KR101824167B1 - 표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법 - Google Patents

표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법에 관한 것으로서, 표시 장치를 위한 영상 압축 장치는 영상 블록의 서브모드를 결정하는 서브모드 결정부, 상기 영상 블록 내 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 기반으로 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 결정하는 가변 비트 결정부 및 상기 서브모드 및 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기에 따라 상기 영상 블록을 코딩하여 압축 영상 데이터를 생성하는 코딩부를 포함하고, 상기 서브모드는 상기 영상 블록의 상위 비트와 참조 블록의 상위 비트 사이의 일치 정도를 지시한다.

Description

표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD OF COMPRESSING IMAGE FOR DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법에 관한 것이다.
표시 장치를 위한 영상 프레임은 행렬 형태로 배열된 복수의 화소로 구성된다. 영상 프레임이 하나이면 정지 영상이고, 영상 프레임이 복수이면 동영상이다. 일반적으로, 영상 프레임을 구성하는 각 화소는 적색, 녹색, 청색의 삼원색에 대한 색정보를 갖는다.
하나의 색에 대한 색정보가 8비트로 표현되는 경우, 하나의 색에 대한 색정보는 0부터 255까지의 256개의 계조 중 하나의 계조를 지시한다. 각 화소마다 삼원색에 대한 색정보를 가지므로, 각 화소마다 3*8비트의 색정보를 갖는다. 따라서, 영상 프레임은 (영상 프레임을 구성하는 화소의 개수)*3*8비트의 영상 정보를 갖는다. 영상 프레임이 갖는 영상 정보의 양은 매우 크기 때문에 영상 압축 장치를 통해 영상 프레임의 영상 정보를 압축할 필요가 있다.
그런데 영상 압축을 통해 영상 프레임의 정보량을 줄일 수 있으나, 영상 프레임의 영상 정보는 영상 압축을 통해 손실될 수 있다. 영상 압축으로 인해 영상 프레임의 영상 정보의 손실이 큰 경우, 영상 프레임의 정보를 복원할 때 오류(error)가 증가하는 문제가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 오류를 줄일 수 있는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 위한 영상 압축 장치는 영상 블록의 서브모드를 결정하는 서브모드 결정부, 상기 영상 블록 내 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 기반으로 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 결정하는 가변 비트 결정부 및 상기 서브모드 및 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기에 따라 상기 영상 블록을 코딩하여 압축 영상 데이터를 생성하는 코딩부를 포함하고, 상기 서브모드는 상기 영상 블록의 상위 비트와 참조 블록의 상위 비트 사이의 일치 정도를 지시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 위한 영상 압축 방법은 영상 블록의 서브모드를 결정하는 단계, 상기 영상 블록 내 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 비교하여 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 결정하는 단계 및 상기 서브모드 및 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기에 따라 상기 영상 블록을 코딩하여 압축 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 서브모드는 상기 영상 블록의 상위 비트와 참조 블록의 상위 비트 사이의 일치 정도를 지시한다.
오류를 줄일 수 있는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 위한 영상 압축 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 장치의 PCM 모드 코딩부의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3은 영상 블록, 참조 블록 및 서브모드 결정 방향의 예를 나타내고, 도 4 내지 도 7은 영상 블록의 서브모드의 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 장치에서 생성되는 PCM 모드로 압축된 압축 영상 데이터의 예이다.
도 9 내지 도 20은 표 1이 적용된 가변 비트 할당 지시자와 삼원색 압축 정보 필드 크기의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예와 달리 압축 모드가 PCM 모드인 압축 영상 데이터의 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 언제나 고정 비트로 할당하는 경우이다.
도 22는 실험 이미지의 예를 나타내고, 도 23은 도 22의 실험 이미지의 영상 블록마다의 서브모드를 나타낸 것이다.
도 24는 실험 이미지에 도 21과 같이 압축 영상 데이터의 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 고정 비트로 할당하는 경우의 PSNR(peak signal to noise ratio) 및 본 발명의 실시예에 따라 가변 비트로 할당하는 경우의 PSNR을 나타낸다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 위한 영상 압축 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 압축 장치(60)는 모드 코딩부(61), 모드 결정부(62) 및 엔트로피 코딩부(63)를 포함한다. 영상 압축 장치(60)는 영상 프레임이 갖는 영상 정보를 압축하여 압축 영상 데이터를 생성한다. 영상 압축 장치(60)는 표시 장치에 포함될 수 있다. 표시 장치는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)일 수 있고, 영상 압축 장치(60)는 DCC(dynamic capacitance compensation)를 위해 영상 정보를 압축할 수 있다.
영상 프레임은 행렬 형태로 배열된 복수의 화소로 구성된다. 영상 프레임이 하나이면 정지 영상이고, 영상 프레임이 복수이면 동영상이다. 영상 프레임을 구성하는 각 화소는 삼원색에 대한 색정보를 갖는다. 이하, 삼원색은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)인 것으로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 삼원색의 종류를 제한하는 것은 아니다.
하나의 색에 대한 색정보가 8비트로 표현되는 경우, 하나의 색에 대한 색정보는 0부터 255까지의 256개의 계조 중 하나의 계조를 지시한다. 각 화소마다 삼원색에 대한 색정보를 가지므로, 각 화소마다 3*8비트의 색정보를 갖는다.
영상 프레임은 서로 중복되지 않는 복수의 영상 블록으로 분할될 수 있다. 영상 블록은 2행의 화소와 2열의 화소로 구성될 수 있다. 영상 블록이 2행의 화소와 2열의 화소로 구성될 때, 영상 블록의 크기는 2*2이다. 영상 블록은 적색 영상 블록, 녹색 영상 블록 및 청색 영상 블록을 포함한다. 영상 프레임의 영상 정보를 블록 기반으로 압축하는 경우 복수의 압축 모드가 있다.
모드 코딩부(61)는 복수의 모드별 코딩부(61-0, 61-1, …, 61-N)를 포함한다. 복수의 모드별 코딩부(61-0, 61-1, …, 61-N)는 각각 압축 모드에 따라 영상 정보를 압축하여 모드별 압축 영상 데이터를 생성한다. 복수의 압축 모드 중에는 PCM(pulse code modulation) 모드가 있다.
모드 결정부(62)는 복수의 모드별 코딩부(61-0, 61-1, …, 61-N)로부터 모드별 압축 영상 데이터를 입력 받아 압축 모드를 선택한다. 모드 결정부(62)는 모드별 압축 영상 데이터마다 오류(error)를 판단하고, 오류가 최소가 되는 압축 모드를 선택한다. 모드 결정부(62)는 모드별 압축 영상 데이터를 디코딩하여 복원 정보를 생성하고, 복원 정보와 영상 정보를 비교함으로써 오류 정보를 생성하고, 오류 정보가 최소가 되는 압축 모드를 선택할 수 있다. 오류 정보는 복원 정보와 영상 정보와의 차이일 수 있다.
엔트로피 코딩부(63)는 모드 결정부(62)에서 선택된 압축 모드를 기반으로 영상 정보를 압축한 압축 영상 데이터를 생성한다.
본 발명의 실시예에서는 영상 압축 장치(60)의 모드 결정부(62)는 복수의 압축 모드 중 PCM 모드를 압축 모드로 결정하고, 엔트로피 코딩부(63)는 PCM 모드의 압축 영상 데이터를 생성한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 장치의 PCM 모드 코딩부의 구조를 도시한 블록도이다. 도 2의 PCM 모드 코딩부(61-n)는 도 1의 영상 압축 장치(60)의 복수의 모드별 코딩부(61-0, 61-1, …, 61-N) 중 압축 모드가 PCM 모드인 모드별 코딩부일 수 있다.
도 2를 참조하면, PCM 모드 코딩부(61-n)는 서브모드 결정부(110), 가변 비트 결정부(120) 및 코딩부(130)를 포함한다.
서브모드 결정부(110)는 영상 블록의 서브모드를 결정한다. 서브모드는 영상 블록의 상위 비트와 참조 블록의 상위 비트 사이의 일치 정도에 따라 결정된다. 참조 블록은 영상 블록에 인접할 수 있다.
서브모드의 종류가 4가지인 경우, 영상 블록의 상위 3비트를 참조 블록의 상위 3비트와 비교하여 서브모드를 결정할 수 있다. 서브모드 0는 상위 3비트가 일치하는 경우이고, 서브모드 1은 상위 2비트가 일치하는 경우이고, 서브모드 2는 상위 1비트가 일치하는 경우이고, 서브모드 3은 상위 3비트가 모두 일치하지 않는 경우로 정할 수 있다.
서브모드는 영상 블록이 포함하는 화소마다 삼원색 정보 모두를 비교하여 결정된다. 이때, 서브모드는 영상 블록과 참조 블록 사이에 일치하는 최소 상위 비트를 기준으로 결정된다. 예를 들어, 적색 영상 블록은 참조 블록과 상위 3비트가 일치하고, 녹색 영상 블록은 참조 블록과 상위 2비트가 일치하고, 청색 영상 블록은 참조 블록은 상위 1비트가 일치하는 경우, 영상 블록은 상위 1비트가 일치하는 것으로 보고 서브모드 2로 결정한다.
도 3은 영상 블록, 참조 블록 및 서브모드 결정 방향의 예를 나타내고, 도 4 내지 도 7은 영상 블록의 서브모드의 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 영상 블록의 크기는 2*2이고, A 및 B는 영상 블록의 이웃 화소들로 참조 블록을 구성하는 참조 화소이다. A 및 B는 영상 블록 바로 이전 행의 화소들이다. 도 3에 표시된 화살표는 서브모드 결정 방향을 나타내나, 이는 예시에 불과하고, 참조 블록은 다양하게 설정 가능하다.
영상 블록이 프레임의 경계에 위치하여 영상 블록의 이웃 화소가 없는 경우도 있다. 영상 블록의 이웃 화소가 없는 경우, 영상 블록의 참조 블록은 미리 정해진 디폴트(default) 블록일 수 있다.
서브모드 결정을 위해, 영상 블록 중 첫 번째 열의 2 화소의 삼원색 정보의 상위 3비트는 A의 삼원색 정보의 상위 3비트와 비교하고, 두 번째 열의 2 화소의 삼원색 정보의 상위 3비트는 B의 삼원색 정보의 상위 3비트와 비교한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 서브모드 0에서 영상 블록 중 첫 번째 열의 2 화소의 삼원색 정보의 상위 3비트[a(7)a(6)a(5)]는 참조 화소 A의 삼원색 정보의 상위 3비트[a(7)a(6)a(5)]와 일치한다. 영상 블록 중 두 번째 열의 2 화소의 영상 정보의 상위 3비트[b(7)b(6)b(5)]는 참조 화소 B의 영상 정보의 상위 3비트[b(7)b(6)b(5)]와 일치한다.
서브모드 1에서 영상 블록 중 첫 번째 열의 2 화소의 영상 정보의 상위 2비트[a(7)a(6)]는 참조 화소 A의 영상 정보의 상위 2비트[a(7)a(6)]와 일치한다. 영상 블록 중 두 번째 열의 2 화소의 영상 정보의 상위 2비트[b(7)b(6)]는 참조 화소 B의 영상 정보의 상위 2비트[b(7)b(6)]와 일치한다.
서브모드 2에서 영상 블록 중 첫 번째 열의 2 화소의 영상 정보의 상위 1비트[a(7)]는 참조 화소 A의 영상 정보의 상위 1비트[a(7)]와 일치한다. 영상 블록 중 두 번째 열의 2 화소의 영상 정보의 상위 1비트[b(7)]는 참조 화소 B의 영상 정보의 상위 3비트[b(7)]와 일치한다.
서브모드 3에서 영상 블록 중 첫 번째 열의 2 화소의 영상 정보의 상위 3비트는 참조 화소 A의 영상 정보의 상위 3비트와 모두 일치하지 않고, 영상 블록 중 두 번째 열의 2 화소의 영상 정보의 상위 3비트는 참조 화소 B의 영상 정보의 상위 3비트와 모두 일치 하지 않는다.
도 4 내지 도 7은 각각 하나의 영상 블록을 도시하였으나, 하나의 영상 블록은 적색 영상 블록, 녹색 영상 블록 및 청색 영상 블록으로 볼 수 있다.
다시 도 2를 참고하면, 서브모드 결정 후 가변 비트 할당부(120)는 영상 블록 내 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 기반으로 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 결정한다.
가변 비트 할당부(120)는 적색 정보(R), 녹색 정보(G) 및 청색 정보(B)의 대소 관계를 기반으로 적색 영상 블록의 압축 정보 필드의 크기, 녹색 영상 블록의 압축 정보 필드의 크기 및 청색 영상 블록의 압축 정보 필드의 크기를 결정한다.
기준 화소는 영상 블록 내 하나의 화소로 정할 수 있다. 영상 블록 내 4 화소는 인접 화소이므로 상관도(correlation)가 높다. 따라서, 영상 블록 내 4 화소 중 하나의 화소인 기준 화소만의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 기반으로 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 결정할 수 있다.
코딩부(130)는 서브모드 결정부에서 결정한 서브모드 및 가변 비트 할당부(120)에서 결정한 삼원색 압축 정보 필드의 크기에 따라 영상 블록을 코딩하여 압축 영상 데이터를 생성한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 압축 장치에서 생성되는 PCM 모드로 압축된 압축 영상 데이터의 예이다. 도 8의 압축 영상 데이터는 도 1의 영상 압축 장치(60)에서 압축 모드가 PCM 모드로 결정된 경우 엔트로피 코딩부(130)에서 생성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 압축 영상 데이터(1000)는 모드 지시자(1010), 서브모드 지시자(1020), 제1 지시자(1031) 및 제2 지시자(1032)를 포함하는 가변 비트 할당 지시자(1031, 1032), 적색 압축 정보 필드(1040R), 녹색 압축 정보 필드(1040G) 및 청색 압축 정보 필드(1040B)를 포함하는 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1050G, 1040B)를 포함한다.
모드 지시자(1010)는 압축 영상 데이터(1000)의 압축 모드를 지시하고, 모드 지시자(1010)가 지시하는 압축 모드는 PCM 모드이다. 모드 지시자(1010)의 크기는 4비트일 수 있다.
서브모드 지시자(1020)는 영상 블록의 상위 비트와 참조 블록의 상위 비트 사이의 일치 정도를 나타내는 서브모드를 지시한다. 서브모드 지시자(1020)의 크기는 2비트일 수 있다.
제1 지시자(1031)는 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1050G, 1040B)의 크기가 가변 비트로 할당되는지 여부를 지시한다. 제1 지시자(1031)의 크기는 1비트일 수 있고, 제1 지시자(1031)가 '0b1'이면, 제2 지시자(1032)는 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)에 할당되는 가변 비트의 크기를 지시한다. 다만, 이는 예시에 불과하다.
제2 지시자(1032)는 적색 압축 정보 필드(1040R), 녹색 압축 정보 필드(1040G) 및 청색 압축 정보 필드(1040B)의 가변 비트 크기(x, y, z)를 지시한다. 제2 지시자(1032)의 크기는 3비트일 수 있고, 8가지 경우의 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)의 가변 비트 크기(x, y, z)를 지시할 수 있다. 8가지 경우는 각각 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 특정 대소 관계에 대응될 수 있다.
만일, 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계가 8가지 경우에 대응하지 않는 경우, 제1 지시자(1031)는 가변 비트 할당을 지시하지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 지시자(1031)는 '0b0'이고, 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)에 할당되는 비트의 크기는 고정될 수 있다. 이때, 가변 비트 할당 지시자는 제2 지시자(1032)를 포함하지 않을 수 있다.
삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)는 서브모드 지시자(1020)가 지시하는 서브모드를 기반으로 참조 블록의 상위 비트와 일치하는 영상 블록의 상위 비트를 제외한 잔여 비트의 정보를 포함한다.
적색 압축 정보 필드(1040R)는 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)를 포함하고, 녹색 압축 정보 필드(1040G)는 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)를 포함하고, 청색 압축 정보 필드(1040G)는 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)를 포함한다. 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)가 포함하는 4개의 압축 정보 서브필드(rR1-rR4, rG1-rG4, rB1-rB4)는 영상 블록의 4개의 화소에 대응된다. 이하 설명의 편의를 위해, 압축 정보 서브필드(rR1, rG1, rB1)는 영상 블록의 첫 번째 행 및 첫 번째 열(1, 1)의 화소에 대응하고, 압축 정보 서브필드(rR2, rG2, rB2)는 영상 블록의 첫 번째 행 및 두 번째 열(1, 2)의 화소에 대응하고, 압축 정보 서브필드(rR3, rG3, rB3)는 영상 블록의 두 번째 행 및 첫 번째 열(2, 1)의 화소에 대응하고, 압축 정보 서브필드(rR4, rG4, rB4)는 영상 블록의 두 번째 행 및 두 번째 열(2, 2)의 화소에 대응한다고 가정한다.
적색 압축 정보 필드(1040R)는 서브모드 지시자(1020)가 지시하는 서브모드를 기반으로 적색 영상 블록에서 참조 적색 영상 블록의 상위 비트와 일치하는 상위 비트를 제외한 적색 잔여 비트의 정보를 포함하고, 녹색 압축 정보 필드(1040G)는 서브모드 지시자(1020)가 지시하는 서브모드를 기반으로 녹색 영상 블록에서 참조 녹색 영상 블록의 상위 비트와 일치하는 상위 비트를 제외한 녹색 잔여 비트의 정보를 포함하고, 청색 압축 정보 필드(1040B)는 서브모드 지시자(1020)가 지시하는 서브모드를 기반으로 청색 영상 블록에서 참조 청색 영상 블록의 상위 비트와 일치하는 상위 비트를 제외한 청색 잔여 비트의 정보를 포함한다.
삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)의 크기(x, y, z)는 가변 비트 할당 지시자(1031, 1032)에 의해 결정된다. 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)의 총 크기는 24비트일 수 있다.
이와 같이, 96(=3*8*4)비트의 영상 블록의 삼원색 정보는 34비트의 압축 영상 데이터(1000)로 압축될 수 있다.
다음 표는 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계에 의해 결정되는 가변 비트 할당 지시자[Ind1(1031), Ind2(1032)] 및 가변 비트 할당 지시자[Ind1(1031), Ind2(1032)]에 의해 결정되는 삼원색 압축 정보 필드[rR(1040R), rG(1040G), rB(1040B)]의 크기의 예를 나타낸다. 이때, 기준 화소의 적색 정보(R), 녹색 정보(G) 및 청색 정보(B)는 각각 8비트로 표현되고, 0부터 255까지의 256계조 중 하나의 계조를 지시한다.
RGB 대소 관계 Ind1 Ind2 rR rG rB
rR1 rR2 rR3 rR4 rG1 rG2 rG3 rG4 rB1 rB2 rB3
R>B>G, R-G>100 0b1 0b000 4 4 4 4 0 0 0 0 2 2 2
G>R>B, G-B>100 0b1 0b001 2 2 2 2 4 4 4 4 0 0 0
B>G>R, B-R>100 0b1 0b010 0 0 0 0 2 2 2 2 4 4 4
|B-R|<=20, G<50 0b1 0b011 3 3 3 3 0 0 0 0 3 3 3
|R-G|<=20, B<50 0b1 0b100 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 0
|G-B|<=20, R<50 0b1 0b101 0 0 0 0 3 3 3 3 3 3 3
R>150, G<20, B<20 0b1 0b110 5 5 5 5 1 1 1 1 0 0 0
G>150, R<20, B<20 0b1 0b111 1 1 1 1 5 5 5 5 0 0 0
나머지 0b0 - 2 2 2 2 3 3 3 2 2 2 2
표 1은 예시일 뿐이며, 가변 비트 할당 지시자(1031, 1032)와 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)의 크기 관계는 기준 화소의 적색 정보(R), 녹색 정보(G) 및 청색 정보(B)의 대소 관계에 따라 다양한 방식으로 정해질 수 있다. 또한, 표 1의 RGB 대소 관계에서의 상수들은 설명의 편의를 위한 예시에 불과하다.
다음, 표 1 및 도 9 내지 도 20을 참조하여, 압축 영상 데이터(1000)의 가변 비트 할당 지시자(1031, 1032)에 의해 결정되는 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)의 크기의 예를 설명한다.
도 9 내지 도 20은 표 1이 적용된 가변 비트 할당 지시자와 삼원색 압축 정보 필드 크기의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 19는 압축 영상 데이터(1000)의 제1 지시자(1031)가 '0b1'인 경우로, 제2 지시자(1032)는 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)에 할당되는 가변 비트의 크기를 지시한다.
도 9를 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b000'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 4비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 0비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 4비트이다. 표 1을 참조하면, 기준 화소의 삼원색 정보는 적색 정보(R), 청색 정보(B), 녹색 정보(G) 순서로 작아지고, 삼원색 정보 중 가장 큰 적색 정보(R)와 가장 작은 녹색 정보(G)의 크기 차이는 소정값보다 크다. 여기서, 소정값은 100일 수 있다.
도 10 내지 도 12는 도 9의 압축 영상 데이터(1000)에서 서브모드 지시자(1020)가 서브모드 0을 지시하는 경우, 압축 영상 데이터(1000)로부터 복원된 적색 영상 블록(R), 복원된 녹색 영상 블록(G) 및 복원된 청색 영상 블록(B)을 나타낸다.
서브모드 0이므로, 영상 블록의 상위 3비트는 참조 블록의 상위 3비트와 일치한다. 따라서, 서브모드 지시자(1020)를 통해 영상 블록의 상위 3비트가 복원된다. 영상 블록의 상위 3비트를 제외한 나머지 5비트는 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)에 의해 복원된다.
삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)가 포함하는 4개의 압축 정보 서브필드(rR1-rR4, rG1-rG4, rB1-rB4)가 다음 수학식과 같은 값을 갖는 경우, 도 10 내지 도 12와 같이 영상 블록이 복원될 수 있다.
[수학식 1]
rR1[4비트]=r1(4)r1(3)r1(2)r1(1)
rR2[4비트]=r2(4)r2(3)r2(2)r2(1)
rR3[4비트]=r3(4)r3(3)r3(2)r3(1)
rR4[4비트]=r4(4)r4(3)r4(2)r4(1)
rB1[2비트]=b1(4)b1(3)
rB2[2비트]=b2(4)b2(3)
rB3[2비트]=b3(4)b3(3)
rB4[2비트]=b4(4)b4(3)
수학식 1 및 도 10을 참조하면, 적색 영상 블록은 각 화소마다 8비트 중 상위 7비트가 복원될 수 있고, 녹색 영상 블록은 각 화소마다 8비트 중 상위 3비트가 복원될 수 있고, 청색 영상 블록은 각 화소마다 8비트 중 상위 5비트가 복원될 수 있다.
다른 서브모드의 경우에도 동일한 방식으로 압축 영상 데이터(1000)로부터 영상 블록이 복원될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b001'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 2비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 4비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 0비트이다. 표 1을 참조하면, 기준 화소의 삼원색 정보는 녹색 정보(G), 적색 정보(R), 청색 정보(B) 순서로 작아지고, 삼원색 정보 중 가장 큰 녹색 정보(G)와 가장 작은 청색 정보(B)의 크기 차이는 소정값보다 크다. 여기서, 소정값은 100일 수 있다.
도 14를 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b010'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 0비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 2비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 4비트이다. 표 1을 참조하면, 기준 화소의 삼원색 정보는 청색 정보(B), 녹색 정보(G), 적색 정보(R) 순서로 작아지고, 삼원색 정보 중 가장 큰 청색 정보(B)와 가장 작은 적색 정보(R)의 크기 차이는 소정값보다 크다. 여기서, 소정값은 100일 수 있다.
즉, 도 9, 도 13 및 도 14의 경우와 같이, 삼원색 정보의 크기가 모두 다르고, 최대 색 정보와 최소 색 정보 사이의 크기 차이가 소정값(예를 들어, 100)보다 큰 경우에는, 최대 색 정보의 압축 정보 서브필드에 4비트, 최소 색 정보의 압축 정보 서브필드에 0비트, 중간 색 정보의 압축 정보 서브필드에 2비트를 할당할 수 있다.
도 15를 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b011'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 3비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 0비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 3비트이다. 표 1을 참조하면, 기준 화소의 삼원색 정보 중 청색 정보(B)와 적색 정보(R)의 크기 차이는 제1 소정값 이하이고, 나머지 녹색 정보(G)는 제2 소정값보다 작다. 여기서, 제1 소정값은 20이고, 제2 소정값은 50일 수 있다.
도 16을 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b100'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 3비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 3비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 0비트이다. 표 1을 참조하면, 기준 화소의 삼원색 정보 중 적색 정보(R)와 녹색 정보(G)의 크기 차이는 제1 소정값 이하이고, 나머지 청색 정보(B)는 제2 소정값보다 작다. 여기서, 제1 소정값은 20이고, 제2 소정값은 50일 수 있다.
도 17을 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b101'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 0비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 3비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 3비트이다. 표 1을 참조하면, 기준 화소의 삼원색 정보 중 녹색 정보(G)와 청색 정보(B)의 크기 차이는 제1 소정값 이하이고, 나머지 적색 정보(R)는 제2 소정값보다 작다. 여기서, 제1 소정값은 20이고, 제2 소정값은 50일 수 있다.
즉, 도 15 내지 도 17의 경우와 같이, 삼원색 정보 중 2개의 색 정보의 크기 차이는 제1 소정값(예를 들어, 20) 이하이고, 나머지 색 정보의 크기는 제2 소정값(예를 들어, 50)보다 작은 경우에는, 2개의 색 정보의 압축 정보 서브필드에 3비트, 나머지 색 정보의 압축 정보 서브필드에 0비트를 할당할 수 있다.
도 18을 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b110'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 5비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 1비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 0비트이다. 표 1을 참조하면, 삼원색 정보 중 가장 큰 적색 정보(R)의 크기는 제1 소정값보다 크고, 나머지 2개의 색 정보인 녹색 정보(G) 및 청색 정보(B)는 각각 제2 소정값보다 작다. 여기서, 제1 소정값은 150이고, 제2 소정값은 20일 수 있다.
도 19를 참조하면, 제2 지시자(1032)가 '0b111'이고, 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 1비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 5비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 0비트이다. 표 1을 참조하면, 삼원색 정보 중 가장 큰 녹색 정보(G)의 크기는 제1 소정값보다 크고, 나머지 2개의 색 정보인 적색 정보(R) 및 청색 정보(B)는 각각 제2 소정값보다 작다. 여기서, 제1 소정값은 150이고, 제2 소정값은 20일 수 있다.
도 20은 압축 영상 데이터(1000)의 제1 지시자(1031)가 '0b0'인 경우로, 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)에 할당되는 비트의 크기는 고정된다. 또한, 압축 영상 데이터(1000)는 제2 지시자(1032)를 포함하지 않는다. 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 2비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 3비트, 3비트, 3비트 및 2비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 2비트이다. 표 1을 참조하면, 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계가 제2 지시자[Ind2(1032)]가 지시할 수 있는 8가지 경우에 대응하지 않는 모든 경우에 제1 지시자(1031)가 '0b0'으로 하고, 삼원색 압축 정보 필드(1040R, 1040G, 1040B)의 크기는 고정 비트로 할당할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예와 달리 압축 모드가 PCM 모드인 압축 영상 데이터의 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 언제나 고정 비트로 할당하는 경우이다.
도 21을 참조하면, 압축 영상 데이터는 모드 지시자(10), 서브모드 지시자(20) 및 적색 압축 정보 필드(40R), 녹색 압축 정보 필드(40G) 및 청색 압축 정보 필드(40B)를 포함한다. 도 21의 압축 영상 데이터는 가변 비트 할당 지시자를 포함하지 않는다. 4개의 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)는 각각 2비트이고, 4개의 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)는 각각 3비트이고, 4개의 청색 압축 정보 서브필드(rB1, rB2, rB3, rB4)는 각각 2비트이다.
그런데, 적색 정보(R)가 255, 녹색 정보(G)가 1, 청색 정보(B)가 3인 경우와 같이, 삼원색 정보 사이의 크기 차이가 큰 경우, 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 언제나 고정 비트로 할당하면 오류가 커질 수 있다.
녹색 정보(G)가 1인 경우, 녹색 정보(G)를 표현하기 위해서는 1비트만 할당하면 된다. 그러나 계조 0이나 계조 1은 육안으로 구별하기 어렵기 때문에 녹색 압축 정보 서브필드(rG1, rG2, rG3, rG4)에 할당된 비트를 적색 압축 정보 서브필드(rR1, rR2, rR3, rR4)에 더 할당할 경우 오류를 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따라 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 기반으로 압축 영상 데이터의 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 가변 비트로 할당할 경우, 압축률을 유지하면서도 오류를 줄일 수 있다.
도 22는 실험 이미지의 예를 나타내고, 도 23은 도 22의 실험 이미지의 영상 블록마다의 서브모드를 나타낸 것이다.
도 23을 참조하면, 서브모드 0은 적색, 서브모드 1은 녹색, 서브모드 2는 청색, 서브모드 3은 노란색으로 표시하였다.
도 24는 실험 이미지에 도 21과 같이 압축 영상 데이터의 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 고정 비트로 할당하는 경우의 PSNR(peak signal to noise ratio) 및 본 발명의 실시예에 따라 가변 비트로 할당하는 경우의 PSNR을 나타낸다.
도 24를 참조하면, x축은 10개의 실험 이미지를 지시하고, y축은 PSNR(dB)을 지시한다.
다음 표는 도 24의 10개의 실험 이미지에 대해 가변 비트를 할당하는 경우의 PSNR과 고정 비트를 할당하는 경우의 PSNR을 나타낸다.
　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
고정 27.3099 27.1603 32.5226 36.9688 30.3769 23.5437 14.9052 29.6226 23.9388 32.3248
가변 27.8522 27.2568 32.9981 36.4486 31.0054 24.9154 14.9846 29.9554 24.1159 33.1682
표 2 및 도 24를 참조하면, 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 고정 비트로 할당하는 경우보다 가변 비트를 할당하는 경우에 PSNR이 향상됨을 확인할 수 있다. 10개의 실험 이미지에 대해 PSNR의 평균 향상 정도는 0.4dB 정도이다.
이와 같이, 본 발명의 실시에에 따르면, 오류를 줄일 수 있는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 기반으로 압축 영상 데이터의 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 가변 비트로 할당할 경우, 압축률을 유지하면서도 오류를 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
60: 영상 압축 장치
61: 모드 코딩부
62: 모드 결정부
63: 엔트로피 코딩부
110: 서브모드 결정부
120: 가변 비트 할당부
130: 코딩부
1000: 영상 압축 데이터
1010, 10: 모드 지시자
1020, 20: 서브모드 지시자
1031, 1032: 가변 비트 할당 지시자
1040R, 1040G, 1040B: 압축 정보 필드

Claims (20)

  1. 영상 블록의 서브모드를 결정하는 서브모드 결정부;
    상기 영상 블록 내 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 기반으로 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 결정하는 가변 비트 결정부; 및
    상기 서브모드 및 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기에 따라 상기 영상 블록을 코딩하여 압축 영상 데이터를 생성하는 코딩부를 포함하고,
    상기 서브모드는 상기 영상 블록의 상위 비트와 참조 블록의 상위 비트 사이의 일치 정도를 지시하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 압축 영상 데이터는 상기 서브모드를 지시하는 서브모드 지시자, 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 지시하는 가변 비트 할당 지시자 및 상기 삼원색 압축 정보 필드를 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 가변 비트 할당 지시자는 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기가 가변 비트로 할당되는지 여부를 지시하는 제1 지시자를 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 지시자가 가변 비트 할당을 지시하지 않는 경우,
    상기 삼원색 압축 정보 필드에 할당되는 비트의 크기는 고정되는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 지시자가 가변 비트 할당을 지시하는 경우,
    상기 가변 비트 할당 지시자는 상기 삼원색 압축 정보 필드에 할당되는 가변 비트의 크기를 지시하는 제2 지시자를 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 지시자는 복수의 경우 중 하나의 경우를 지시하고, 상기 복수의 경우는 각각 상기 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 특정 대소 관계에 대응되는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계가 상기 복수의 경우에 대응하지 않는 경우,
    상기 제1 지시자는 가변 비트 할당을 지시하지 않는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 압축 영상 데이터는 압축 모드가 PCM(pulse code modulation) 모드임을 지시하는 모드 지시자를 더 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 압축 모드가 PCM 모드임을 결정하는 모드 결정부를 더 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 삼원색 압축 정보 필드는 상기 서브모드를 기반으로 상기 참조 블록의 상위 비트와 일치하는 상기 영상 블록의 상위 비트를 제외한 잔여 비트의 정보를 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 영상 블록은 적색 영상 블록, 녹색 영상 블록 및 청색 영상 블록을 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 영상 블록의 크기는 2*2인 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 액정 표시 장치인 표시 장치를 위한 영상 압축 장치.
  14. 영상 블록의 서브모드를 결정하는 단계;
    상기 영상 블록 내 기준 화소의 삼원색 정보 사이의 대소 관계를 비교하여 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 결정하는 단계; 및
    상기 서브모드 및 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기에 따라 상기 영상 블록을 코딩하여 압축 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 서브모드는 상기 영상 블록의 상위 비트와 참조 블록의 상위 비트 사이의 일치 정도를 지시하는 표시 장치를 위한 영상 압축 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 압축 영상 데이터를 생성하는 단계에서,
    상기 압축 영상 데이터는 상기 서브모드를 지시하는 서브모드 지시자, 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기를 지시하는 가변 비트 할당 지시자 및 상기 삼원색 압축 정보 필드를 포함하도록 생성되는 표시 장치를 위한 영상 압축 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 삼원색 압축 정보 필드는 상기 서브모드를 기반으로 상기 참조 블록의 상위 비트와 일치하는 상기 영상 블록의 상위 비트를 제외한 잔여 비트의 정보를 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 가변 비트 할당 지시자는 상기 삼원색 압축 정보 필드의 크기가 가변 비트로 할당되는지 여부를 지시하는 제1 지시자를 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 지시자가 가변 비트 할당을 지시하지 않는 경우,
    상기 삼원색 압축 정보 필드에 할당되는 비트의 크기는 고정되는 표시 장치를 위한 영상 압축 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 지시자가 가변 비트 할당을 지시하는 경우,
    상기 가변 비트 할당 지시자는 상기 삼원색 압축 정보 필드에 할당되는 가변 비트의 크기를 지시하는 제2 지시자를 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 방법.
  20. 제14항에서,
    상기 압축 영상 데이터는 압축 모드가 PCM 모드임을 결정하는 단계를 더 포함하는 표시 장치를 위한 영상 압축 방법.
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