KR102071459B1 - 부호화 장치 및 부호화 방법 - Google Patents

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Abstract

부호화 장치 및 부호화 방법이 개시된다. 이 부호화 장치는, 부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들을 순차적으로 부호화하는 부호화부와, 부호화부에 의한 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 부호화 데이터의 크기의 누적값인 누적 부호량을 산출하는 누적 부호량 산출부와, 누적 부호량과 문턱 값의 관계를 판정하는 판정부를 구비한다. 가역·가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에, 판정부에 의해 누적 부호량이 문턱 값보다 크다고 판정된 경우에, 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역·동일길이 부호화에 의한 부호화를 행한다.

Description

부호화 장치 및 부호화 방법{Encoding apparatus and encoding method}
본 발명은, 부호화 장치 및 부호화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 영상 데이터 등의 압축을 위한 부호화 장치 및 부호화 방법에 관한 것이다.
종래 영상의 부호화 기술로서는 여러 가지 기술이 개시되어 있다. 예를 들어, 영상의 부호화 기술로서 가역 부호화가 존재하는데, 가역 부호화에서는 가변길이 부호화를 이용하는 것이 일반적이다. 그러나, 가변길이 부호화를 이용한 경우에는, 부호화 후의 데이터 양이 부호화 전의 데이터 양보다 증가될 가능성이 있다. 그래서, 가변길이 부호화에 따른 데이터 양의 증가에 대처하기 위해 여러 가지 기술이 개시되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 가역 부호화에 의한 압축률이 목표 압축률을 만족시키도록 하기 위해, 가역 부호화("무손실(lossless) 부호화"라고도 함)와 비가역 부호화("손실(lossy) 부호화"라고도 함)의 사이에서 부호화 방식을 전환하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 예를 들어, 특허문헌 2에는, 가변길이 부호화에 의한 부호화 후의 데이터 양이 부호화 전의 데이터 양을 넘지 않는 경우에는 부호화 후의 데이터를 출력하지만, 가변길이 부호화에 의한 부호화 후의 데이터 양이 부호화 전의 데이터 양을 넘는 경우에는 부호화 전의 데이터를 출력하는 기술이 개시되어 있다.
하지만, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 데이터를 실제로 부호화하여 부호화 후의 데이터 양에 따라 그 데이터에 대하여 적용하는 부호화 방식을 판단할 필요가 있기 때문에, 부호화 후의 데이터를 유지하는 버퍼가 필요하게 되어 회로 규모가 커져 버린다. 또한, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 블록 단위로 처리가 이루어지기 때문에 부호화 및 복호화를 위하여 많은 라인 메모리들이 필요하게 된다. 또한, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 복잡한 연산이 필요하기 때문에 회로 규모가 커져 버린다.
또한, 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 데이터를 실제로 부호화하여 부호화 후의 데이터 양에 따라 그 데이터에 대하여 부호화 후의 데이터를 출력하는지를 판단할 필요가 있기 때문에, 부호화 후의 데이터를 유지하는 버퍼가 필요하게 되어 회로 규모가 커져 버린다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 부호화 전의 데이터를 출력한 경우에는 데이터 양을 줄일 수는 없다.
일본 특허공개 제2006-303690호 공보 일본 특허공개 제2008-124969호 공보
본 발명의 실시예는, 회로 규모의 확대를 억제하면서 부호화 후의 데이터 양 및 화질 열화의 정도를 억제할 수 있는 부호화 장치 및 부호화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 부호화부, 누적 부호량 산출부, 및 판정부를 포함한 부호화 장치가 제공될 수 있다.
상기 부호화부는 부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들을 순차적으로 부호화한다.
상기 누적 부호량 산출부는, 상기 부호화부에 의한 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 부호화 데이터의 크기의 누적값인 누적 부호량을 산출한다.
상기 판정부는 상기 누적 부호량과 문턱 값의 관계를 판정한다.
여기에서 상기 부호화부는,
가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 크다고 판정된 경우, 상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의한 부호화를 수행한다.
이러한 구성에 의하면, 누적 부호량이 문턱 값을 초과한 경우, 부호화를 수행한 영역의 다음 영역에 대한 부호화를 가역ㆍ가변길이 부호화에서 비가역ㆍ동일길이 부호화로 변경된다. 따라서, 부호화를 행한 영역의 다음 영역에 대한 부호화 방식만 변경되므로, 부호화 후의 데이터를 유지하는 버퍼가 필요 없고, 상대적으로 작은 회로 규모에 의하여 적절한 부호화가 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 부호화부는,
가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 크지 않다고 판정된 경우,
상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화에 의한 부호화를 계속 수행한다.
따라서, 부호화 후의 데이터 양이 상기 문턱 값보다 크지 않은 동안에 화질이 열화되지 않고 적절히 유지될 수 있다.
바람직하게는, 상기 부호화부는,
비가역ㆍ동일길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 적다고 판정된 경우,
상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화에 의한 부호화를 수행한다.
따라서, 부호화 후의 데이터 양이 상기 문턱 값을 넘지 않는 동안에 화질이 열화되지 않고 적절히 유지될 수 있다.
바람직하게는, 상기 부호화부는,
비가역ㆍ동일길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 적지 않다고 판정된 경우,
상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의한 부호화를 계속 수행한다.
따라서, 부호화 후의 데이터 양이 상기 문턱 값보다 적지 않은 동안에 부호화 후의 데이터 양의 증가가 억제될 수 있다.
바람직하게는, 상기 부호화부는, 상기 부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들에 대한 부호화를 시작함에 있어서, 상기 부호화 대상 데이터의 선두 영역에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화를 수행한다. 이러한 구성에 의하면, 부호화를 시작하고 나서 부호화 후의 데이터 양이 문턱 값보다 커질 때까지, 화질이 열화되지 않고 적절히 유지될 수 있다.
바람직하게는, 상기 판정부는, 각 영역에 대한 부호화가 종료될 때마다 상기 누적 부호량과 상기 문턱 값의 관계를 판정한다. 이러한 구성에 의하면, 부호화 대상 데이터를 구성하는 영역 단위로 다음 영역에 대한 부호화의 방식을 판단할 수 있기 때문에, 부호화 후의 데이터 양 및 화질 열화의 정도를 억제하기 위한 동작을 정밀하게 행할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면,
부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들을 순차적으로 부호화하는 단계,
부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 부호화 데이터의 크기의 누적값인 누적 부호량을 산출하는 단계,
상기 누적 부호량과 문턱 값의 관계를 판정하는 단계를 포함하고,
가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 행해지고 있을 때에 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 크다고 판정된 경우,
부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의한 부호화를 수행한다.
이러한 방법에 의하면, 누적 부호량이 문턱 값을 초과한 경우, 부호화를 수행한 영역의 다음 영역에 대한 부호화를 가역ㆍ가변길이 부호화에서 비가역ㆍ동일길이 부호화로 변경된다. 따라서, 부호화를 행한 영역의 다음 영역에 대한 부호화 방식만 변경되므로, 부호화 후의 데이터를 유지하는 버퍼가 필요 없고, 상대적으로 작은 회로 규모에 의하여 적절한 부호화가 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 회로 규모의 확대를 억제하면서 부호화 후의 데이터 양 및 화질 열화의 정도를 억제하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 부호화 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2 내지 5는 도 1의 부호화 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 도 1의 부호화 장치의 동작의 흐름을 보여주는 흐름도이다.
하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대하여 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 부호화 장치(10)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 부호화 장치(10)는 차분 산출부(110), 제1 선택부(120), 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130), 가역ㆍ가변길이 부호화부(140), 누적 부호량 산출부(150), 판정부(160), 제2 선택부(170) 및 기억부(180)를 포함하고 있다. 부호화 장치(10)에는 영상을 구성하는 복수의 화소 데이터가 순차적으로 입력된다.
차분 산출부(110)는, 입력된 화소 데이터와 해당 화소의 인접 화소 데이터의 차분 값을 산출한다. 화소 데이터는 화소가 갖는 데이터(예를 들어, 화소값)이다. 이하에서는, 인접 화소 데이터가 입력된 화소 데이터의 하나 전의 화소 데이터라고 하여 설명을 계속하지만, 인접 화소 데이터는 입력된 화소 데이터에 대하여 어떤 방향으로 인접하는 화소 데이터일 수도 있다. 차분 산출부(110)에 의해 산출된 차분 값은 순차적으로 제1 선택부(120)에 출력된다.
제1 선택부(120)는, 판정부(160)로부터 출력되는 판정 결과에 기초하여 차분 산출부(110)에 의해 산출된 차분 값을 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 또는 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 대하여 선택적으로 출력한다. 또한, 여기에서는 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 및 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)를 배타적으로 동작시키기 위해 제1 선택부(120)가 설치되어 있지만, 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 및 가역ㆍ가변길이를 병렬적으로 동작시키는 경우에는 제1 선택부(120)가 설치되지 않을 수도 있다.
비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)는, 양자화부(131) 및 동일길이 부호화부(132)를 구비하고 있고, 입력되는 각 차분 값에 대하여 비가역이면서 동일길이의 부호화를 행한다.
양자화부(131)는 차분 값을 그 차분 값의 비트 수보다 적은 비트 수의 데이터로 양자화한다.
동일길이 부호화부(132)는, 양자화부(131)에 의해 양자화된 데이터에 대하여 동일길이 부호를 할당함으로써, 양자화된 데이터를 부호화한다. 동일길이 부호화부(132)는 부호화한 데이터를 제2 선택부(170)에 출력한다.
가역ㆍ가변길이 부호화부(140)는, 가변길이 부호화부(141)를 구비하고, 입력되는 각 차분 값에 대하여 가역이면서 가변길이의 부호화를 행한다. 가변길이 부호화부(141)는 차분 값에 대하여 가변길이 부호(예를 들어, 허프만 부호 등)를 할당함으로써 차분 값을 부호화한다. 가변길이 부호화부(141)는, 부호화한 데이터를 제2 선택부(170)에 출력한다.
비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 및 가역ㆍ가변길이 부호화부(140) 각각은 부호화부에 포함된다. 여기에서는, 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 및 가역ㆍ가변길이 부호화부(140) 각각에 의한 부호화는 상기 차분 값에 대하여 수행되지만, 부호화 대상은 인접 데이터와의 차분 값과 다른 대상일 수도 있다. 물론, 데이터 분포에 치우침이 있는 데이터를 부여하는 것이 본 실시예에서 바람직하다.
또한, 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 및 가역ㆍ가변길이 부호화부(140) 각각에 의한 부호화는 영상을 구성하는 복수의 영역들 단위로 수행된다. 이하에서는 영상을 구성하는 라인(예를 들어, 영상을 구성하는 수평 방향의 라인)을 영역의 예로서 사용하여 설명을 하는데, 영역은 다양한 방식으로써 구획될 수 되고, 영역의 크기나 영역의 위치는 특별히 한정되지 않는다.
제2 선택부(170)는, 판정부(160)로부터 출력되는 판정 결과에 기초하여, 비비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 또는 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)로부터 입력된 부호화 데이터를 선택적으로 출력한다. 즉, 제2 선택부(170)는, 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 또는 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)의 선택을 제1 선택부(120)에 의한 선택에 따라 수행한다. 제2 선택부(170)에 의해 출력된 부호화 데이터는 누적 부호량 산출부(150) 및 기억부(180)에 출력된다.
누적 부호량 산출부(150)는, 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130) 또는 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 라인들의 부호화 데이터의 크기의 누적값인 누적 부호량을 산출한다. 예를 들어, 누적 부호량 산출부(150)는, 제2 선택부(170)로부터 제j+1 라인의 부호화 데이터가 입력된 경우, 이 제j+1 라인의 부호화 데이터의 크기를 제1 라인부터 제j 라인까지의 부호화 데이터의 크기의 누적값에 가산하면 된다. 또한, 이하에서는, 부호화된 데이터(부호화 데이터)의 크기가 부호량으로 명명될 것이다.
판정부(160)는 누적 부호량과 문턱 값의 관계를 판정한다. 여기에서, 예를 들어 제1 라인의 부호량에 대한 판정에 사용되는 문턱 값을 T1이라고 하면, 제j 라인의 부호량에 대한 판정에 사용되는 문턱 값은 T1에 j를 곱한 값으로 할 수 있다. 이 경우에 이용되는 문턱 값은 상한 누적 부호량에 상당한다. 그러나, 예를 들어, 판정부(160)는 누적 부호량 대신에 하나 또는 복수의 라인의 부호량의 평균값인 평균 부호량을 이용해도 된다. 이 경우에 이용되는 문턱 값은 상한 평균 부호량에 상당한다.
판정부(160)에 의한 판정이 이루어지는 주기는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 1 라인에 대한 부호화가 행해질 때마다 판정이 이루어질 수 있고, 0.5 라인 또는 2 라인들에 대한 부호화가 행해질 때마다 판정이 이루어질 수도 있다. 판정부(160)에 의해 출력된 판정 결과는 제1 선택부(120), 제2 선택부(170) 및 기억부(180)에 출력된다. 또한, 이하에서는 문턱 값의 예로서 상한 누적 부호량이 이용되어 설명된다.
기억부(180)는, 판정부(160)로부터 입력된 판정 결과 및 제2 선택부(170)로부터 입력된 부호화 데이터를 관련지어 라인마다 기억할 수 있다. 기억부(180)의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 디램(DRAM : Dynamic Random Access Memory)일 수 있고, 다른 기억 매체일 수도 있다. 기억부(180)에 의해 기억된 부호화 데이터는, 예를 들어 도시되지 않은 복호화(decoding) 장치에 의해 복호화될 수 있다. 복호화하는 경우, 판정 결과에 따른 복호 방식으로 부호화 데이터를 라인마다 복호화하면 된다.
이하에서는 부호화 장치(10)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2 내지 5는 본 실시예에 관한 부호화 장치(10)의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 2에는 제1 라인에 대하여 이루어지는 부호화의 예에 대하여 나타나 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 라인에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 의하여 가역ㆍ가변길이 부호화가 수행된다. 상한 누적 부호량은 부호화 전의 데이터 양과 같이 설정되어도 되지만, 부호화 전의 데이터 양과 다른 데이터 양으로 설정되어도 된다. 예를 들어, 12 비트들(bits)의 화소 데이터가 적용되고 2,048 개의 화소들에 의해 1 라인이 구성되어 있는 경우, 12 × 2,048 = 24,576 비트들(bits)이 1 라인에 대한 상한 누적 부호량으로서 설정되어도 된다.
여기에서, 가역ㆍ가변길이 부호화에 의하여 부호화가 행해졌을 때, 판정부(160)에 의해 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 크지 않다고 판정된 경우에는, 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화가 계속된다. 도 2에 도시된 예에서는, 제1 라인에 대한 부호화가 이루어진 후의 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 크지 않기 때문에, 제2 라인에 대하여 계속해서 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화가 수행된다.
이후, j-1(j는 정수) 라인까지 부호화가 끝난 시점에서 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 크지 않은 경우, 제j 라인에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화가 수행된다.
도 3은 제j 라인에 대하여 이루어지는 부호화의 예를 보여준다.
여기에서, 가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 행해졌을 때에 판정부(160)에 의해 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 크다고 판정된 경우, 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의한 부호화가 수행된다. 도 3에 도시된 예에서는, 제j 라인에 대한 부호화가 이루어진 후의 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 초과하고 있기 때문에, 제j+1 라인에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의한 부호화가 이루어진다.
비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의한 부호화에서는, 부호화 전의 데이터가 압축되기 때문에(예를 들어, 12 비트들(bits)의 데이터가 10 비트들(bits)의 데이터로 압축되기 때문에), 어떤 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 초과하지 않게 된다.
도 4는 제j+1 라인에 대하여 이루어지는 부호화의 예를 보여준다.
여기에서, 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의해 부호화가 행해졌을 때, 판정부(160)에 의해 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 적지 않다고 판정된 경우, 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의한 부호화가 계속된다. 도 4에 도시된 예에서는, 제j+1 라인에 대한 부호화가 이루어진 후의 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 적지 않기 때문에, 제j+2 라인에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의하여 부호화가 수행된다.
이후, k-1(k는 정수) 라인까지 부호화가 끝난 시점에서 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 적지 않은 경우, 제j+1 라인부터 제k 라인까지에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의한 부호화가 이루어진다.
도 5는 제k 라인에 대하여 이루어지는 부호화의 예를 보여준다.
여기에서, 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의하여 부호화가 수행되었을 때에 판정부(160)에 의해 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 적다고 판정된 경우, 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화가 행해진다. 도 5에 도시된 예에서는, 제k 라인에 대한 부호화가 이루어진 후의 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 초과하지 않기 때문에, 제k+1 라인에 대하여 가역·가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화가 이루어진다.
가역·가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화에서는, 부호화 전의 데이터가 증가될 가능성이 있기 때문에, 어떤 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 초과할 가능성이 있다. 그 경우에는, 도 3을 이용하여 설명한 바와 같이, 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의한 부호화가 행해지면 된다.
이상 설명된 바와 같이, 본 실시예의 부호화 장치(10)는, 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 넘는 것을 일시적으로 허용한다. 그러나, 본 실시예의 부호화 장치(10)는, 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 넘는 시점에서 비가역ㆍ동일길이 부호화를 다음 라인에 적용함으로써, 누적 부호량을 상한 누적 부호량 이하로 낮추는 것이 가능하다.
도 6은 부호화 장치(10)의 동작의 흐름을 도시한 흐름도이다. 부호화 장치(10)의 동작은, 누적 부호량이 초기화되고 상한 누적 부호량으로 값이 설정된 상태에서 시작된다. 우선, 제1 선택부(120)는 선두 라인의 화소 데이터를 가역·가변길이 부호화부(140)에 출력한다. 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)는 입력된 라인의 화소 데이터에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화를 행하고(단계 S1), 누적 부호량 산출부(150)는 가역·가변길이 부호화가 이루어진 데이터의 부호량을 누적 부호량에 가산한다(단계 S2).
가역·가변길이 부호화부(140)는, 해당 라인에 대한 가역ㆍ가변길이 부호화가 종료되지 않은 경우(단계 S3에서 "아니오"의 경우), 단계 S1로 되돌아가 해당 라인에 대한 가역ㆍ가변길이 부호화를 계속 수행한다(단계 S1). 한편, 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)는, 해당 라인에 대한 가역ㆍ가변길이 부호화가 종료된 경우(단계 S3에서 "예"의 경우), 동작을 단계 S4로 이행시킨다.
이어서, 판정부(160)는 누적 부호량과 상한 누적 부호량의 관계를 판정한다(단계 S4). 여기에서, 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 크지 않다고 판정부(160)에 의해 판정된 경우(단계 S4에서 "아니오"의 경우), 다음 라인에 대해서도 가역ㆍ가변길이 부호화가 계속되지만(단계 S1), 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 크다고 판정부(160)에 의해 판정된 경우에(단계 S4에서 "예"의 경우), 다음 라인에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)에 의한 부호화가 행해진다(단계 S5). 누적 부호량 산출부(150)는, 비가역ㆍ동일길이 부호화가 이루어진 데이터의 부호량을 누적 부호량에 가산한다(단계 S6).
비가역·동일길이 부호화부(130)는, 해당 라인에 대한 비가역ㆍ동일길이 부호화가 종료되지 않은 경우(단계 S7에서 "아니오"의 경우), 단계 S5로 되돌아가 해당 라인에 대한 비가역ㆍ동일길이 부호화를 계속한다(단계 S5). 한편, 비가역ㆍ동일길이 부호화부(130)는, 해당 라인에 대한 비가역ㆍ동일길이 부호화가 종료된 경우(단계 S7에서 "예"의 경우), 동작을 단계 S8로 이행시킨다.
이어서, 판정부(160)는 누적 부호량과 상한 누적 부호량의 관계를 판정한다(단계 S8). 여기에서, 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 적지 않다고 판정부(160)에 의해 판정된 경우(단계 S8에서 "아니오"의 경우), 다음 라인에 대해서도 비가역ㆍ동일길이 부호화가 계속되지만(단계 S5), 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 적다고 판정부(160)에 의해 판정된 경우(단계 S8에서 "예"의 경우), 다음 라인에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화부(140)에 의한 부호화가 수행된다(단계 S1).
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예에 관한 부호화 장치(10)는, 부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들을 순차적으로 부호화하는 부호화부와, 부호화부에 의한 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 부호화 데이터의 크기의 누적값인 누적 부호량을 산출하는 누적 부호량 산출부와, 누적 부호량과 문턱 값의 관계를 판정하는 판정부를 구비한다.
또한, 부호화부는, 가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 판정부에 의해 누적 부호량이 문턱 값보다 크다고 판정된 경우, 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의한 부호화를 행한다. 이러한 구성에 의하면, 부호화 후의 데이터를 유지하는 버퍼가 필요 없기 때문에, 회로 규모의 확대를 억제하면서 부호화 후의 데이터 양 및 화질 열화의 정도를 억제하는 것이 가능하다.
본 실시예에 관한 기술은 이미 개시되어 있는 선행 기술 문헌에 기재된 기술과는 다르다. 일본 특허 공개 제2006-303690호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 기술은, 목표 압축률을 만족시키도록 가역 부호화와 비가역 부호화의 사이에서 부호화 방식을 전환한다는 점에서 본 실시예에 관한 기술과 관련성이 있다. 그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술에 따르면, 데이터를 실제로 부호화하여 부호화 후의 데이터 양에 따라 그 데이터에 대하여 적용하는 부호화 방식을 판단할 필요가 있기 때문에, 부호화 후의 데이터를 유지하는 버퍼가 필요하게 되어 회로 규모가 커져버린다.
또한, 특허 문헌 1에 개시된 기술에 따르면, 블록 단위로 디시티(DCT : Discrete Cosine Transform) 연산을 행하기 때문에 많은 라인 메모리들(7 ~ 15 개)이 부호화 및 복호화를 위하여 필요하게 된다. 또한, 특허 문헌 1에 개시된 기술에 따르면, 디시티(DCT) 연산의 복잡함에 의하여 회로 규모도 커져버린다.
일본 특허 공개 제2008-124969호 공보(특허 문헌 2)에 개시된 기술에서는, 데이터를 실제로 부호화하여 부호화 후의 데이터 양에 따라 그 데이터에 대하여 부호화 후의 데이터를 출력하는지를 판단할 필요가 있기 때문에, 부호화 후의 데이터를 유지하는 버퍼가 필요하게 되어 회로 규모가 커져 버린다. 개시 내용에 따르면, 64 X 64 화소들에 상응하는 버퍼들이 2 개 필요하게 되고, 이 2 개의 버퍼는 4,096 화소들의 라인 메모리 2 개에 상당하다. 또한, 특허 문헌 2에 개시된 기술에서는, 부호화 전의 데이터를 출력한 경우에는 데이터 양을 줄일 수 없다.
본 실시예에 관한 기술에 따르면, 부호화 후의 데이터 양이 미리 설정된 문턱 값(예를 들어, 부호화 전의 데이터 양 이하로 설정된 값)을 넘지 않도록 가역 부호화와 비가역 부호화의 사이에서 부호화 방식을 전환하는 수법을 작은 회로 규모로 실현 가능하다. 따라서, 본 실시예에 관한 기술에 따르면, 회로 규모의 확대를 억제하면서 부호화 후의 데이터 양 및 화질 열화의 정도를 억제하는 것이 가능하다.
본 실시예에 관한 기술이 얻는 효과는, 예를 들어 이하에 나타낸 바와 같다. 우선, 제1 효과로서는, 주관 화질에 대한 영향을 최소한으로 억제하면서 상한 누적 부호량 이하로 누적 부호량을 억제하는 것이 가능하다는 점을 들 수 있다.
본 실시예에 관한 기술에서는, 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 넘지 않는 한 채용되는 부호화 방식은 가역ㆍ가변길이 부호화 방식 그대로이다. 여기에서, 누적 부호량이 상한 누적 부호량을 넘는 경우란, 예를 들어 인접 화소간의 차분 값의 빈도 분포를 취하였을 때에 차분 값이 영(0) 근방에 집중되지 않는 영상(확산을 가진 영상)으로서, 가변길이 부호 중에서 부호 길이가 긴 부호가 많이 선택되는 영상이 부호화되는 경우이다.
이러한 영상은 무늬가 크게 변화하는 영역이 넓은 영상이나 잡음을 많이 포함한 영상 등이다. 따라서, 이러한 영상에 대하여 완만한 비가역ㆍ동일길이 부호화를 수행해도 주 화질에 대한 영향이 거의 없으므로, 부호량 억제를 위해 비가역ㆍ동일길이 부호화로 전환하는 것은 합리적이다.
그래서, 본 실시예에 관한 기술에서는, 열화가 눈에 띄기 쉬운 영상에 대하여 부호화를 행하는 경우에는 가역ㆍ가변길이 부호화를 가능한 유지한다. 한편, 본 실시예에 관한 기술에서는, 열화가 가시화되지 않을 영상에 대하여 부호화를 행하는 경우, 가역ㆍ가변길이 부호화 방식에서 비가역ㆍ동일길이 부호화 방식으로 부호화 방식을 전환하여 누적 부호량을 구하고, 목표가 되는 상한 누적 부호량 이하로 누적 부호량을 억제한다. 이에 의해, 주관 화질의 유지와 부호량 제어를 동시에 실현할 수 있다.
또한, 제2 효과로서는, 상한 누적 부호량(또는 상한 평균 부호량)을 자유롭게 설정할 수 있다는 점을 들 수 있다. 예를 들어, "부호화 후의 부호량이 부호화 전의 데이터 양을 넘지 않다"는 조건을 설정하고자 하는 경우, 누적 대상 화소들의 개수에 단위 화소의 데이터 비트 수를 곱하면, 그 곱셈 결과가 상한 누적 부호량으로 설정될 수 있다. 또한, 예를 들어 단위 화소의 데이터 비트 수가 12 비트들(bit)인 경우, "부호화 후의 부호량을 평균 11 비트들(bit) 이하로 압축한다"는 조건을 설정할 수도 있다. 이 경우에는 상한 평균 부호량을 비트들(bits)로써 설정하면 된다.
상한 평균 부호량이 11 비트들(bits)로써 설정된 경우에는, 상한 평균 부호량이 12 비트들(bits)로써 설정된 경우에 비하여 가역ㆍ가변길이 부호화 후의 부호량이 상한 평균 부호량을 초과할 확률이 높아지므로, 부호화 방식으로서 비가역ㆍ동일길이 부호화 방식이 선택될 확률이 높아진다. 따라서, 사용자는 화질과 부호량의 균형을 고려한 후에 상한 평균 부호량을 설정하면 된다.
물론, 상한 평균 부호량의 설정에 있어서, 정수 뿐만 아니라 소수(decimal)를 포함한 값 예를 들어, "10.5 비트들(bits)"이 설정될 수도 있다. 보다 상세하게 예를 들면, 1 라인이 2,048 화소들(pixel)인 경우, 1 라인의 상한 누적 부호량을 10.5 X 2,048 즉, 21,504 비트들(bits)로 설정하면, 1 화소 당 상한 평균 부호량이 10.5 비트들(bits)로 설정될 수 있다.
또한, 제3 효과로서는, 라인 메모리나 버퍼가 필요 없어 작은 회로 규모로 실현하는 것이 가능하다는 점을 들 수 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1에 개시된 기술에서는 블록 단위로의 처리가 전제이기 때문에, 수 내지 수십 개의 라인 메모리들이 부호화 및 복호화 각각에 필요하게 되지만, 본 실시예에 관한 기술에서는 예를 들어 1 라인마다 처리가 이루어지기 때문에 라인 메모리가 불필요하다.
또한, 예를 들어, 특허 문헌 1에 개시된 기술 및 특허 문헌 2에 개시된 기술에서는, 부호화 대상의 데이터를 일단 부호화하여 부호화 후의 부호량이 목표값을 넘었는지를 판정하고, 판정 결과에 따라 부호화 완료된 데이터의 출력을 전환하고 있다. 이 때문에, 부호화 후의 데이터를 축적하기 위한 국부적(local) 버퍼가 필요하게 된다.
한편, 본 실시예에 관한 기술은, 해당 라인을 부호화한 결과를 다음 라인의 부호화 방식에 반영시키는 방식을 채용하기 때문에, 부호화 완료된 데이터를 축적하기 위한 국부적(local) 버퍼도 필요 없게 된다. 예를 들어, 본 실시예에 관한 기술에서는 부호화 후의 부호량을 계측하기 위한 부호량 카운터를 준비하면 되고, 예를 들어 프레임 당 3 메가-화소들(Mpixel)의 영상 데이터를 부호화하는 경우, 1 라인 당 15-비트(15-bit)의 부호량 카운터가 필요하므로, 프레임 화면 전체에 대하여 26-비트(26-bit)의 부호량 카운터이면 충분하다. 즉, 상대적으로 매우 적은 규모의 회로가 사용된다.
본 실시예에 관한 기술은, 어떠한 영상에 대해서도 가역ㆍ가변길이 부호화를 행하는 것에 비하여 약간의 화질 열화를 허용하는 것이지만, 그 대신에 부호화 후의 부호량을 제어할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예에 관한 기술은 작은 회로 규모로 실장 가능하다는 장점을 제공할 수 있다.
본원의 발명자에 의한 예비 실험에 따르면, 1 라인에 대한 가역ㆍ가변길이 부호화에서도 12-비트(12-bit) 신호를 약 8-비트(12-bit) 신호로 압축할 수 있고, 질감(texture)을 포함하는 영상에 대한 가역ㆍ가변길이 부호화에서도 12-비트(12-bit) 신호를 평균하여 10-비트(10-bit) 정도의 신호로 압축할 수 있다. 따라서, 질감(texture)을 포함하지 않은 자연 영상을 부호화하는 경우, 예를 들어 상한 평균 부호량이 12 비트들(bits)로써 설정되면 충분하다.
본 실시예에 관한 기술을 실제로 적용한 경우, 가역ㆍ가변길이 부호화와 비가역ㆍ동일길이 부호화가 자주 전환되는 경우에 비하여, 기본적으로 가역ㆍ가변길이 부호화가 행해지고, 부호량이 많이 발생하면 비가역ㆍ동일길이 부호화가 행해질 것이다.
즉, 본 실시예에 관한 기술은, 가역ㆍ가변길이 부호화를 수행함에 있어서 예를 들어 부호화 후의 부호량이 원래의 데이터 양을 넘지 않도록 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 관한 기술은, 예를 들어 부호화 후의 부호량의 상한값을 결정하는 것을 가능하게 한다. 이로 인하여, 설계시의 메모리 크기의 견적이 용이해진다는 이익을 얻을 수 있고, 이와 같이 상한 값을 넘지 않는 부호량의 제어는 어떤 의미에서는 안전망(safety net)과 같은 역할을 한다.
본 실시예에 관한 기술을 보다 효과적으로 실시하기 위해서는, 부호화 후의 부호량의 상한 값보다 적은 비트 수의 데이터 양으로 압축하는 비가역ㆍ동일길이 부호화가 바람직하다. 예를 들어, 부호화 전의 각 화소의 데이터 양이 12 비트들(bits)이고, 부호화 후의 부호량의 상한 평균 부호량이 10 비트들(bits)로 설정하는 경우를 고려해보기로 한다.
비가역ㆍ동일길이 부호화에 의한 압축의 정도가 데이터 양을 12 비트들(bits)에서 10 비트들(bits)로 압축할 경우, 가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 10 비트들(bits) 이상으로 확대된 평균 부호량이 10 비트들(bits) 아래로 내려갈 확률이 적다. 즉, 부호화 후의 누적 부호량이 상한 누적 부호량보다 적어지기 어렵게 된다. 따라서, 예를 들어, 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의한 압축의 정도에 있어서, 데이터 양을 12 비트들(bits)에서 9 비트들(bits) 이하로 하는 것이 바람직하다.
이와 반대로, 욕심 부려서 상한 값을 매우 낮게 설정하고 압축률이 높은 비가역ㆍ동일길이 부호화를 이용하면, 가역ㆍ가변길이 부호화 부분과의 화질 차이가 가시화되거나, 비가역ㆍ동일길이 부호화가 선택될 확률이 높아지거나 하여, 전체적 화질이 열화될 수 있다. 본 실시예의 목적의 하나는, 가역ㆍ가변길이 부호화를 기본으로 하는 점에서도 알 수 있는 바와 같이 "전체적 화질을 유지하는" 점에 있고, 이러한 장점을 잃어버리지 않도록 본 실시예에 관한 기술을 사용하는 것이 필요하다.
상기한 예에서는 1 화소 당 12 비트들(bits)의 신호를 입력으로 하였지만, 1 화소 당 신호의 크기를 8 비트들(bits), 10 비트들(bits), 14 비트들(bits)로 적용할 수 있음은 당연하다. 또한, 상기한 예에서는 부호량과 상한 값의 관계를 1 라인마다 판정하는 것으로 하였지만, 판정의 주기는 0.5 라인 또는 2 라인들이어도 문제가 없다. 또한, 상기에서는 가장 회로 규모가 작은 패턴으로서 라인 메모리 없음의 시스템을 예로 들었지만, 예를 들어 3 라인들의 신호를 사용한 예측 값과의 차분을 취하여 부호화하는 부호화 방식을 본 실시예의 기술에 적용하는 것도 가능하다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 회로 규모의 확대를 억제하면서 부호화 후의 데이터 양 및 화질 열화의 정도를 억제하는 것이 가능하다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다.
그러므로 상기 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
실시간 제어 분야에서 이용될 가능성이 있다.
10 : 부호화 장치, 110 : 차분 산출부,
120 : 제1 선택부, 130 : 동일길이 부호화부,
131 : 양자화부, 132 : 동일길이 부호화부,
140 : 가역·가변길이 부호화부, 141 : 가변길이 부호화부,
150 : 누적 부호량 산출부, 160 : 판정부,
170 : 제2 선택부, 180 : 기억부.

Claims (7)

  1. 부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들을 순차적으로 부호화하는 부호화부;
    상기 부호화부에 의한 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 부호화 데이터의 크기의 누적값인 누적 부호량을 산출하는 누적 부호량 산출부; 및
    상기 누적 부호량과 문턱 값의 관계를 판정하는 판정부;를 구비하고,
    상기 부호화부는,
    가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 크다고 판정된 경우, 상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역ㆍ동일길이 부호화에 의한 부호화를 수행하고,
    가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 크지 않다고 판정된 경우, 상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화에 의한 부호화를 계속 수행하고,
    비가역·동일길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 적다고 판정된 경우, 상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역·가변길이 부호화에 의한 부호화를 수행하고,
    비가역·동일길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 적지 않다고 판정된 경우, 상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역·동일길이 부호화에 의한 부호화를 계속 수행하고,
    상기 문턱 값은 상한 누적 부호량인, 부호화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 부호화부는,
    상기 부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들에 대한 부호화를 시작함에 있어서, 상기 부호화 대상 데이터의 선두 영역에 대하여 가역·가변길이 부호화를 수행하는, 부호화 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 판정부는,
    각 영역에 대한 부호화가 종료될 때마다 상기 누적 부호량과 상기 문턱 값의 관계를 판정하는, 부호화 장치.
  7. 부호화 대상 데이터를 구성하는 복수의 영역들을 순차적으로 부호화하는 단계;
    부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 부호화 데이터의 크기의 누적값인 누적 부호량을 산출하는 단계; 및
    상기 누적 부호량과 문턱 값의 관계를 판정하는 단계;를 포함하고,
    가역·가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 크다고 판정된 경우, 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역·동일길이 부호화에 의한 부호화를 수행하고,
    가역ㆍ가변길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 크지 않다고 판정된 경우, 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역ㆍ가변길이 부호화에 의한 부호화를 계속 수행하고,
    비가역·동일길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 적다고 판정된 경우, 상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 가역·가변길이 부호화에 의한 부호화를 수행하고,
    비가역·동일길이 부호화에 의해 부호화가 수행되고 있을 때에 상기 판정부에 의해 상기 누적 부호량이 상기 문턱 값보다 적지 않다고 판정된 경우, 상기 부호화부에 의해 부호화가 이루어진 하나 또는 복수의 영역들의 다음 영역에 대하여 비가역·동일길이 부호화에 의한 부호화를 계속 수행하고,
    상기 문턱 값은 상한 누적 부호량인 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
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