KR100991421B1 - High-compression video encoding procedure, and signals processing equipment and method for DCC using the video encoding procedure - Google Patents
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Abstract
일정 수준 이상의 압축률을 보장할 수 있는 라인 단위의 고속 영상 압축 기법과 이를 이용한 동적 커패시턴스 보상(DCC) 제어 기법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호의 처리 방법은 입력 영상 신호를 손실 압축 인코딩 방식으로 부호화하여 부호화된 데이터를 생성하여 저장하는 단계와 상기 저장된 부호화된 데이터로부터 이전 프레임의 영상 신호를 재구성하는 단계와 상기 재구성된 이전 프레임의 영상 신호와 현재 프레임의 영상 신호에서 각 픽셀별로 제1 픽셀값 차이를 계산하고, 상기 제1 픽셀값 차이가 임계치 이상인 픽셀에 대해서 동적 커패시턴스 보상을 수행하고, 상기 제1 픽셀값 차이가 상기 임계치 이하인 픽셀에 대해서는 상기 동적 커패시턴스 보상을 수행하지 않는 단계를 포함한다. It provides line-by-line high-speed image compression and dynamic capacitance compensation (DCC) control. A method of processing an image signal according to an embodiment of the present invention includes generating and storing encoded data by encoding an input image signal using lossy compression encoding, and reconstructing an image signal of a previous frame from the stored encoded data. Calculates a first pixel value difference for each pixel from the reconstructed previous video image signal and the current frame video signal, performs dynamic capacitance compensation on a pixel whose first pixel value difference is greater than or equal to a threshold, and And not performing the dynamic capacitance compensation for pixels whose pixel value difference is less than or equal to the threshold.
Description
본 발명은 고압축 영상 인코딩과 이를 이용하는 동적 커패시턴스 보상(Dynamic Capacitance Compensation, DCC)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고압축 영상 인코딩 절차와 동적 커패시턴스 보상을 위하여 이 영상 인코딩 절차를 이용하는 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to high compression video encoding and dynamic capacitance compensation (DCC) using the same, and more particularly, to a high compression video encoding process and a signal processing apparatus and method using the video encoding procedure for dynamic capacitance compensation. .
최근에 텔레비전 등의 대형화 추세에 따라 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube, CRT) 대신에 액정 표시 장치나 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel, PDP) 등과 같은 평판 패널형 표시 장치가 주목을 받고 있다. 이러한 평판 패널형 표시 장치 중에서 경량화 및 박형화가 가능하며, 최근에는 대형화가 가능해지면서 액정 표시 장치가 특히 주목 받고 있다. 액정 표시 장치는 컬러 필터 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고, 상부 기판과 하부 기판에 서로 다른 전위를 인가함으로써 상하부 기판 사이에 소정의 전기적 압력(계조 전압)을 가하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치는 낮은 전원에서 작동하고 또한 소비 전력이 적어서 휴대용 기기의 디스플레이로 많이 사용될 뿐만 아니라 최근에는 대용량의 패널 제조가 가능해지면서 디지털 텔레비전의 디스플레이 장치로도 각광을 받고 있다. Recently, in accordance with the trend of large-sized televisions, flat panel display devices such as liquid crystal displays and plasma display panels (PDPs) instead of cathode ray tube displays (CRTs) have attracted attention. Among such flat panel display devices, weight reduction and thickness reduction are possible, and in recent years, liquid crystal display devices are particularly attracting attention as they become larger in size. In the liquid crystal display device, a liquid crystal material is injected between an upper substrate on which a color filter and the like are formed and a lower substrate on which a thin film transistor and the like are formed, and a predetermined potential is applied between the upper and lower substrates by applying different potentials to the upper and lower substrates. A display device expresses a desired image by changing an arrangement of molecules of a liquid crystal material by applying an electrical pressure (gradation voltage) and controlling an amount of light transmitted through the substrate. Liquid crystal displays operate at a low power source and consume less power, which is not only used as a display for a portable device, but also recently, a large-capacity panel can be manufactured.
액정 표시 장치의 문제점 중의 하나는 액정의 응답 속도가 프레임율을 따라오지 못한다는 것이다. 즉, 액정은 응답 속도가 느리기 때문에 이전의 화상이 현재의 화상의 값과 합쳐지거나 또는 가해진 계조 전압에 대한 응답 지연으로 인하여 블러링(blurring)이 발생하게 된다. 액정 표시 장치에서 원하는 화상이 표현되기 위해서는 시간 지연은 필연적이며, 이러한 시간 지연으로 인하여 화질이 열화되는 등 화상을 효과적으로 디스플레이할 수가 없다.One problem of the liquid crystal display is that the response speed of the liquid crystal does not match the frame rate. That is, since the liquid crystal has a slow response speed, blurring occurs due to the response of the previous image to the value of the current image or the response delay with respect to the applied gradation voltage. In order for a desired image to be represented in a liquid crystal display, a time delay is inevitable, and the image cannot be effectively displayed due to such time delay.
이러한 액정 표시장치에 대한 응답 속도의 지연에 따라서 화질이 열화되는 문제점을 개선하기 위하여 제안된 한 가지 방법이 동적 커패시턴스 보상(Dynamic Capacitance Compensation, DCC)이다. 동적 커패시턴스 보상은 원래의 계조 전압보다 더 큰 계조 전압이 화소에 인가되도록 함으로써 액정의 응답 지연에 따른 문제를 최소화하기 위한 것으로써, 각 화소에 대하여 이전 프레임의 화소값과 현재 프레임의 화소값의 차이를 구하고, 이 화소값의 차이에 비례하는 소정의 전압이 이전 프레임의 계조 전압에 더하거나 뺀 소정의 계조 전압이 현재 프레임에 인가되도록 하는 방식을 말한다. One method proposed to solve the problem of deterioration of image quality due to the delay of the response speed for the liquid crystal display is Dynamic Capacitance Compensation (DCC). Dynamic capacitance compensation is to minimize the problem caused by the response delay of the liquid crystal by applying a gray scale voltage greater than the original gray voltage to the pixel, the difference between the pixel value of the previous frame and the pixel value of the current frame for each pixel And a predetermined voltage proportional to the difference between the pixel values is applied to the current frame.
이러한 동적 캐패시턴스 보상을 수행하기 위해서는 이전 프레임에 대한 화소값들을 메모리에 저장하고 있어야 한다. 그런데, 상기 메모리에 이전 프레임의 화소값들을 압축 없이 저장하는 경우에는 대용량의 메모리가 필요하기 때문에, 이러한 대용량의 메모리에 대한 부담을 완화하기 위하여 화상 데이터를 압축하는 방법을 고려할 수 있다. 이에 의하면, 부호화기를 이용해 이전 프레임의 화소값들을 압축하고 압축된 비트열을 메모리에 저장하기 때문에 대용량의 메모리에 대한 부담을 완화할 수 있다. 하지만, 현재까지 동적 커패시턴스 보상을 위하여 화상 데이터를 아주 높은 효율로 압축할 수 있는 방법이 제안되어 있지 않고 있다.In order to perform such dynamic capacitance compensation, the pixel values of the previous frame must be stored in the memory. However, when the pixel values of the previous frame are stored in the memory without compression, a large memory is required, and thus a method of compressing image data may be considered to alleviate the burden on the large memory. According to this, since the pixel values of the previous frame are compressed using the encoder and the compressed bit string is stored in the memory, the burden on the large memory can be alleviated. However, no method has been proposed to compress image data with very high efficiency for dynamic capacitance compensation.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 일정한 수준 이상의 압축률을 보장함으로써 대용량의 메모리를 추가하는데 대한 부담을 완화할 수 있는 고압축 영상 인코딩 절차와 함께 이 영상 인코딩 절차를 이용하고 또한 동적 커패시턴스 보상을 위한 신호 처리 장치와 방법을 제공하는 것이다.One problem to be solved by the present invention is to use this video encoding procedure together with a high compression video encoding procedure that can alleviate the burden of adding a large amount of memory by guaranteeing a compression rate of a certain level or more, and also provides a signal for dynamic capacitance compensation. It is to provide a processing apparatus and method.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 기존의 익스포넨셜-골롬(Exponential Golomb, EG) 인코딩 보다 더 높은 압축률을 보여 주는 개량된 익스포넨셜-골롬(Modified EG, MEG) 인코딩 절차와 함께 이 개량된 익스포넨셜-골롬 인코딩 절차를 이용하고 또한 동적 커패시턴스 보상을 위한 신호 처리 장치와 방법을 제공하는 것이다.Another challenge that the present invention seeks to solve is this improvement, along with an improved EG-MEG encoding procedure that shows a higher compression rate than the existing Exponential-Golomb (EG) encoding. It is to provide a signal processing apparatus and method for using the exponential-Golomb encoding procedure and also for dynamic capacitance compensation.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 전후 프레임에서 픽셀값이 변하지 않거나 또는 아주 미세한 변화만이 있는 경우에도 이전 프레임을 손실 압축함으로 인하여 그 변화가 증폭되어 동적 커패시턴스 보상이 과도하게 걸리는 문제를 해결할 수 있도록 동적 커패시턴스 보상의 적용을 제어할 수 있는 동적 커패시턴스 보상을 위한 영상 신호의 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to solve the problem that the change of the previous frame is amplified by lossy compression of the previous frame even when the pixel value does not change or only a very small change occurs in the before and after frame. To provide an apparatus and method for processing an image signal for dynamic capacitance compensation that can control the application of the dynamic capacitance compensation so that.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호의 처리 방법은 입력 영상 신호를 손실 압축 인코딩 방식으로 부호화하여 부호화된 데이터를 생성하여 저장하는 단계; 상기 저장된 부호화된 데이터로부터 이전 프레임의 영상 신호를 재구성하는 단계; 및 상기 재구성된 이전 프레임의 영상 신호와 현재 프레임의 영상 신호에서 각 픽셀별로 제1 픽셀값 차이를 계산하고, 상기 제1 픽셀값 차이가 임계치 이상인 픽셀에 대해서 동적 커패시턴스 보상을 수행하고, 상기 제1 픽셀값 차이가 상기 임계치 이하인 픽셀에 대해서는 상기 동적 커패시턴스 보상을 수행하지 않는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of processing a video signal, the method comprising: generating and storing encoded data by encoding an input video signal using a lossy compression encoding method; Reconstructing a video signal of a previous frame from the stored encoded data; And calculating a first pixel value difference for each pixel from the reconstructed image signal of the previous frame and the image signal of the current frame, performing dynamic capacitance compensation on pixels whose difference is greater than or equal to a threshold. And not performing the dynamic capacitance compensation for pixels whose pixel value difference is less than or equal to the threshold.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 임계치는 상기 손실 압축 인코딩 방식에 의하여 생길 수 있는 오차의 크기를 이용하여 결정할 수 있다. 그리고 상기 손실 압축 인코딩 방식은 양자화 과정을 포함하고, 상기 임계치는 상기 양자화 과정에서 생길 수 있는 최대 오차값일 수 있다.According to an aspect of the embodiment, the threshold may be determined using the amount of error that may occur by the lossy compression encoding scheme. The lossy compression encoding scheme may include a quantization process, and the threshold may be a maximum error value that may occur during the quantization process.
상기 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 손실 압축 인코딩 방식은 상기 입력 영상 신호를 소정 크기의 제1 픽셀 단위로 양자화하여 각 픽셀에 대한 양자화된 픽셀값을 생성하는 단계; 현재 픽셀의 양자화된 픽셀값과 상기 현재 픽셀의 왼쪽 픽셀의 양자화된 픽셀값을 차분하여 제2 픽셀값 차이를 구하는 단계; 및 소정 크기의 제2 픽셀 단위로 상기 제2 픽셀값 차이들에 대한 빈도를 계산하여 상기 빈도에 따라서 적응적으로 코드를 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 픽셀 단위는 라인 단위, 하나의 라인을 복수 개로 분할한 그룹 단위, 또는 복수 개의 라인을 모은 단위이고, 상기 제2 픽셀 단위는 하나의 라인을 복수 개로 분할한 그룹 단위일 수 있다. 그리고 상기 양자화된 픽셀값을 생성하는 단계에서는 상기 부호화된 데이터의 압축률이 일정한 수준이 이상이 되도록 양자화 단계를 적응적으로 적용하여 양자화 계수를 생성할 수 있다. 또한, 상기 코드의 할당 단계에서는 상기 빈도가 큰 복수의 제2 픽셀값 차이에 대해서는 상기 빈도의 크기에 반비례 하도록 짧은 길이의 엑스포넨셜-코드를 할당하고, 나머지 빈도의 제2 픽셀값 차이에 대해서는 기존의 엑스포넨셜-골롬 코드를 할당할 수 있다.According to another aspect of the embodiment, the lossy compression encoding method may include quantizing the input video signal by a first pixel unit having a predetermined size to generate a quantized pixel value for each pixel; Obtaining a second pixel value difference by difference between the quantized pixel value of the current pixel and the quantized pixel value of the left pixel of the current pixel; And calculating a frequency of the second pixel value differences in units of a second pixel having a predetermined size and adaptively assigning a code according to the frequency. In this case, the first pixel unit is a line unit, a group unit of dividing one line into a plurality of units, or a unit of a plurality of lines, and the second pixel unit is a group unit of a single line divided into a plurality of units. Can be. In the generating of the quantized pixel value, the quantization coefficient may be generated by adaptively applying the quantization step such that the compression ratio of the encoded data is equal to or greater than a predetermined level. In addition, in the code allocating step, an exponential-code having a short length is allocated to the plurality of frequently different second pixel value differences in inverse proportion to the magnitude of the frequency, and existing for the second pixel value difference of the remaining frequencies. Assign an exponential-Golomb code of.
상기 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 상기 입력 영상 신호가 RGB 타입인 경우에 상기 부호화 단계 이전에 상기 입력 영상 신호를 YUV 타입으로 변환하기 위한 단계와 상기 재구성 단계에서 재구성된 이전 프레임의 영상 신호를 RGB 타입으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the embodiment, when the input video signal is RGB type, converting the input video signal to YUV type before the encoding step and RGB video signal of the previous frame reconstructed in the reconstruction step The method may further include converting to a type.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 의한 영상 신호의 인코딩 방법은 입력 영상 신호에서 현재 픽셀의 픽셀값과 상기 현재 픽셀의 왼쪽 픽셀의 픽셀값을 차분하여 픽셀값 차이를 구하는 단계; 소정 크기의 픽셀 단위로 상기 픽셀값 차이들에 대한 빈도를 계산하는 단계; 및 상기 픽셀값 차이들 각각에 대해서 엑스포넨셜-골롬 코드들 중에서 상기 빈도에 반비례하는 길이를 갖는 상기 엑스포넨셜-골롬 코드를 할당하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of encoding a video signal, the method comprising: obtaining a pixel value difference by dividing a pixel value of a current pixel from a pixel value of a left pixel of the current pixel in an input video signal; Calculating a frequency for the pixel value differences in units of pixels of a predetermined size; And assigning the exponential-Golomb code having a length inversely proportional to the frequency among the exponential-Golomb codes for each of the pixel value differences.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 엑스포넨셜-골롬 코드의 할당 단계에서는 상기 빈도가 큰 소정 개수의 픽셀값 차이에 대해서는 상기 빈도에 반비례하도록 엑스포넨셜-골롬 코드 중에서 길이가 짧은 코드를 할당하고, 나머지 빈도의 픽셀값 차이에 대해서는 일반적인 엑스포넨셜-골롬 코드를 할당할 수 있다. According to an aspect of the embodiment, in the allocating of the exponential-Golomb code, a short length code is assigned among the exponential-Golomb codes so as to be inversely proportional to the frequency with respect to the predetermined number of pixel values having a large frequency. The general exponential-Golomb code may be assigned to the pixel value difference of the frequency.
상기 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 픽셀값의 차이를 계산하는 단계 이전에 상기 입력 영상 신호를 소정 크기의 픽셀 단위로 양자화하여 각 픽셀에 대한 양자화된 픽셀값을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 픽셀값의 차이는 상기 양자화된 픽셀값을 이용하여 구할 수 있다. 이 경우에, 상기 소정 크기의 픽셀 단위는 하나의 픽셀 라인을 1 내지 16 중의 어느 하나의 값으로 나누어서 그룹화한 그룹 단위일 수 있다.According to another aspect of the embodiment, further comprising the step of generating a quantized pixel value for each pixel by quantizing the input image signal by a pixel unit of a predetermined size before calculating the difference of the pixel value, The difference in pixel values can be obtained using the quantized pixel values. In this case, the pixel unit of the predetermined size may be a group unit in which one pixel line is divided by any one of 1 to 16 and grouped.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 신호 처리 방법은 동적 커패시턴스 보상 장치를 포함하는 디스플레이 장치를 위한 신호 처리 방법으로서, 상기 신호 처리 방법은 현재 프레임의 화소값과 상기 현재 프레임의 이전 프레임의 화소값을 이용하여, 상기 현재 프레임의 각 화소에 대하여 상기 동적 커패시턴스 보상 장치를 적응적으로 온(On)시키거나 오프(Off)시킨다.A signal processing method according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is a signal processing method for a display device including a dynamic capacitance compensation device, the signal processing method of the pixel value of the current frame and the current frame By using the pixel value of the previous frame, the dynamic capacitance compensation device is adaptively turned on or off for each pixel of the current frame.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 현재 프레임의 화소값과 상기 이전 프레임의 화소값의 차이가 임계치 이상인 경우에만 상기 동적 커패시컨스 보상 장치를 온(On)시킬 수 있다. 그리고 상기 이전 프레임의 화소값은 손실 압축 방식에 따라서 부호화된 데이터를 재구성한 데이터이고, 상기 임계치는 상기 손실 압축 방식에 따라서 발생할 수 있는 최대 오차일 수 있다. 이 경우에, 상기 손실 압축 방식은 양자화 과정일 수 있다.According to an aspect of the embodiment, the dynamic capacitance compensation device may be turned on only when the difference between the pixel value of the current frame and the pixel value of the previous frame is greater than or equal to a threshold. The pixel value of the previous frame is data reconstructed according to the lossy compression scheme, and the threshold may be the maximum error that may occur according to the lossy compression scheme. In this case, the lossy compression scheme may be a quantization process.
본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 처리 시스템을 이용하면, 기존 액정 디스플레이 장치(LCD 텔레비전이나 LCD 모니터 등)의 DCC 관련 시스템을 대체함으로써, 메모리 용량에 대한 부담을 완화할 수 있을 뿐만 아니라 계산량도 크게 감소시킬 수가 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리 장치나 방법은 HDTV 등과 같이 데이터량이 많고 메모리가 많이 요구되는 경우에 적합하다.By using the video signal processing system according to the embodiment of the present invention, by replacing the DCC-related system of the existing liquid crystal display device (LCD television, LCD monitor, etc.), the burden on the memory capacity can be alleviated and the calculation amount is greatly increased. Can be reduced. Therefore, the signal processing apparatus or method according to the embodiment of the present invention is suitable when a large amount of data and a lot of memory are required, such as HDTV.
그리고 본 발명의 실시예에서 제안된 DCC 제어 기법은 MPEG 기반 압축 이외에도 모든 다른 영상 압축 기법과 결합하여 압축 오류가 최종 출력 영상에 미치는 악영향을 줄이는데 이용할 수 있다.In addition, the DCC control scheme proposed in the embodiment of the present invention can be used in combination with all other image compression techniques in addition to MPEG-based compression to reduce the adverse effect of compression error on the final output image.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 현재 프레임과 이전 프레임의 화소값 차이가 소정의 임계치 이상인 경우에만 동적 커패시턴스 보상을 적용하기 때문에, 화소값이 변하지 않을 것으로 인식하고 있는 픽셀에서 불필요하게 동적 커패시턴스 보상이 적용됨으로 인하여 픽셀값의 변화가 발생하여 화질의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since the dynamic capacitance compensation is applied only when the difference between the pixel value of the current frame and the previous frame is greater than or equal to the predetermined threshold value, the dynamic capacitance compensation is unnecessary in the pixel which is recognized as not changing the pixel value. Due to this application, it is possible to prevent the deterioration of the image quality due to the change in the pixel value.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다. 후술하는 본 발명의 실시예들은 일반적으로 액정 표시 장치에 구비되는 동적 커패시턴스 보상 장치를 위한 신호 처리에 적용될 수 있지만, 이것은 단지 예시적인 것이다. 예를 들어, 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 변형된 엑스포넨셜-골롬(MEG) 인코더는 고속 영상 인코딩 장치의 일례로써, 다른 종류의 무손실 영상 신호 압축 장치에 적용될 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention described below may be applied to signal processing for a dynamic capacitance compensation device generally provided in a liquid crystal display device, but this is merely exemplary. For example, the modified Exponential-Golomb (MEG) encoder according to an embodiment of the present invention described below is an example of a high speed video encoding apparatus, and may be applied to other types of lossless video signal compression apparatuses.
그리고 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 적응적 동적 커패시턴스 보상(DCC) 장치는 액정 표시 장치만이 아니라 이전 프레임의 데이터에 대한 손실 압축 저장 과정을 포함하고 또한 이를 이용하는 커패시턴스 보상 제어 장치를 구비하는 영상 디스플레이 장치이면 그 종류에 관계없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 후술하는 적응적 DCC 장치 또는 DCC 제어 기법은 MPEG 기반의 압축 이외에도 모든 다른 영상 압축 기법과 결합하여 압축 오류가 최종 출력 영상에 미치는 악영향을 줄이는 것이 필요한 장치이면, 어떠한 장치에도 구비되어 적용될 수 있다.In addition, the adaptive dynamic capacitance compensation (DCC) device according to an embodiment of the present invention described below includes a lossy compression storage process for data of a previous frame as well as a liquid crystal display, and an image having a capacitance compensation control device using the same. Any display device can be applied regardless of its type. For example, the adaptive DCC device or DCC control technique described below may be included and applied to any device if it is necessary to reduce the adverse effect of compression error on the final output image in combination with all other image compression techniques in addition to MPEG-based compression. Can be.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동적 커패시턴스 보상(DCC) 과정을 포함하는 영상 신호 처리 절차를 개략적으로 보여 주는 흐름도이다. 1 is a flowchart schematically illustrating an image signal processing procedure including a dynamic capacitance compensation (DCC) process according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 처리 절차에서는 우선 소정의 단위로 입력되는 입력 영상 신호를 변형된 엑스포넨셜 골롬(MEG) 인코더로 압축하여 압축된 데이터를 저장한다(S11). 입력 영상 신호는 영상의 래스터 스캔 방향으로 영상의 라인 단위로 입력될 수 있지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 하나의 라인 영상을 복수의 픽셀 그룹으로 분할하거나 또는 복수의 라인을 하나의 라인 그룹으로 합친 복수의 라인 단위로 입력할 수도 있다.Referring to FIG. 1, in an image signal processing procedure according to an embodiment of the present invention, first, an input image signal input in a predetermined unit is compressed by a modified Exponential Golomb (MEG) encoder to store compressed data (S11). . The input image signal may be input in line units of the image in the raster scan direction of the image, but is not limited thereto. For example, one line image may be divided into a plurality of pixel groups, or a plurality of lines may be input in a plurality of line units in which a plurality of lines are combined into one line group.
그리고 단계 S11에서는 일정 수준 이상의 압축률을 보장하는 고압축 영상 인코딩 기법을 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 영상 압축이 없는 DCC 절차의 수행을 위해서는 이전 프레임 전체 픽셀값을 저장할 수 있는 고용량의 메모리가 필요한데, 본 발명의 실시예와 같이 고압축률을 보이는 영상 압축 기법을 사용함으로써, 고용량의 메모리 추가에 따른 부담을 완화할 수가 있다. 다만, 고압축 영상 인코딩을 이용하면 압축 효율은 높지만 불가피하게 데이터의 손실이 발생할 수가 있다.In operation S11, a high compression image encoding technique that guarantees a compression rate of a predetermined level or more may be used. As described above, in order to perform the DCC procedure without image compression, a high capacity memory capable of storing the entire pixel value of the previous frame is required. By using an image compression technique showing a high compression ratio as in the embodiment of the present invention, It can alleviate the burden of adding memory. However, high compression video encoding provides high compression efficiency, but inevitably results in data loss.
본 발명의 실시예에 의하면, 고압축 영상 인코딩 기법으로서 변형된 엑스포넨셜-골롬(Modified Exponential Golomb, MEG) 인코딩 기법을 이용한다. 일반적인 EG 기법이나 본 발명의 실시예에 적용되는 MEG 기법은, 연속적인 영상의 특성상 좌우 화소의 픽셀값이 유사하다는 특성을 이용하는 것이기 때문에, 각 픽셀의 값에서 좌측 픽셀의 값을 뺀 차분 픽셀값 또는 픽셀 차이를 구하여, 각 픽셀 차이에 대하여 소정의 코드를 할당하는 방식으로 부호화한다는 점에서 공통점이 있다. 다만, MEG 기법은 일반적인 EG 기법과 코드를 할당하는 구체적인 방법에 있어서 차이가 있는데, MEG 기법은 인코딩의 대상이 되는 값(예컨대, 이전 프레임과 현재 프레임의 양자화된 픽셀값의 차이)에 고정적인 코드를 할당하는 것이 아니라 그 값에 대 한 통계 결과(예컨대, 픽셀 차이의 빈도값)를 바탕으로 적응적으로 코드를 할당한다는 점에서, 기존의 EG 보다 압축 효율을 더 향상시킬 수가 있다. 이에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하기로 한다.According to an embodiment of the present invention, a modified Exponential Golomb (MEG) encoding technique is used as a high compression image encoding technique. Since the general EG technique and the MEG technique applied to the embodiment of the present invention use the characteristic that the pixel values of the left and right pixels are similar due to the characteristics of the continuous images, the difference pixel value obtained by subtracting the value of the left pixel from the value of each pixel or There is a common point in that a pixel difference is obtained and encoded by a method of allocating a predetermined code to each pixel difference. However, the MEG technique differs from the general EG technique in terms of a specific method of allocating codes. The MEG technique is a code fixed to a value to be encoded (for example, a difference between a quantized pixel value of a previous frame and a current frame). It is possible to improve the compression efficiency more than the conventional EG in that the code is adaptively allocated based on the statistical result (for example, the frequency value of the pixel difference) on the value. More details on this will be described later.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 영상 인코딩 기법에서는, 소정의 수준 이상이 되는 일정한 압축률을 보장할 수 있도록 적응적 양자화 기법을 사용한다. 적응적 양자화 기법은 양자화 단계에서 사용할 양자화 단계 크기(Quantization Step Size)를 압축률을 고려하여 적응적으로 결정하는 것을 가리킨다. 본 발명의 실시예에 의하면, 무손실 압축인 MEG 기법의 특성상 압축률에 한계가 있기 때문에, 적응적 양자화 기법을 도입함으로써 고압축률을 보장한다. 부호화 과정에서 양자화 기법을 적용하게 되면 불가피하게 데이터의 손실이 발생하지만, 본 발명의 실시예에서는 일정한 정도의 데이터 손실을 감수하면서 압축 효율을 향상시켜서 고용량의 메모리에 대한 부담을 완화시킨다. 이러한 양자화 단계의 조절은 라인 단위로 할 수 있지만, 여기에만 한정되는 것이 아니며, 라인을 몇 개로 나눈 서브-라인 단위로 할 수도 있다.In the image encoding technique according to the embodiment of the present invention, an adaptive quantization technique is used to ensure a constant compression ratio that is higher than or equal to a predetermined level. The adaptive quantization technique refers to adaptively determining the quantization step size to be used in the quantization step in consideration of the compression ratio. According to the embodiment of the present invention, since the compression ratio is limited due to the characteristics of the MEG technique which is lossless compression, the high compression ratio is ensured by introducing the adaptive quantization technique. Although applying a quantization technique in the encoding process inevitably causes data loss, in the embodiment of the present invention, the compression efficiency is improved while taking a certain amount of data loss to alleviate the burden on a high capacity memory. The adjustment of the quantization step may be performed on a line basis, but is not limited thereto, and may be performed on a sub-line basis divided into several lines.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 단계 S11에 적용될 수 있는 고압축 영상 인코딩 기법을 수행하기 위한 인코딩 장치(100)의 구성의 일례를 보여 주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 인코딩 장치(100)는 양자화기(Quantizer, 110), 차분기(Differentiator, 120), 및 MEG 인코더(130)를 포함한다.2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an
양자화기(110)는 입력되는 소정 단위의 영상 신호를 양자화하기 위한 수단이다. 양자화를 위하여 소정 크기의 양자화 스텝(Quantization Step, K)이 사용되는 데, 그 값이 고정될 수도 있고 가변적일 수도 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 일정 수준 이상의 압축률을 보장할 수 있도록 양자화기(110)는 적응적으로 양자화 스텝의 크기를 제어하여 이용할 수 있다. 도 2에는 이러한 과정이 MEG 인코더의 출력을 이용한 양자화 스텝(K)의 제어로 표시되어 있으며, 이러한 양자화 스텝의 제어는 예컨대, 라인 단위로 할 수 있다.The
예를 들어, 양자화기(110)에서는 처음에는 작은 값의 양자화 스텝을 이용하여 부호화를 해 본 후에, 부호화의 결과 압축률이 기대치에 미치지 못하는 경우에, 양자화 스텝의 크기를 증가시켜서 다시 인코딩 과정을 수행하는 방식으로 일정 수준 이상의 압축률을 보장한다. 도 3은 이러한 양자화 스텝의 제어를 통한 압축률 제어 과정의 일례를 보여 주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 최초에 픽셀당 소정 크기, 예컨대 9비트로 할당하여 부호화를 한 다음, 부호화의 결과 압축률이 기준치보다 낮을 경우에는 LSB(Least Significant Bit)를 제거한 다음, 다시 압축하여 압축률을 계산한다. 그리고 이러한 LSB의 제거와 압축률의 계산은 소정의 기준 압축률이 달성될 때까지 반복한다.For example, in the
MEG 압축 방식은 무손실 압축 방식이므로 영상에 따라서 압축률이 다르다. 따라서 양자화기(110)는 본 발명의 실시예에 따른 인코딩 장치(100)에서의 압축률을 조정하기 위한 수단이다. 이 경우에, 양자화하는 값은 기존의 방식과 마찬가지로 나눗셈을 이용할 수도 있지만, 도 3에서와 같이 LSB를 제거하는 비트 이동 연산을 이용할 수도 있다. 후자의 경우에, 비트 이동 연산은 나눗셈 방식에 빠른 연산이 가능한 장점이 있으며, 이를 위하여 양자화하는 값은 2의 지수로 제한할 수도 있다.Since the MEG compression method is a lossless compression method, the compression rate varies depending on the image. Accordingly, the
그리고 양자화기(110)는 양자화된 라인을 MEG 인코더(130)로 압축한 후에 목표로 한 압축률 이내로 압축이 달성되면, 그 결과를 출력하여 저장한다. 반면, 압축률이 목표 이내로 달성되지 못하는 경우에는, 전술한 바와 같이, 양자화 단계(K)를 높인 후에 목표 압축률이 달성될 때까지 동일한 과정을 반복하여 수행한다. 이 경우에, 양자화 단계(K)는 2배로 높일 수가 있는데, 본 발명의 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니다. 그리고 목표한 한 압축률이 달성되면, 해당 양자화 단계의 값은 따로 저장하여 후속 복호화 절차와 DCC 제어 등의 참조값으로서 이용한다.The
후술하는 MEG 인코더(130)에서 사용하는 인코딩 방식은, 기존의 EG 인코딩 방식과 마찬가지로, 입력값이 0의 근처에 집중적으로 분포하고 있을수록 그 압축률이 높다. 일반적으로 좌우 픽셀간의 픽셀 차이는 0의 주위에 대칭 분포하게 되는데, MEG 인코딩 방식도 EG 인코딩 방식의 변형이기 때문에 이러한 특성도 함께 이용한다. 양자화기(110)에서 양자화 단계를 높일수록 픽셀 차이들은 0의 주위에 더욱 집중되어 점점 압축률이 올라가게 된다.As in the conventional EG encoding method, the encoding method used by the
계속해서 도 2를 참조하면, 차분기(Differentiator, 120)에서는 현재 픽셀에 대한 양자화 결과와 현재 프레임에 왼쪽으로 인접한 픽셀(이하, '왼쪽 픽셀'이라 한다)의 양자화 결과의 차를 계산하여, 그 차분값 또는 차이(Difference)를 출력한다. 이를 위하여, 차분기(120)는 현재 픽셀 이전에 연산된 왼쪽 픽셀의 값을 입력하기 위한 소정의 지연 수단(Delay)과 양자화기(110)를 통해 입력되는 현재 픽셀의 값과 상기 지연 수단을 통해 입력되는 왼쪽 픽셀의 값을 차분하기 위한 가산 기(Adder, +)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 차분기(120)의 구성은 예시적인 것이며, 차분기(120)는 동일한 기능을 수행하도록 다른 구성으로 구현될 수도 있다.Subsequently, referring to FIG. 2, the
MEG 인코더(130)는, 무손실 압축 방법인 EG 기법과 마찬가지로, 차분기(120)에서 구한 현재 픽셀과 그 왼쪽 픽셀의 차이에 따라서 소정의 코드를 할당하기 위한 유닛이다. 다만, 기존의 EG 기법에서는 전 범위에서 그 차이가 0에 가까울수록 짧은 코드를 할당하는 방식이었는데 반하여, 본 발명의 실시예에 따른 MEG 인코더(130)는 픽셀값의 차이에 대한 빈도 분포를 구하고, 상기 빈도 분포에서 가장 빈도가 높은 일정 범위(예컨대, 3~8개)의 최빈값을 검색하여, 이 최빈값들에 대해서는 특별히 기존의 EG 코드에서 가장 압축률이 높은 코드를 그 빈도를 고려하여 할당한다. 이하, 이에 대하여 보다 상세하게 설명한다.The
일반적인 영상의 경우에는 영상 내의 픽셀값들이 공간적 상관도가 높기 때문에, 서로 인접한 좌우 픽셀값들은 같거나 유사한 특성을 갖는다. 이러한 영상의 특성을 이용한 인코딩 방식 중의 하나가 EG 인코딩 방식인데, 무손실 압축 방식인 EG 인코딩 방식에서는 각 픽셀값에서 좌측 픽셀값을 뺀 픽셀 차이를 구하여, 각 차이에 대하여 표 1과 같은 방식으로 코드를 할당한다.In the general image, since the pixel values in the image have a high spatial correlation, the left and right pixel values adjacent to each other have the same or similar characteristics. One of the encoding methods using the characteristics of the image is the EG encoding method. In the EG encoding method, which is a lossless compression method, the pixel difference obtained by subtracting the left pixel value from each pixel value is obtained. Assign.
표 1을 참조하면, 좌우 픽셀 사이의 픽셀 차이가 작을수록 할당되는 코드의 길이가 짧다는 것을 알 수 있는데, 이러한 EG 인코딩 방식은 자연 영상과 같이 공간적 상관도가 높은 영상을 부호화할 경우에 높은 압축률을 보여 준다. 즉, 영상의 공간적 상관도가 높아서 픽셀 차이값의 분포가 일반화된 가우시안(Generalized Gaussian, GG) 분포를 보여줄 경우에, 표 1의 코드를 사용하는 기존의 EG 인코딩 방식은 높은 압축률을 보여줄 뿐만 아니라 고속 부호화가 가능하다.Referring to Table 1, it can be seen that the smaller the pixel difference between the left and right pixels, the shorter the allocated code length. This EG encoding method has a high compression ratio when encoding a video having high spatial correlation such as a natural video. Shows. In other words, when the spatial correlation of the image is high and the distribution of pixel difference values shows a generalized Gaussian (GG) distribution, the conventional EG encoding method using the code of Table 1 not only shows a high compression rate but also a high speed. Coding is possible.
하지만, 표 1과 같은 코드를 할당하는 기존의 EG 인코딩 방식은, 도 4a의 영상과 같이, 영상 내부에 많은 텍스트가 포함되어 있는 등의 이유로 공간적 상관도가 낮은 영상의 경우에는 높은 압축률을 보여 주지 못한다. 왜냐하면, 도 4a 영상의 경우에는 좌우 픽셀의 픽셀 차이를 구하여 빈도 분포를 구할 경우에, 그 분포가 GG 분포를 보여 주지 못하기 때문이다.However, the conventional EG encoding method for allocating codes as shown in Table 1 does not show a high compression ratio in the case of an image having low spatial correlation, for example, because a large amount of text is included in the image as shown in FIG. 4A. can not do it. This is because, in the case of the image of FIG. 4A, when the frequency distribution is obtained by determining the pixel difference between the left and right pixels, the distribution does not show the GG distribution.
도 4b는 도 4a의 영상에 대한 픽셀 차이의 빈도 분포를 보여 주는 그래프이다. 도 4b를 참조하면, GG 분포와는 달리, 소정의 픽셀 차이에서 작은 피크가 생기는 것을 알 수 있다(도 4b의 원으로 표시된 부분 참조). 이러한 픽셀 차이의 분포에 대하여 표 1과 같은 기존의 EG 코드를 적용할 경우에, 전술한 작은 피크 부분으로 인하여 압축 효율이 떨어져서 고속 압축이 어렵게 된다.FIG. 4B is a graph showing a frequency distribution of pixel differences for the image of FIG. 4A. Referring to FIG. 4B, unlike the GG distribution, it can be seen that a small peak occurs at a predetermined pixel difference (see a portion indicated by circles in FIG. 4B). When the conventional EG code shown in Table 1 is applied to such a distribution of pixel differences, the high peak compression is difficult due to low compression efficiency due to the small peak portion described above.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 MEG 인코딩 방식, 즉 MEG 인코더(130)에서는 우선 픽셀 차이의 빈도 분포를 구하여, 그 빈도 분포가 높은 소정 개수의 최빈값을 찾는다. 그리고 빈도 분포가 높은 최빈값에 대해서는 기존의 EG 코드 중에서 가장 압축률이 높은 코드를 할당하고, 나머지에 대해서는 기존의 EG 코드와 동일한 방식으로 코드를 할당한다. Therefore, the MEG encoding scheme according to the embodiment of the present invention, that is, the
이러한 빈도 분포는 소정 크기의 픽셀 단위로 구할 수 있다. 예를 들어, 빈도 분포는 라인 단위로 구할 수가 있지만, 가능하다면 이 보다 더 작은 단위로 구하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 영상은 그 종류에 따라서 동일한 라인이라도 그 위치에 따라서 세부적인 특성이 달라서 빈도 분포가 다를 수가 있기 때문이다. 예를 들어, 빈도 분포는 하나의 라인을 복수 개의 그룹으로 구분하고, 그룹 단위로 빈도 분포를 구할 수도 있다. 하나의 라인을 몇 개의 그룹으로 나눌지는 부호화 효율을 전체적으로 고려하여야 하는데, 1 내지 16개 중의 어느 하나, 예컨대 8개의 그룹으로 나눌 수 있다.This frequency distribution can be obtained in pixel units of a predetermined size. For example, the frequency distribution can be found in lines, but it is desirable to find them in smaller units if possible. This is because an image may have different frequency distributions, even if the same line is different depending on its type, depending on its position. For example, the frequency distribution may divide one line into a plurality of groups and obtain a frequency distribution in units of groups. The coding efficiency of dividing one line into several groups should be taken into consideration as a whole, and may be divided into any one of 1 to 16, for example, eight groups.
빈도 분포가 높은 최빈값의 개수는 특별하게 제한이 없지만 압축 효율의 향상을 고려하여 적응적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 최빈값의 개수는 3개 내지 8개 사이 중의 어느 하나의 값, 예컨대 6개로 고정된 값을 사용하거나 또는 빈도 분포의 특성에 따라서 일정한 범위(예컨대, 3~8) 내의 값에서 적응적으로 값을 선택하는 가변적인 값이 될 수도 있다. 예를 들어, 6개의 최빈값을 검색하는 경우에, 상기 6개의 최빈값에 기존의 EG 코드에서 가장 압축률이 높은 가장 짧은 6개의 코드를 할당하는 방식을 사용할 수 있다.The number of modes having a high frequency distribution is not particularly limited, but can be adaptively determined in consideration of the improvement of the compression efficiency. For example, the number of modes adapts to any one of three to eight values, such as six fixed values, or to a value within a certain range (eg, 3-8) depending on the nature of the frequency distribution. It can also be a variable value that selects a value. For example, in the case of searching for six modes, a method of allocating the six modes with the shortest six codes having the highest compression ratio in the existing EG code may be used.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서 빈도가 높은 픽셀을 찾아서 그 빈도에 따라서 적응적으로 코드를 할당하는 MEG 인코더(130)를 사용하는 이유는, 기존의 EG 방식에 따라서 압축이 잘 되지 않는 영상의 경우에, 상기 영상은 소정의 패턴을 이룸으로써 좌우 픽셀 차이가 큰 픽셀들이 연속적으로 등장하는 경우가 많으며, 이러한 패턴의 경우에 특정 픽셀 차이값의 빈도가 높게 나타나는 경향이 있기 때문이다(도 4a와 같이 텍스트가 포함된 영상). As described above, the reason why the
다만, 본 발명의 실시예의 일 측면에 의하면, 모든 픽셀 차이를 그 빈도에 따라서 정렬하지 않고 일정 범위의 픽셀 차이의 최빈값에 대해서만 정렬을 한다. 왜냐하면, 모든 픽셀 차이에 대하여 빈도를 기준으로 정렬을 하고 그 빈도에 따라서 코드를 할당하는 방식은, 연산량이 너무 많아지게 되어서 실시간 처리에 적합하지 않기 때문이다. 따라서 연산량의 부담이 없는 장치의 경우에는, 모든 픽셀 차이에 따라서 빈도를 기준으로 정렬하여 그 빈도순에 따라서 보다 짧은 길이의 코드를 할당하는 방식을 적용할 수도 있다.However, according to an aspect of an embodiment of the present invention, all pixel differences are not aligned according to their frequency, but only for the mode of the pixel difference within a predetermined range. This is because the sorting of all pixel differences based on the frequency and the code allocation according to the frequency are too large for the real-time processing. Therefore, in the case of a device without burden of computation, a method of allocating a shorter length code according to the frequency order and sorting by frequency according to every pixel difference may be applied.
그리고 본 발명의 실시예의 다른 측면에 의하면, 0이상의 정수만을 대상으로 하고 있는 기존의 EG 코드(표 1 참조)와는 달리, MEG에서는 픽셀 차이가 0, 1, -1, 2, -2, …와 같이 음수를 고려한 순서로 부호를 할당할 수도 있다. 왜냐하면, 영상의 좌우 픽셀 차이는 양의 값과 음의 값이 0을 중심으로 대칭에 가까운 형태가 되기 때문이다.According to another aspect of the embodiment of the present invention, unlike the conventional EG code (see Table 1) which targets only integers greater than or equal to zero (see Table 1), the pixel difference is 0, 1, -1, 2, -2,. Likewise, the codes may be assigned in the order considering the negative numbers. This is because the left and right pixel difference of the image becomes a symmetrical form with the positive and negative values centered around zero.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEG 인코더(130)의 구성과 이를 이용한 인코딩 과정을 보여 주는 블록도이다. 도 5를 참조하면, MEG 인코더(130)는 빈도 히스토그램 작성 유닛(Frequency Histogram Generator, 131), 최빈값 검색 유닛(Sorter, 132), 및 코드 할당 유닛(First Encoder and Second Encoder, 133)을 포함한다. 5 is a block diagram showing the configuration of the
빈도 히스토그램 작성 유닛(131)은 입력되는 좌우 픽셀들의 픽셀 차이값(양자화된 픽셀값의 차이)들로부터 빈도 히스토그램을 작성한다. 빈도 히스토그램은 인코딩 장치(100)에서 부호화가 수행되는 단위, 예컨대 픽셀 라인 단위로 작성될 수도 있지만 본 발명의 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 빈도 히스토그램은 복수의 픽셀 라인 단위로 작성하거나 또는 하나의 프레임 전체 단위로 작성할 수도 있다. 그리고 최빈값 검색 유닛(132)은 작성된 빈도 히스트그램을 이용하여 소정 개수, 예컨대 3개 내지 8개 사이 중에서 하나(예컨대, 픽셀 차이가 0이 되는 경우를 제외한 6개)의 최빈값을 보여 주는 픽셀 차이값들을 찾는다.The frequency
그리고 코드 할당 유닛(133)은 기존의 EG 인코딩 방식과는 다른 방식으로 코드를 할당한다. 즉, 최빈값 검색 유닛(132)에서 찾은 소정 개수(픽셀 차이가 0이 되는 경우를 제외한 6개)의 최빈값을 보여 주는 픽셀 차이에 대해서는 제1 인코더(133a)에서 기존의 EG 코드와는 다른 방식으로 코드를 할당한다. 예컨대, 표 2에 도시된 바와 같이, 제1 인코더(133a)는 상기 최빈값을 갖는 픽셀 차이에 대하여 그 빈도에 반비례하도록 가장 짧은 길이의 EG 코드를 할당한다. 반면, 그 이외의 빈도를 보여 주는(즉, 빈도가 낮은) 픽셀 차이에 대해서는, 제2 인코더(133b)에서, 표 3에 도시된 바와 같이, 기존의 EG 코드와 동일한 코드를 할당한다. The
계속해서 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 처리 장치에서는 저장된 MEG 코드 데이터로부터 이전 프레임의 픽셀값을 복원한다(S12). 이전 프레임의 픽셀값을 복원하는 이유는 DCC 절차를 수행하기 위해서이다. 왜냐하면, DCC 절차에서는 현재 프레임의 픽셀값과 이전 프레임의 픽셀값의 차이에 비례하는 소정의 계조 전압이 인가되기 때문에, DCC의 적용을 위해서는 이전 프레임의 픽셀값이 입력되어야 하기 때문이다.1, the image signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention restores pixel values of a previous frame from stored MEG code data (S12). The reason for restoring the pixel value of the previous frame is to perform the DCC procedure. This is because, in the DCC procedure, a predetermined gray scale voltage is applied which is proportional to the difference between the pixel value of the current frame and the pixel value of the previous frame, so that the pixel value of the previous frame must be input to apply the DCC.
저장된 MEG 코드 데이터로부터 이전 프레임의 픽셀값을 복원하는 방식은, MEG 인코딩 방식과 반대의 과정, 즉 MEG 디코딩 방식이 이용된다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEG 디코딩 절차에 이용될 수 있는 디코딩 장치(200)의 구성을 보여 주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 디코딩 장치(200)는 MEG 디코더(MEG Decoder, 210), 누적기(Accumulator, 220), 및 역양자화기(Inverse-Quantizer, 230)를 포함한다.The method of restoring the pixel value of the previous frame from the stored MEG code data uses a process opposite to that of the MEG encoding method, that is, the MEG decoding method. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a
MEG 디코더(210)에서는 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임에 대한 코드값을 입력으로 하여 MEG 인코더(도 2의 참조 번호 110)와 반대로 과정이 진행된다. 상기 코드값들은 소정의 크기 단위, 예컨대 라인 단위로 입력될 수 있다. MEG 디코더(210)에서는 이전 프레임에 대한 MEG 코드로부터 좌우 픽셀 사이의 픽셀값 차이를 복원한다. 따라서 MEG 디코더(210)에서는 MEG 인코더에서 사용한 것과 동일한 MEG 코드 할당 테이블(표 2 및 표 3 참조)이 이용된다. In the
그리고 누적기(220)는 MEG 디코더(210)로부터 출력되는 이러한 픽셀 차이값을 누적하여, 이전 프레임의 각 픽셀에 대한 양자화 계수를 출력한다. 이를 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 누적기(220)는 지연 유닛(Delay)와 MEG 디코더(210)로부터의 출력과 상기 지연 유닛으로부터의 출력을 합산하기 위한 가산 유닛(Adder, +)를 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 이러한 누적기(220)의 구성은 예시적인 것으로서, 동일한 기능을 수행하도록 다른 방식의 구성이 채용될 수도 있다.The
그리고 역양자화기(Inverse-Quantizer, 230)는 누적기(220)의 출력값을 역양자화한다. 역양자화 과정에서는 양자화 과정에서 사용된 양자화 스텝과 동일한 크기의 양자화 스텝이 사용되므로, 인코딩 장치(100)에서 생성된 양자화 스텝의 크기(K)는 디코딩 장치(200)에서 이용된다.The inverse-
계속해서 도 1을 참조하면, 현재 프레임과 이전 프레임의 화소값을 이용하여 동적 커패시턴스 보상(DCC)을 적용할지를 판단한다(S13). 그리고 상계 S13에서의 판단 결과에 따라서 후속 단계(S14 및 S15)에서 적응적으로 DCC를 수행한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에서 적응적으로 DCC를 수행하는 이유는 이전 프레임의 픽셀값이 손실 압축된 영상으로부터 구한 값이기 때문에, 이전 프레임의 실제 픽셀값과 차이가 발생하기 때문에 이를 고려하기 때문이다.Subsequently, referring to FIG. 1, it is determined whether dynamic capacitance compensation (DCC) is to be applied using pixel values of the current frame and the previous frame (S13). The DCC is adaptively performed in subsequent steps S14 and S15 according to the determination result in the upper limit S13. As described above, the reason for adaptively performing DCC in the embodiment of the present invention is that since the pixel value of the previous frame is a value obtained from a lossy compressed image, a difference with the actual pixel value of the previous frame occurs. to be.
DCC 절차에서는 현재 프레임과 이전 프레임의 픽셀값의 차이에 비례하여, 이전 프레임에서 인가한 계조 전압보다 더 높은 계조 전압을 현재 프레임에 인가한다. 즉, 상기 픽셀값의 차이가 큰 경우에는 추가하여 인가되는 계조 전압도 그 만큼 비례하여 더 높지만, 상기 픽셀갑의 차이가 작은 경우에는 추가하여 인가되는 계조 전압은 상대적으로 작다. In the DCC procedure, a gray voltage higher than the gray voltage applied in the previous frame is applied to the current frame in proportion to the difference between pixel values of the current frame and the previous frame. That is, when the difference between the pixel values is large, the additionally applied gradation voltage is proportionally higher, but when the difference between the pixel values is small, the additionally applied gradation voltage is relatively small.
본 발명의 실시예에서는 이러한 DCC 절차의 특성과 또한 이전 프레임의 데이터에 대한 손실 압축 저장에 따른 오차를 고려하여, DCC를 적응적으로 적용한다. 예컨대, 압축된 데이터로부터 복원된 이전 프레임과 입력되는 현재 프레임의 픽셀값의 차이가 큰 경우에는, 비록 압축한 후에 복원하는 과정에서 약간의 데이터 손실이 발생하더라도 그 손실값이 상기 픽셀값 차이에서 차지하는 비율이 그다지 높지 않다. 즉, DCC를 적용함에 따라서 원래 발생하게 되는 인가 계조 전압의 크기의 변화에서 압축 오차로 인하여 발생하는 인가 계조 전압의 크기 변화가 차지하는 비율이 그다지 높지 않다. 따라서 이러한 경우에는 종래와 마찬가지로 DCC를 적용한다. In the embodiment of the present invention, DCC is adaptively applied in consideration of the characteristics of such a DCC procedure and also an error due to lossy compression storage of data of a previous frame. For example, if the difference between the pixel value of the inputted current frame and the previous frame restored from the compressed data is large, even if some data loss occurs during the restoration after compression, the loss value occupies the pixel value difference. The ratio is not very high. That is, as the DCC is applied, the ratio of the magnitude of the applied gradation voltage generated by the compression error is not very high in the magnitude of the applied gradation voltage. Therefore, in this case, DCC is applied as in the prior art.
반대로, 상기 픽셀값이 차이가 작은 경우에는 압축에 따른 약간의 오차도 큰 영향을 미칠 수가 있다. 즉, DCC를 적용함에 따라서 원래 발생하게 되는 인가 계조 전압의 크기의 변화에서 압축 오차로 인하여 발생하는 인가 계조 전압의 크기 변화가 차지하는 비율이 상당히 높다. 따라서 이러한 경우에는 DCC를 적용함으로 인하여 예측하지 못한 오류가 발생할 가능성이 높기 때문에, 이러한 경우에는 종래와 달리 DCC를 적용하지 않는다.On the contrary, when the pixel value is small, a slight error due to compression may also have a large effect. That is, as the DCC is applied, the ratio of the magnitude of the applied gradation voltage generated by the compression error to the change in the magnitude of the applied gradation voltage originally generated is considerably high. Therefore, in this case, since there is a high possibility that an unexpected error occurs due to the application of the DCC, in this case, the DCC is not applied unlike the conventional case.
압축된 영상으로 DCC를 하는 경우에, 압축으로 인한 오차로 인하여 DCC된 값도 미세하게 변하게 된다. 이 경우에, 이전 프레임과 현재 프레임의 픽셀값의 차이가 큰 경우에는 DCC에 의한 값의 변화가 원래 크기 때문에, 압축으로 인하여 약간의 오차가 생긴다고 하더라도 인지가 거의 불가능하다. 그러나 이전 프레임과 현재 프레임의 값이 비슷하거나 같은 경우에는 압축 오차로 인하여 그 차이가 증폭되어 DCC가 적용될 가능성이 상당히 높다. 이러한 경우에는 원래 거의 변화가 없거나 또는 일정한 값을 유지해야 하는 픽셀의 값이 상대적으로 크게 변화할 수가 있기 때문에, 이러한 변화는 인지가 가능하여 화질을 열화시키는 원인이 될 수 있다. In the case of DCC with a compressed image, the DCC value is also slightly changed due to an error due to compression. In this case, when the difference between the pixel value of the previous frame and the current frame is large, since the change of the value due to the DCC is original, it is almost impossible to recognize even if a slight error occurs due to compression. However, if the value of the previous frame and the current frame is the same or the same, the difference is amplified due to the compression error, so that DCC is highly likely to be applied. In such a case, since the value of a pixel that is essentially almost unchanged or has to maintain a constant value may change relatively, such a change may be perceived and may cause deterioration of image quality.
따라서 이러한 문제는 이전 프레임과 현재 프레임의 픽셀값의 차이가 일정한 임계치 이상인 경우에만 DCC를 적용하고, 상기 임계치 이하인 경우에는 DCC를 적용하지 않음으로써 해결이 가능하다. 상기 임계치는 실험적으로 결정되거나 또는 손실 압축의 원인이 되는 양자화 단계의 크기와 관련하여 결정할 수가 있다. 예를 들어, 상기 임계치는 양자화 단계에서의 압축으로 인하여 발생한 최대 오차를 이용하여 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프레임간의 픽셀값의 차이가 압축으로 인하여 발생할 수 있는 최대 오차보다 작은 경우에는 DCC를 적용하지 않고, 반대로 상기 픽셀값의 차이가 압축으로 인하여 발생할 수 있는 최대 오차보다 큰 경우에는 DCC를 적용할 수 있다.Therefore, this problem can be solved by applying the DCC only when the difference between the pixel value of the previous frame and the current frame is greater than or equal to a predetermined threshold, and not applying the DCC when less than the threshold. The threshold may be determined in terms of the size of the quantization step that is experimentally determined or that causes lossy compression. For example, the threshold may be determined using the maximum error generated due to the compression in the quantization step. More specifically, DCC is not applied when the difference in pixel values between the frames is smaller than the maximum error that may occur due to compression. On the contrary, when the difference in pixel values is larger than the maximum error that may occur due to compression, DCC is not applied. Can be applied.
그리고 현재 프레임과 이전 프레임과의 픽셀값의 차이가 작다는 것은 원래부터 DCC의 효과가 거의 없는 픽셀들이다. 따라서 본 발명의 실시예와 같이, 픽셀값의 차이가 큰 경우에만 DCC를 적용하고 작은 경우에는 DCC를 적용하지 않더라도 전체 DCC의 성능에는 큰 영향을 주지 않는다. The small difference in pixel values between the current frame and the previous frame is pixels that have little effect of DCC. Therefore, as in the embodiment of the present invention, the DCC is applied only when the difference of pixel values is large, and the DCC is not applied when the pixel value is small.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 DCC 장치(300)의 구성을 보여 주는 블록도이다. 도 7의 적응적 DCC 장치(300)는 도 1에 도시된 흐름도에서 단계 S13 내지 S15에서 적용될 수 있는 장치일 수 있지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 7에 도시된 것과 같은 구성을 갖는 적응적 DCC 장치(300)는 DCC를 수행하고 또한 상기 DCC를 위하여 압축 저장된 데이터를 사용하는 장치에서의 절차라면, 그 종류에 상관없이 모든 종류의 장치에서 수행되는 DCC를 제어하기 위하여 사용될 수 있을 것이다.7 is a block diagram showing the configuration of an
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 적응적 DCC 장치(300)는 DCC 유닛(310)과 상기 DCC 유닛의 동작을 제어하는 DCC 제어 유닛(320)을 포함한다. DCC 유닛(310)은, 기존의 DCC 장치와 동일한 기능을 수행하는 것으로서, 입력되는 현재 프레임의 픽셀값(Xc)과 이전 프레임의 픽셀값(Xp)을 이용하여 그 차이에 비례하는 계조 전압이 추가된 DCC 후의 픽셀값이 출력되도록 한다. 다만, 본 발명의 실시예에 의하면, DCC 유닛(310)은 DCC 제어 유닛(320)에 의하여 그 동작 여부가 제어된다는 점에서 기존의 DCC 유닛과는 차이가 있다. Referring to FIG. 7, the
그리고 DCC 제어 유닛(320)은 입력되는 현재 프레임의 픽셀값(Xc)과 이전 프레임의 픽셀값(Xp)을 이용하여, 상기 픽셀값들의 차이를 고려하여 DCC 유닛(310)이 동작하거나 또는 동작하지 않도록 제어하는 기능을 수행한다. 예컨대, DCC 제어 유닛(320)은 DCC 유닛(310)이 작동하거나 또는 작동하지 않도록 제어하는 스위칭 기능을 수행할 수도 있다. 따라서 도 7에 도시된 구성도는 예시적인 것이며, 현재 프레임의 픽셀값(Xc)과 이전 프레임의 픽셀값(Xp)을 이용하여 스위칭을 수행하는 기능을 수행하도록 다른 방식으로 구성할 수도 있다. 예컨대, DCC 제어 유닛(320)은 DCC 유닛(310) 이전에 이를 바이패스하는 추가 라인을 배치함으로써, 입력 신호가 DCC 유닛(310)으로 입력되거나 또는 이를 바이패스하는 형식 중에서 선택하는 스위치 형식으로 구현될 수도 있다.In addition, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 일정한 수준 이상의 압축률을 보장할 수 있도록 양자화 단계의 크기를 적응적으로 제어함과 아울러 MEG 인코딩 방식을 적용하여 기존의 EG 인코딩 방식에 비하여 압축률을 더욱 향상시킨다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 영상의 디스플레이시에 DCC를 적용하는 경우에도 이전 프레임의 화소 데이터를 압축하여 저장하기 때문에, 고용량의 메모리 추가에 따른 부담을 더욱 완화할 수가 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, the compression rate is adaptively controlled compared to the conventional EG encoding method by adaptively controlling the size of the quantization step so as to guarantee a compression rate of a predetermined level or more, and applying the MEG encoding method. Further improve. Therefore, according to the embodiment of the present invention, even when DCC is applied when displaying an image, the pixel data of the previous frame is compressed and stored, thereby further alleviating the burden of adding a high memory capacity.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 압축에 따라서 발생할 수 있는 손실을 고려하여 DCC를 적응적으로 적용하기 때문에, DCC에 따른 블러링 제거의 효과를 더욱 강화할 수가 있다. 그리고 이전 프레임과 현재 프레임의 픽셀간 차이가 압축에 의한 최대 에러 혹은 그 이상인 경우에만 DCC가 적용되도록 함으로써, 픽셀값의 변화가 없는 픽셀이나 그 변화가 미미한 픽셀 등과 같이 사람이 시각적으로 변화가 없을 것으로 예상하고 있는 픽셀에 DCC가 적용됨으로 인하여, 화질의 열화가 용이하게 인식되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 DCC가 화질에 크게 영향을 미치지 않는 경우에만 DCC가 적용되지 않도록 하기 때문에, DCC 미적용에 따른 단점도 최소화할 수가 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since DCC is adaptively applied in consideration of the loss that may occur due to compression, it is possible to further enhance the effect of blurring due to DCC. In addition, DCC is applied only when the difference between the pixel of the previous frame and the current frame is the maximum error due to compression or more, so that a human will not visually change, such as a pixel having no change in pixel value or a pixel having a slight change in pixel. Since DCC is applied to the expected pixel, it is possible to prevent the image quality from being easily recognized. In addition, in the embodiment of the present invention, since the DCC is not applied only when the DCC does not significantly affect the image quality, the disadvantage of the non-application of DCC can be minimized.
다음으로, 이상에서 설명한 각 과정을 모두 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 처리 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다.Next, the overall configuration of the image signal processing apparatus according to the embodiment of the present invention including all the above-described processes will be described.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압축 영상 인코딩을 이용하는 동적 커패시턴스 보상 신호 처리 장치의 전체 구성을 보여 주는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 상기 신호 처리 장치(400)는 인코딩 장치(410), 메모리(420), 디코딩 장치(430), 및 적응적 DCC 장치(440)를 포함한다. 양자화기(Q), 차분기(Differential), MEG 인코더(MEG Encoder)를 포함하는 인코딩 장치(410), MEG 디코더(MEG Decoder), 누적기(Accumulator), 및 역양자화기(Q-1)를 포함하는 디코딩 장치(430), 및 DCC 유닛(DCC)과 DCC 제어기(Controller)를 포함하는 적응적 DCC 장치(440)의 구성 및 동작에 대해서는 위에서 상세하게 설명하였으므로, 여기에서는 이에 대한 설명은 생략한다. 8 is a block diagram showing the overall configuration of a dynamic capacitance compensation signal processing apparatus using high compression video encoding according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the signal processing apparatus 400 includes an encoding apparatus 410, a memory 420, a decoding apparatus 430, and an adaptive DCC apparatus 440. Encoding device 410 including a quantizer (Q), a differential, a MEG encoder (MEG Encoder), a MEG decoder (MEG Decoder), an accumulator (Accumulator), and a dequantizer (Q-1) Since the configuration and operation of the decoding device 430 and the adaptive DCC device 440 including the DCC unit DCC and the DCC controller have been described in detail above, the description thereof will be omitted. .
그리고 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리 장치(400)는 인코딩 장치(410)의 입력단에 제1 영상 신호 변환기(405) 및/또는 적응적 DCC 장치(440)의 입력단에 제2 영상 신호 변환기(435)를 더 포함할 수 있다. 도 7에서는 상기 제1 영상 신호 변환기(405)로써 YUV 변환기(YUV Converter, 405)가 도시되어 있고, 또한 상기 제2 영상 신호 변환기(435)로써 RGB 변환기(RGB Converter, 435)가 도시되어 있지만, 본 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 및 제2 영상 신호 변환기(405, 435)는 YUV 신호와 RGB 신호를 상호 변환시키기 위한 장치로써, 인코딩 장치(410), 메모리(420), 디코딩 장치(430), 및 적응적 DCC 장치(440)에서 사용하는 영상 신호의 포맷에 적합하도록 영상 신호를 변환하기 위한 장치이다. In addition, the signal processing apparatus 400 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a second video signal converter (A) at an input terminal of the encoding device (410) and / or an input terminal of the adaptive DCC device (440). 435 may be further included. In FIG. 7, a YUV converter 405 is shown as the first video signal converter 405, and an RGB converter 435 is shown as the second video signal converter 435. This embodiment is not limited only to this. That is, the first and second video signal converters 405 and 435 are devices for mutually converting YUV and RGB signals, and include an encoding device 410, a memory 420, a decoding device 430, and an adaptive DCC. A device for converting a video signal to be compatible with a format of a video signal used in the device 440.
따라서 실시예에 따라서는 제1 영상 신호 변환기(405)가 RGB 변환기이고, 제2 영상 신호 변환기(435)가 YUV 변환기일 수도 있다. 그리고 상기 제1 및 제2 영상 신호 변환기(405, 435)로 입력되는 신호가 후속 장치, 예컨대, YUV 변환기(405)의 경우에는 인코딩 장치(410) 또는 RGB 변환기(435)의 경우에는 적응적 DCC 장치(440)에서 사용하고자 하는 영상 신호의 포맷과 동일할 경우에는, 상기 영상 신호 변환기(405, 435) 중에서 적어도 하나 또는 두 개 모두가 불필요할 수도 있다.Accordingly, in some embodiments, the first video signal converter 405 may be an RGB converter, and the second video signal converter 435 may be a YUV converter. In addition, the signal input to the first and second video signal converters 405 and 435 is an adaptive DCC in the case of the encoding device 410 or the RGB converter 435 in the case of a subsequent device such as the YUV converter 405. If the format of the video signal to be used in the device 440 is the same, at least one or both of the video signal converters 405 and 435 may be unnecessary.
도 8에서는 입력 신호(Input Signals)가 RGB 타입인 경우에, YUV 변환기를 RGB 신호를 YUV 타입으로 변환한다. 일반적으로, RGB 타입의 데이터를 인코딩하는 것에 비하여 YUV 타입의 데이터를 인코딩하는 것이 압축 효율이 높기 때문에, YUV 변환기(405)는 압축 효율의 향상에 기여한다. 만일, 입력 신호가 YUV 타입인 경우이거나 또는 불필요하다고 생각하는 경우에는, YUV 변환기(405)는 존재하지 않을 수도 있다. 도 8의 RGB 변환기(435)의 경우에도 동일한 이유로 임의적인 구성요소이다.In FIG. 8, when an input signal is an RGB type, the YUV converter converts an RGB signal into a YUV type. In general, since encoding efficiency of YUV type data is higher than encoding RGB type data, the YUV converter 405 contributes to the improvement of the compression efficiency. If the input signal is of the YUV type or is deemed unnecessary, the YUV converter 405 may not be present. The RGB converter 435 in FIG. 8 is also an optional component for the same reason.
이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상을 보여주기 위한 예시적인 것으로서, 상기 실시예에의 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호 범위는 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 의하여 특정된다.The embodiments of the present invention described in detail above are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and should not be construed as limiting the technical idea of the present invention by the embodiments. The protection scope of the present invention is specified by the claims of the present invention described later.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동적 커패시턴스 보상(DCC) 과정을 포함하는 영상 신호 처리 절차를 개략적으로 보여 주는 흐름도이다.1 is a flowchart schematically illustrating an image signal processing procedure including a dynamic capacitance compensation (DCC) process according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 단계 S11에 적용될 수 있는 고압축 영상 인코딩 기법을 수행하기 위한 인코딩 장치의 구성의 일례를 보여 주는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an encoding apparatus for performing a high compression video encoding technique that may be applied to step S11 of FIG. 1.
도 3은 양자화 스텝의 제어를 통한 압축률 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a compression rate control process through control of a quantization step.
도 4a는 텍스트를 포함하여 공간적 상관도가 낮은 영상의 일례를 보여 주는 도면이다.4A illustrates an example of an image having low spatial correlation including text.
도 4b는 도 4a 영상의 빈도 특성을 보여 주는 그래프이다.FIG. 4B is a graph showing the frequency characteristics of the image of FIG. 4A.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEG 인코더의 구성과 이를 이용한 인코딩 과정을 보여 주는 블록도이다.5 is a block diagram showing a configuration of an MEG encoder and an encoding process using the same according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEG 디코딩 절차에 이용될 수 있는 디코딩 장치의 구성을 보여 주는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a configuration of a decoding apparatus that may be used in a MEG decoding procedure according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 DCC 장치의 구성을 보여 주는 블록도이다.7 is a block diagram showing the configuration of an adaptive DCC device according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압축 영상 인코딩을 이용하는 동적 커패시턴스 보상 신호 처리 장치의 전체 구성을 보여 주는 블록도이다.8 is a block diagram showing the overall configuration of a dynamic capacitance compensation signal processing apparatus using high compression video encoding according to an embodiment of the present invention.
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