 P 픽쳐로부터의 예측을 수행함에 따라 생기는 화면이며, B 픽쳐는 양 방향의 I 픽쳐 또는 P 픽쳐로부터의 예측을 수행함에 따라 생기는 화면이다.
이 때, I픽쳐는 DCT부(121), 양자화부(121) 및 가변장 부호화부(123)를 거쳐 출력되며 P 픽쳐 및 I 픽쳐의 예측에 사용하기 위해 역양자화부(124) 및 역DCT부(125)를 거쳐 예측 메모리(126)에 저장되며, 입력되는 영상이 P 픽쳐인 경우에는 예측 메모리(126)에 저장되어 있던 이전 I 픽쳐 또는 P 픽쳐와 현재의 P 픽쳐와의 차분이 DCT부(121), 양자화부(122) 및 가변장 부호화부(123)를 거쳐 출력되며 다음에 입력될 영상의 예측에 사용하기 위해 양자화부(122)에서 양자화된 차분은 역양자화부(124) 및 역DCT부(125)를 거치고 예측 메모리(126)에 저장되어 있던 이전 I 픽쳐 또는 P 픽쳐와 합산되어 현재의 P 픽쳐가 예측 메모리(126)에 다시 저장된다.
이 때, P 픽쳐의 경우 MV 검출부(127)는 예측 메모리(126)에 저장되어 있던 이전 I 픽쳐 또는 P 픽쳐에 대한 현재 P 픽쳐의 움직임 벡터를 검출하여 그 움직임 벡터값을 가변장 부호화부(123)에 전달하고, 가변장 부호화부(123)는 MPEG 부호화에 사용되는 도 2에 도시된 표준 가변장 부호화 테이블(이하, '표준 테이블'이라 약칭한다)을 스크램블 처리 장치(10)에서 소정의 스크램블키에 의해 치환한 가변장 부호화 테이블(이하, '치환 테이블'이라고 약칭한다)을 이용하여, -16과 +16 사이의 움직임 벡터값에 따라 가변장 코드(VLC)로 가변장 부호화한다. 이 때, 도 2의 표준 테이블은 허프만 코딩에 따라 발생 빈도가 높은 움직임 벡터값에 대해서는 가변장 코드(VLC)에 적은 수의 비트를 할당하고 발생 빈도가 낮은 움직임 벡터값에 대해서는 가변장 코드(VLC)에 많은 수의 비트를 할당함으로써 고정장 부호화를 적용했을 때보다 훨씬 압축 효율이 높은 데이터를 얻을 수 있다.
마지막으로, B 픽쳐는 이전 및/또는 미래의 I 픽쳐 또는 P 픽쳐로부터 양방향 예측을 수행하여 생긴 영상으로서, 양방향 예측을 위해서 예측 메모리(126)는 2개의 프레임 메모리를 포함한다. 한편, 부호화기(12)는 16*16 화소의 매크로블록(Macroblock) 단위로 입력 영상을 처리하며, 매크로블록마다 움직임 벡터값이 할당된다.
난수 생성부(103)는 스크램블을 수행할 기초가 되는 스크램블 키를 입력단에서 받아들여 무작위 수를 생성하며, MV 코드 치환 테이블 생성부(105)는 해당 난수를 바탕으로 도 2에 도시된 바와 같은 표준 테이블의 움직임 벡터 부호화 코드들을 서로 치환한다. 따라서, 가변장 부호화부(123)는 MV 코드 치환 테이블 생성부(105)에 의해 생성된 치환 테이블을 바탕으로 각 매크로블록의 움직임 벡터를 부호화한다.
또한, 난수 생성부(103)는 가변장 부호화부(123)가 해당 매크로블록의 움직임 벡터를 치환 테이블을 바탕으로 부호화할 것인지 아니면 표준 테이블을 바탕으로 부호화할 것인지에 대한 치환 선택 제어 신호를 난수로서 생성하고, 치환 제어부(107)는 이 치환 선택 제어 신호에 따라 가변장 부호화부(123)의 테이블 선택을 제어함으로써 가변장 부호화부(142)가 선택적으로 치환 테이블을 이용할 수 있도록 한다. 따라서, 치환 테이블에만 근거하여 일괄적으로 모든 매크로블록의 움직임 벡터를 부호화하는 것보다 랜덤성이 강화되므로 스크램블링 효과가 높아진다.
한편, MV 코드 치환 테이블 생성부(105)는 치환 테이블을 생성할 때 움직임 벡터 부호화 코드의 비트 길이를 감안하여 치환 후의 비트 길이가 치환 전의 비트 길이보다 소정 길이 이상 긴 경우에는 치환을 수행하지 않는 것이 좋다. 즉, 가변장 부호화는 허프만 코딩처럼 확률적 근거에 의해 비트 길이가 할당되기 때문에, 발생 빈도가 높아서 적은 수의 가변장 부호화 비트가 할당되었던 움직임 벡터값에 대해 그보다 더 큰 수의 가변장 부호화 비트가 할당되는 것으로 치환될 경우 확률상 전체 데이터의 크기가 커질 수 밖에 없다. 따라서, 전체 데이터 크기를 지나치게 커지게 할 수 있는 치환은 수행하지 않는다.
도 2의 표준 테이블을 감안하면, 치환 전의 부호화 코드의 비트 수가 치환 후의 부호화 코드의 비트 수보다 3비트 이상 많을 경우에는 치환을 삼가는 것이 바람직하다. 따라서, 스크램블 키에 의한 난수의 결과가 예컨대, '0011'(움직임 벡터값 '-2&30'에 대응)을 '0000 1011'(움직임 벡터값 '-5&27'에 대응)로 치환하는 것이었다면 이 치환은 수행하지 않는다는 것이다. 더 바람직하게는 비트수가 다른 부 호화 코드들끼리는 치환을 수행하지 않고 동일한 비트수를 갖는 부호화 코드들끼리만 치환을 수행한다. 또한, 움직임 벡터의 속성상 움직임 벡터값이 0일 확률이 가장 높기 때문에 움직임 벡터값 0에 대응하는 부호화 코드 '1'은 치환을 수행하지 않는다.
도 7에는 치환 테이블의 예가 도시되어 있다. 도 7의 치환 테이블은 치환 전의 부호화 코드의 비트수가 치환 후의 부호화 코드의 비트수보다 3비트 이상 많을 경우 치환을 하지 않는다는 조건에 따라 치환을 수행한 결과이다. 따라서, 도 7의 치환 테이블은 '-14&18'과 '5&-27', '-10&22'와 '3&-29', '-1'과 '15&-17', '0'과 '12&-20' 등은 치환을 수행하지 않은 것을 보여주고 있다.
한편, MV 코드 치환 테이블 생성부(105)는 위와 같은 조건에 따라 치환 테이블을 생성하는 대신에 조건을 불문하고 난수 생성부(141)에서 생성된 난수를 바탕으로 치환 테이블을 생성하며, 치환 제어부(107)가 각 매크로블록의 움직임 벡터에 대한 상기 랜덤 치환과 조건 치환을 동시에 제어할 수도 있다. 즉, 치환 테이블의 정보 자체를 위와 같은 조건을 만족하도록 제어하는 것이 아니라 매크로블록마다 움직임 벡터의 부호화에 이용될 테이블을 위와 같은 조건에 따라 선택할 수 있도록 치환 제어부(107)가 가변장 부호화부(123)를 제어한다.
좀 더 자세히 설명하면, 일단 MV 코드 치환 테이블 생성부(105)는 난수 생성부(103)로부터 생성된 난수를 바탕으로 임의의 치환 테이블을 생성하여 움직임 벡터의 부호화를 준비하고, 실제로 임의의 매크로블록의 움직임 벡터가 가변장 부호화부(123)에 도달하면 치환 제어부(107)는 난수 생성부(103)로부터 수신한 치환 선 택 제어 신호에 따라 가변장 부호화부(123)가 표준 테이블 또는 치환 테이블을 이용하여 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터를 부호화하도록 제어한다. 이 때, 만약 치환 선택 제어 신호가 치환 테이블을 이용하는 것이라면 치환 제어부(107)는 부호화에 이용될 움직임 벡터 부호화 코드가 전술한 소정의 조건을 만족하는지를 판단하여 조건을 만족하면 치환 테이블을 이용하여 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터를 암호화하도록 가변장 부호화부(123)를 제어하지만 그렇지 않으면 다시 표준 테이블을 이용하여 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터를 암호화하도록 가변장 부호화부(123)를 제어한다.
이와 같이, 가변장 부호화부(123)는 해당 매크로블록마다 치환 제어부(107)로부터의 제어 신호에 따라 랜덤하게 표준 테이블 또는 치환 테이블을 바탕으로 움직임 벡터를 부호화함과 동시에 상기 조건 치환을 적용받기 때문에, 움직임이 심한 영상이나 스크램블링의 랜덤성을 고려한다면 치환 제어부(107)에서 랜덤 치환과 조건 치환을 병행하여 제어하는 것이 더 바람직할 수도 있다.
도 3에는 본 실시예에 따른 스크램블 방법의 흐름도가 도시되어 있다. 도 3에 따르면, 단계(S301)에서 스크램블 처리 장치(10)는 스크램블 키에 의해 생성된 난수를 바탕으로 MV 코드 치환 테이블 생성부(105)에서 움직임 벡터값에 대응하는 움직임 벡터 코드를 다른 움직임 벡터값에 대응하는 움직임 벡터 코드로 치환한 치환 테이블을 생성하여, 입력 영상의 각 매크로블록마다 할당된 움직임 벡터를 부호화할 준비를 마친다.
단계(S303)에서 MV 검출부(127)에서 임의의 매크로블록의 움직임 벡터를 검 출했는지 판별하여 아직 검출되지 않았으면 대기하고 검출되었으면 단계(S305)로 진행한다. 단계(S305)에서 치환 제어부(107)는 난수 생성부(103)가 생성한 치환 선택 제어 신호가 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터에 이용될 움직임 벡터 코드 테이블이 치환 테이블을 지시하는지를 판별하여 그렇다면 단계(S307)로 진행한다. 단계(S307)에서 치환 제어부(105)는 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터의 부호화에 이용될 치환 테이블의 부호화 코드 길이 등이 전술한 치환 조건을 만족하는지를 판별하여, 만족하면 치환 제어부(105)는 가변장 부호화부(123)가 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터를 부호화하기 위해 치환 테이블을 선택하도록 제어한다. 단계(S305 및 S307)에서 대답이 '아니오'라면 치환 제어부(143)는 가변장 부호화부(123)가 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터를 부호화하기 위해 도 2에 도시된 것과 같은 표준 테이블을 선택하도록 제어한다. 단계(S313)에서 가변장 부호화부(123)는 표준 테이블 또는 치환 테이블을 바탕으로 상기 임의의 매크로블록의 움직임 벡터를 부호화한다.
도 4에는 본 발명의 다른 실시에에 따른 스크램블 장치가 도시되어 있다. 스크램블 장치(40)는 입력 영상의 움직임 벡터를 도 2의 표준 테이블을 바탕으로 부호화하는 부호화기(42)와, 스크램블 키를 바탕으로 난수를 생성하는 난수 생성기(RNG)(44)와, 생성된 난수를 바탕으로 입력 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 도 2의 표준 테이블로부터 치환 테이블을 생성하는 치환 테이블 생성기(46)와, 치환 테이블을 바탕으로 부호화기(42)에서 부호화된 입력 영상의 움직임 벡터 코드를 치환하는 치환기(48)를 포함한다.
본 실시예에 따른 스크램블 장치(40)는 도 1의 스크램블 장치(10)와는 다르게, 부호화기(42)에 의해 이미 부호화된 움직임 벡터의 매크로블록마다 할당된 움직임 벡터 코드를 치환 테이블을 바탕으로 치환한다. 따라서, 도 1의 스크램블 장치(10)에서 MPEG 표준 부호화기의 가변장 부호화부(123)가 치환 테이블 또는 표준 테이블을 선택한 것과는 달리, 부호화기(42)는 입력 영상의 움직임 벡터를 표준 테이블에 따라 부호화하기만 하면 되기 때문에 MPEG 표준 부호화기를 재구성할 필요가 없다는 장점이 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 부호화기(42)는 스크램블 장치(40)의 외부에 별도의 구성요소로 배치할 수도 있다.
도 5에는 부호화기(42)가 생략된 스크램블 장치(40')의 구성도가 도시되어 있다. 스크램블 장치(40')의 난수 생성기(44) 및 치환 테이블 생성기(46)는 치환 테이블 생성 수단(42)을 구성하며, 스크램블 장치(10)의 난수 생성부(103) 및 MV 코드 변환 테이블 생성부(105)와 기본적으로 동일한 동작을 수행한다.
난수 생성기(44)는 입력되는 스크램블 키를 바탕으로 난수를 생성하여 치환 테이블 생성기(46)로 전달하고, 치환 테이블 생성기(46)는 전술한 MV 코드 치환 테이블 생성부(105)의 동작과 동일하게 치환 테이블을 생성한다. 또한, 난수 생성기(44)는 부호화된 입력 영상의 매크로블록마다 해당 움직임 벡터를 치환 테이블 생성기(46)에서 생성된 치환 테이블을 바탕으로 치환할 것인지 여부를 제어하는 치환 선택 제어 신호를 난수로서 발생하여 치환기(48)로 전달한다.
치환기(48)는 치환 제어부(482)와 부호화 코드 치환부(484)로 구성되는데, 치환 제어부(482)는 부호화된 입력 영상의 움직임 벡터 코드를 치환 테이블을 바탕 으로 치환할 것인지를 난수 생성기(44)로부터 전달받은 치환 선택 제어 신호에 따라 부호화 코드 치환부(484)를 제어한다. 부호화 코드 치환부(484)는 치환 제어부(482)의 제어에 따라 해당 매크로블록의 움직임 벡터 코드를 치환 테이블을 바탕으로 치환하거나 또는 치환하지 않는다. 따라서, 치환 테이블에만 근거하여 일괄적으로 모든 매크로블록의 움직임 벡터의 부호화 코드를 치환하는 것보다 랜덤성이 강화되므로 스크램블링 효과가 높아진다.
한편, 치환 테이블 생성기(46)는 치환 테이블을 생성할 때 움직임 벡터 코드의 비트 길이를 감안하여 치환 후의 비트 길이가 치환 전의 비트 길이보다 소정 길이 이상 긴 경우에는 치환을 수행하지 않는 것이 좋다. 즉, 가변장 부호화는 허프만 코딩처럼 확률적 근거에 의해 비트 길이가 할당되기 때문에, 발생 빈도가 높아서 적은 수의 가변장 부호화 비트가 할당되었던 움직임 벡터값에 대해 그보다 더 큰 수의 가변장 부호화 비트가 할당되는 것으로 치환될 경우 확률상 전체 데이터의 크기가 커질 수 밖에 없다. 따라서, 전체 데이터 크기를 지나치게 커지게 할 수 있는 치환은 수행하지 않는다.
도 2의 표준 테이블을 감안하면, 치환 전의 부호화 코드의 비트 수가 치환 후의 부호화 코드의 비트 수보다 3비트 이상 많을 경우에는 도 7에서와 같이 치환을 삼가는 것이 바람직하다. 따라서, 스크램블 키에 의한 난수의 결과가 예컨대, '0011'(움직임 벡터값 '-2&30'에 대응)을 '0000 1011'(움직임 벡터값 '-5&27'에 대응)로 치환하는 것이었다면 이 치환은 수행하지 않는다는 것이다. 더 바람직하게는 비트수가 다른 부호화 코드들끼리는 치환을 수행하지 않고 동일한 비트수를 갖는 부호화 코드들끼리만 치환을 수행한다. 또한, 움직임 벡터의 속성상 움직임 벡터값이 0일 확률이 가장 높기 때문에 움직임 벡터값 0에 대응하는 부호화 코드 '1'은 치환을 수행하지 않는다.
한편, 치환 테이블 생성기(46)는 위와 같은 조건에 따라 치환 테이블을 생성하는 대신에 조건을 불문하고 난수 생성기(44)에서 생성된 난수를 바탕으로 치환 테이블을 생성하며, 치환 제어부(482)가 각 매크로블록의 움직임 벡터에 대한 상기 랜덤 치환과 조건 치환을 동시에 제어할 수도 있다. 즉, 치환 테이블의 정보 자체를 위와 같은 조건을 만족하도록 제어하는 것이 아니라 매크로블록마다 움직임 벡터의 부호화 코드를 위와 같은 조건을 만족하도록 치환한다.
좀 더 자세히 설명하면, 일단 치환 테이블 생성기(46)는 난수 생성기(44)로부터 생성된 난수를 바탕으로 임의의 치환 테이블을 생성하여 부호화된 입력 영상의 매크로블록마다 할당된 움직임 벡터의 부호화 코드의 치환을 준비하고, 실제로 임의의 매크로블록의 부호화된 움직임 벡터가 치환기(48)에 도달하면 치환 제어부(48)는 난수 생성가(44)로부터 수신한 치환 선택 제어 신호에 따라 부호화 코드 치환부(484)가 치환 테이블을 이용하여 상기 부호화된 움직임 벡터의 부호화 코드를 치환하거나 치환하지 않도록 제어한다. 이 때, 만약 치환 선택 제어 신호가 치환 테이블을 이용하여 치환하라는 신호라면 치환 제어부(482)는 치환될 상기 움직임 벡터의 부호화 코드가 전술한 소정의 조건을 만족하는지를 판단하여 조건을 만족하면 치환 테이블을 이용하여 상기 부호화된 움직임 벡터의 부호화 코드를 치환하도록 부호화 코드 치환부(484)를 제어하고 그렇지 않으면 상기 부호화된 움직 임 벡터의 부호화 코드를 치환하지 않는다.
이와 같이, 부호화 코드 치환부(484)는 해당 매크로블록마다 치환 제어부(482)로부터의 제어 신호에 따라, 부호화된 움직임 벡터의 부호화 코드를 랜덤하게 치환함과 동시에 상기 조건 치환을 적용받기 때문에, 움직임이 심한 영상이나 스크램블링의 랜덤성을 고려한다면 치환 제어부(482)에서 랜덤 치환과 조건 치환을 병행하여 제어하는 것이 더 바람직할 수도 있다.
도 6에는 본 실시예에 따른 스크램블 방법의 흐름도가 도시되어 있다. 도 6에 따르면, 부호화기(42)에 의해 부호화된 움직임 벡터가 치환기(48)에 도달하면, 단계(S601)에서 치환 테이블 생성기(46)는 입력되는 스크램블 키에 의해 난수 생성기(44)가 생성한 난수를 바탕으로 움직임 벡터값에 대응하는 움직임 벡터 코드를 다른 움직임 벡터값에 대응하는 움직임 벡터 코드로 치환한 치환 테이블을 생성한다. 단계(S603)에서 치환 제어부(482)는 난수 생성기(44)로부터 수신한 치환 선택 제어 신호가 치환 지시 신호인지를 판별하여 그렇다면 단계(S605)로 진행한다. 단계(S605)에서 치환 제어부(482)는 부호화된 움직임 벡터의 부호화 코드를 치환할 부호화 코드의 길이 등이 전술한 치환 조건을 만족하는지 판별하여 만족하면 단계(S609)로 진행하여 단계(S609)에서 부호화 코드 치환부(484)는 부호화된 움직임 벡터의 부호화 코드를 치환 테이블을 바탕으로 부호화한다. 단계(S603, S605)에서의 대답이 '아니오'라면 단계(S607)로 진행하여, 단계(S607)에서 부호화 코드 치환부(484)는 부호화된 움직임 벡터의 부호화 코드를 치환하지 않는다.
이상은 스크램블 장치 및 방법의 실시예를 설명했지만, 본 발명의 기술 사상 은 본 발명에 따른 스크램블 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 자기 디스크 및 광학 디스크와 같은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 의해서도 구현되며, 기록 매체에는 인터넷을 통한 전송과 같은 캐리어웨이브(carrier-wave)도 포함된다.
이상의 실시예에서는 입력 영상이 가변장 부호화되는 경우를 가정하였지만, 입력 영상이 고정장 부호화되는 경우에도 본 발명의 기술 사상이 적용될 수 있음은 당연하며, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은본 발명의 기술 사상을 구현하기 위한 일예일 뿐이므로 본 발명의 권리 범위를 부당하게 좁히는 것으로 해석되어서는 안된다.
따라서, 본 발명에 따르면 스크램블시에 영상의 움직임 벡터 코드를 선택적이고 랜덤하게 다른 움직임 벡터 코드로 치환함으로써 치환 테이블을 바탕으로 일괄적으로 움직임 벡터 코드를 치환하는 것에 비해 스크램블링의 랜덤성이 강화되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 선택적이고 랜덤한 움직임 벡터 코드의 치환과 더불어 소정의 치환 조건에 만족하는 경우에만 움직임 벡터 코드를 치환함으로써 특히 가변장 부호화에 따른 영상 압축 방식에 있어서 전체 영상 데이터의 압축 효율을 해치지 않고 스크램블의 랜덤성 및 효율성이 강화되는 효과가 있다.

Claims (24)

  1. 입력 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 생성하는 치환 움직임 벡터 코드 테이블 생성 수단;
    상기 움직임 벡터 코드 테이블들 중 어느 테이블을 바탕으로 임의의 움직임 벡터값을 부호화할지를 랜덤하게 결정하는 치환 제어 수단; 및
    상기 결정에 따라 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블 및 치환 움직임 벡터 코드 테이블 중 하나에 기초해 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화하는 가변장 부호화부를 포함하는 움직임 벡터 스크램블 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블에 의한 부호화가 결정된 경우에, 상기 치환 제어 수단은 상기 임의의 움직임 벡터값에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는, 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블을 바탕으로 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화할 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블 생성 수단은, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는, 상기 치환을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 장치.
  5. 삭제
  6. (a) 입력 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 생성하는 단계;
    (b) 상기 움직임 벡터 코드 테이블들 중 어느 테이블을 바탕으로 임의의 움직임 벡터값을 부호화할지를 랜덤하게 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 결정에 따라 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블 및 치환 움직임 벡터 코드 테이블 중 하나에 기초해 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화하는 단계를 포함하는 움직임 벡터 스크램블 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 치환 움직임 벡터 코드 테이블에 의한 부호화가 결정된 경우에, (b1) 상기 임의의 움직임 벡터 값에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는, 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블을 바탕으로 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화할 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 방법.
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서, 상기 (a) 단계는, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 치환을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 방법.
  10. 삭제
  11. (a) 입력 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 움직임 벡터 코드 테이블을 생성하는 단계;
    (b) 상기 움직임 벡터 코드 테이블들 중 어느 테이블을 바탕으로 임의의 움직임 벡터값을 부호화할지를 랜덤하게 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 결정에 따라 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블 및 치환 움직임 벡터 코드 테이블 중 하나에 기초해 상기 임의의 움직임 벡터값을 부호화하는 단계를 포함하는 움직임 벡터 스크램블 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  12. 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 테이블을 생성하는 치환 테이블 생성 수단; 및
    상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블에 따라 부호화된 영상의 임의의 움직임 벡터 코드를 상기 치환 테이블을 참조하여 다른 움직임 벡터 코드로 치환할 것인지 여부를 랜덤하게 결정하여 선택적으로 치환을 수행하는 치환 수단을 포함하는 움직임 벡터 스크램블 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 치환 테이블을 참조한 치환이 결정된 경우에, 상기 치환 수단은 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 장치.
  14. 삭제
  15. 제 13항에 있어서, 상기 치환 수단은, 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 전후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 동일한 경우에 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 장치.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 치환 테이블 생성 수단은, 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 치환을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 장치.
  17. 삭제
  18. (a) 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 테이블을 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블에 따라 부호화된 영상의 임의의 움직임 벡터 코드를 상기 치환 테이블을 참조하여 다른 움직임 벡터 코드로 치환할 것인지 여부를 랜덤하게 결정하여 선택적으로 치환을 수행하는 단계를 포함하는 움직임 벡터 스크램블 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 치환 테이블을 참조한 치환이 결정된 경우에, (c) 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 치환 전보다 소정 개수 이상 많은 경우에는 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 방법.
  20. 삭제
  21. 제 19항에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환 전후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 동일한 경우에 상기 임의의 움직임 벡터 코드에 대한 치환을 수행하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 방법.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 치환 전후의 움직임 벡터 코드의 비트수가 동일한 경우에 상기 (a) 단계에서의 치환을 수행하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 스크램블 방법.
  23. 삭제
  24. (a) 영상의 움직임 벡터값들에 각각 대응하는 움직임 벡터 코드들을 포함하는 표준 움직임 벡터 코드 테이블로부터, 상기 움직임 벡터 코드들이 치환된 치환 테이블을 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 표준 움직임 벡터 코드 테이블에 따라 부호화된 영상의 임의의 움직임 벡터 코드를 상기 치환 테이블을 참조하여 다른 움직임 벡터 코드로 치환할 것인지 여부를 랜덤하게 결정하여 선택적으로 치환을 수행하는 단계를 포함하는 움직임 벡터 스크램블 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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