KR19980017211A

KR19980017211A - 개선된 영상 복호화 시스템

Info

Publication number: KR19980017211A
Application number: KR1019960036970A
Authority: KR
Inventors: 김종일
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-06-05
Also published as: GB2316828A; CN1175855A; JPH1098727A; GB9718397D0; KR100229533B1

Abstract

본 발명은 복원된 각 프레임의 표준편차를 이용한 이전 소정시간 동안의 다수의 프레임의 단시간 통계에 의거하여 원신호로 복원된 영상의 복잡도를 산출하고, 그 산출결과에 따라 원신호로 복원된 다음 영상신호의 고주파 성분을 적응적으로 제거함으로써 양자화 오차로 인한 화질열화를 억제하는 데 적합한 영상 복호화 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 영상 복원수단으로 부터 제공되는 복원된 프레임 각각에 대해 그 주파수 분석을 통해 통계적 특성을 나타내는 픽셀들의 평균값을 이용하여 표준편차를 추출하는 통계적 특성 산출 블록; 통계적 특성 산출 블록으로 부터 제공되는 이전에 복원된 기설정된 소정시간 동안의 각 프레임에 대한 복수의 표준편차값을 저장하고, 이 저장된 복수의 표준편차값들의 평균값을 산출하며, 이 산출된 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교를 통해 현재 복원된 프레임의 복잡도를 산출하고, 산출된 복잡도에 근거하여 현재 복원된 프레임에 대한 필터링 제어신호를 발생하는 제어 블럭; 발생된 필터링 제어신호에 따라 결정되는 펄터계수에 의거하여 현재 복원된 프레임을 필터링하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 복원된 프레임을 발생하는 대역제한 수단; 및 복원된 프레임 신호를 아날로그 변환수단에 제공하는 적어도 두 개의 경로를 포함하며, 제어 블록으로 부터 제공되는 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교결과에 의거하여 발생하는 절환 제어신호에 응답하여 복원된 프레임 신호를 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하거나 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하는 스위칭 블럭을 포함함으로써, 복원된 재생영상에서 나타나는 양자와 오차로 인한 화질열화를 효과적으로 감소시킬 수 있다.

Description

개선된 영상 복호화 시스템

본 발명은 부호화된 영상신호를 복호화하는 영상 복호화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축 부호화된 영상 비트스트림을 복호화할 때, 복원된 소정시간 동안의 다수의 프레임 신호에 대한 표준편차(분산값)을 이용하여 영상의 복잡도를 검출하고, 이 검출된 복잡도를 참조하여 복호화후에 양자화 오차로 인해 야기되는 영상의 화질열화를 보상하는데 적합한 개선된 영상 복호화 시스템에 관한 것이다.

압축 부호화된 영상신호의 복호화에 대한 일반적인 방법으로 MPEG-1, MPEG-2(이 권고안의 공식명칭은 ITU-T Rec. H222.0│ISO/IEC 13818)가 널리 알려져 있다. 이와 같은 권고안은 영상신호의 복호화시, 입력되는 스트림(Stream)이 MPEG 에서 규정하는 포맷에 맞으므로 이 포맷대로 복호화하는 장치를 설계하면 된다.

그러나, 이 과정에서는 일반적으로 복호화 방법을 권고하고 있으므로 복호화시의 효율적인 복호화기의 구현방법이나 장치등은 도처에서 아직도 활발히 연구되고 있는 분야이다.

도 1은 이러한 전형적인 영상 복호화 시스템의 블록구성도이다. 동 도면에 도시된 바와 같이, 도시 생략된 시스템 복호화 시스템을 통해 분리되어 입력되는 부호화된 영상신호의 비트 스트림은 수신버퍼(101)에 입력되어 저장되고, 이와같이 수신버퍼(101)에 저장되는 비트 스트림은 복호화 타이밍에 동기되어 소정의 시간간격으로 가변길이 복호화부(102)로 제공되어 송신측 영상 부호화 시스템에서의 가변길이 부호화의 역과정인 가변길이 복호화를 과정을 거치게 된다.

여기서 얻어지는 양자화된 스트림(즉, 양자화된 DCT 변환계수)과 움직임벡터들(움직임 변위)은 각각 분리되며, 여기에서 분리된 양자화된 스트림(양자화된 DCT 변환계수)은 다음단의 역양자화기(103)로 제공되어 역양자화되고, 움직임벡터들은 움직임 보상을 위해 후술되는 움직임 보상부(104)로 제공된다.

그런다음, 역양자화부(103)를 통해 역양자화된 DCT 변환계수들은 역 DCT부(105)로 제공되는 데, 이러한 역 DCT 부(105)에서는, 송신측 영상 부호화 시스템내의 DCT 정의 역과정, 즉 역이산 코사인 변환을 이용하여, 역 DCT 변환되므로써, 압축 부호화 이전의 원신호(즉, 현재 프레임과 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 이용한 차분신호)로 변환된다. 즉, 역 DCT부(105)에서 출력되는 원신호로 복원된 신호는 현재 프레임과 이전 프레임간의 움직임 추정, 보상을 통해 얻어진 예측 프레임과 현재 프레임간의 차분신호이다.

따라서, 영상 복호화 시스템에서는 상기한 역 DCT 부(105)로 부터의 차분신호와 후술되는 움직임 보상부(104)에서 제공되는 움직임 보상된 프레임 신호(즉, 움직임벡터들을 이용하여 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 복원된 이전 프레임을 재구성한 프레임)를 가산기(106)를 통해 가산함으로써 원신호로 복원된 영상 프레임을 만들어낸다.

다음에, 원신호로 복원된 가산기(106)로 부터의 영상 프레임 신호는 프레임 메모리(107)에 저장되며, 이 저장된 영상신호는 디스플레이를 위해 D/A 변환부(108)를 통해 아날로그 신호로 변환된 다음 도시 생략된 디스플레이측으로 전송될 것이다. 또한, 프레임 메모리(107)에 저장된 복원된 영상 프레임 신호는 시간적으로 연속하는 다음 프레임의 움직임 보상을 위해 움직임 보상부(104)로 제공된다. 따라서, 이러한 과정을 통해 복원된 영상 프레임이 연속적으로 움직임 보상부(104)로 제공되므로써, 시간적으로 연속되는 프레임간의 움직임 보상이 수행될 수 있다.

한편, 움직임 보상부(103)는 프레임 메모리(107)에 저장된 이전 프레임과 가변길이 복호화부(102)으로 움직임벡터(또는 변위)에 근거하여 이전 프레임으로 부터 현재 프레임의 움직을 보상, 즉 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 복원된 이전 프레임을 움직임벡터만큼 이동시켜 얻은 재구성된 프레임 신호를 생성하며, 이러한 재구성된 프레임 신호를 움직임 보상된 프레임신호로써 가산기(106)로 제공한다.

따라서, 가산기(106)에서는 움직임 보상부(104)로 부터의 움직임 보상된 영상 프레임 신호와 상기한 역 DCT 부(105)로 부터의 차분신호를 가산함으로써, 연속하는 복원된 프레임 신호를 발생하여 프레임 메모리(107)에 제공한다.

다른한편, 상술한 바와 같은 형태의 일반적인 영상신호 복호화 시스템은 기존의 MPEG-1, MPEG-2 권고안에 잘 언급되어 있다.

그리고, 수신채널을 통해 수신되어 수신버퍼(101)에 저장된 부호화된 비트 스트림은 복호화 시점이 되면 복호화를 시작하는 데, 이러한 복호화 시점은 송신측의 영상 부호화 시스템에서 전송되는 특정한 파라메타를 추출하여 결정되고, 시점은 수신버퍼(101)의 크기와 관계되며, 수신버퍼(101)의 오동작(Overflow, Underflow)이 발생되지 않도록 결정된다.

예를들어, 수신되는 영상 비트 스트림에 에러가 없고, 시간적으로 스트림이 동일한 전송율로 입력되는 이상적인 채널이라고 가정한다면, 수신버퍼(101)의 오동작은 발생되지 않을 것이다.

그러나, 송신측 영상 부호화 시스템에서의 부호화시에 발생되는 비트량은 각 프레임마다 다를 수밖에 없다. 즉, 영상의 복잡정도가 큰 영상의 경우 부호화후에 상대적으로 많은 비트량이 발생되고 단순한 영상의 경우 부호화후에 상대적으로 적은 비트량이 발생되는 데, 이러한 점을 고려하여 영상 부호화 시스템에서는 출력측 전송버퍼의 용량과 전송율 등을 고려하여 양자화 스텝 사이즈를 조절함으로써 비트 발생을 적절하게 조절하게 된다.

다시말해, 송신측의 부호화 시스템에서 부화를 위해 입력되는 영상이 비교적 복잡한 영상인 경우 부호화후의 비트발생량이 많아지게 되는데, 영상 부호화 시스템에서는 전송 버퍼의 용량과 전송율 등을 고려하여 양자화 스텝 사이즈 조절을 위한 양자화 파라메터(QP)값을 크게 함으로써 비트 발생량을 제한한다. 이와 반대로, 송신측의 부호화 시스템에서 부호화를 위해 입력되는 영상이 비교적 단순한 영상인 경우 부호화후의 비트발생량이 적어지게 되는데, 이 경우 영상 부호화 시스템에서는 양자화 파라메터(QP)값을 작게 함으로써, 비트 발생량을 조절한다.

한편, 상술한 바와 같이 영상의 복잡도에 기인하는 비트 발생량 및 전송율 등을 고려하여 결정되는 양자화 파라메터에 따라 양자화되는 영상 신호가 큰값의 양자화 파라메터로 양자화되는 경우, 재생측의 복원화질에서 양자화 오차로 인한 화질열화, 즉 화면을 잘게 나눈 것이 눈에 띄는 블록킹 현상으로 인한 화질열화가 야기된다. 특히, 이러한 양자화 오차는 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분이 주로 많이 나타나는 데, 이러한 영상을 그대로 재생한다면 필연적으로 화질열화가 심하 영상을 볼 수 밖에 없을 것이다. 따라서, 이러한 고주파 성분에 주로 많이 분포하는 양자화 오차를 제거할 수만 있다면 보다 자연스러운 화질을 갖는 영상의 재현이 가능할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 복원된 각 프레임의 표준편차를 이용한 이전 소정시간 동안의 다수의 프레임의 단시간 통계에 의거하여 원신호로 복원된 영상의 복잡도를 산출하고, 그 산출결과에 따라 원신호로 복원된 다음 영상신호의 고주파 성분을 적응적으로 제거함으로써 양자화 오차로 인한 화질열화를 억제할 수 있는 개선된 영상 복호화 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 부호화된 영상 비트 스트림에 가변길이 복호화, 역양자화, 및 역 DCT 및 움직임 보상기법을 적용하여 부호화전의 원신호로 복원하는 영상 복원수단 및 복원된 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환하여 디스플레이측에 제공하는 디지탈/아날로그 변환수단을 구비한 영상 복호화 시스템에 있어서, 상기 영상 복원수단으로 부터 제공되는 복원된 프레임 각각에 대해 그 주파수 분석을 통해 통계적 특성을 나타내는 픽셀들의 평균값을 이용하여 표준편차를 추출하는 통계적 특성 산출 블록; 상기 통계적 특성 산출 블록으로 부터 제공되는 이전에 복원된 기설정된 소정시간 동안의 각 프레임에 대한 복수의 표준 편차값을 저장하고, 이 저장된 복수의 표준편차값들의 평균값을 산출하며, 이 산출된 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교를 통해 상기 현재 복원된 프레임의 복잡도를 산출하고, 상기 산출된 복잡도에 근거하여 상기 현재 복원된 프레임에 대한 필터링 제어신호를 발생하는 제어 블록; 상기 발생된 필터링 제어신호에 따라 결정되는 필터계수에 의거하여 상기 현재 복원된 프레임을 필터링하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 복원된 프레임을 발생하는 대역제한 수단; 및 상기 복원된 프레임 신호를 상기 아날로그 변환수단에 제공하는 적어도 두 개의 경로를 포함하며, 상기 제어 블록으로 부터 제공되는 상기 평균값과 상기 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교결과에 의거하여 발생하는 절환 제어신호에 응답하여 상기 복원된 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하거나 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하는 스위칭 블록을 더 포함하는 개선된 영상 복호화 시스템을 제공한다.

도 1은 종래의 전혀저인 영상 복호화 시스템의 블록구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 영상 복호화 시스템의 블록구성도.

도 3은 본 발명에 따라 복원된 영상이 복잡도가 큰 영상일 때 일예로서 8×8 픽셀 블록에 대하여 하나의 고정된 레벨로 결정되는 고주파 성분 제한을 위한 결정 영역을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라 복원된 영상이 복잡도가 큰 영상일 때 일예로서 8×8 픽셀 블록에 대하여 그 복잡정도에 의거하여 적응적으로 결정되는 고주파 성분 제한을 위한 결정 영역을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따라 일예로서 8×8 픽셀 블록에 대한 예시도.

도 6은 본 발명에 따른 일예로써 치수가 7인 1차원 저역 통과 필터계수를 도시한 예시도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일예로써 (0, 4) 위치에서의 수평 방향 필터링과 (3, 0)위치에서의 수직 방향 필터링 과정을 도시한 예시도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일예로서 3×3 차수의 2차원 저역 통과 필터계수를 도시한 예시도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일예로써 (3,3) 위치에서의 2차원 필터링 과정을 도시한 예시도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2에 도시된 대역제한 블록의 세부적인 블록구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101:수신버퍼102:가변길이 복호화기

103:역양자화부104:움직임 보상부

105:역DCT106:가산기

107:프레임 메모리108:D/A 변환기

210:통계적 특성 산출 블록220:제어블록

230:대역제한 블록240:스위칭 블록

1141:DCT 블록1143:양자화 블록

1145:주파수 선택기1147:역양자화 블록

1149:IDCT 블록

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 가변길이 복호화, 역양자화, 역 DCT 등을 통해 부호화 이전의 원신호로 복원된 영상신호가 복잡한 영상을 갖는 것인지 또는 단순한 영사을 갖는 것인지를 판단하여 복잡한 영상인 것으로 판단되는 경우, 복원된 영상신호에서 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 적응적으로 제거함으로써, 양자화 오차로 인한 화질열화를 방지하고자 하는 것으로, 복원된 영상신호의 복잡도 산출은 영상의 공간 복잡도 산출을 이용하며, 영상의 공간 복잡도는 복원된 각 프레임의 픽셀값 평균 및 표준편차와 복원된 각 프레임의 평균과 표준편차에 근거한 이전 소정시간 동안의 다수의 프레임의 단시간 통계를 이용한다.

통상적으로, 영상신호의 공간 복잡도는 부호화할 영상신호의 정보량에 관계되며, 이러한 복잡도는 여러 가지 방법으로 계산할 수 있으나, 바람직한 방법주의 하나로는 예를들면 영상신호의 분산값(표준편차)이용을 들 수 있다. 이것은 만일 분산값이 큰 경우에는 DCT를 수행한 결과의 값이 고주파 성분을 많이 포함할 것이므로 변환계수의 분포가 데이터를 압축하는 데 부적절하게 되기 때문이다.

이상적으로 압축하는 데 좋은 영상은 고주파 성분이 존재하지 않고 단지 DC 성분만 존재하는 경우로서 변환된 계수의 분포는 (0, 0)의 위치에 있는 한 값만이 있게 된다. 만일 분산값이 큰 경우에는 움직임 보상이 제대로 수행되지 않을 수 있어 움직임 보상된 영상의 구조가 부호화하기에 적절하지 않게 된다. 따라서, 이와같은 영상의 공간 복잡도가 큰 영상신호는 부호화하는 과정에서 필연적으로 양자화 오차가 많이 발생하고, 반대로 공간 복잡도가 작은 영상신호는 상대적으로 양자화 오차가 적게 발생한다. 그러므로, 이러한 점을 고려한다면 복원된 영상신호의 복잡도를 부호화시의 영상의 복잡도로서 간주하기에 충분하다고 할 수 있을 것이다.

즉, 부호화시의 영상신호의 복잡도는 복호화 시스템에서 출력되는 복원된 영상신호의 복잡도를 이용하여 충분히 예측할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 복원된 영상신호의 복잡도를 이용하여 영상의 복잡도를 검출하고, 이 검출결과를 이용하여 복원되어 디스플레이측으로 제공되는 영상의 대역제한을 수행, 즉 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 적응적으로 제거하고자 한다. 즉, 양자화 오차가 많이 발생하는 복잡한 영상에 대해서는 고주파 성분을 적응적으로 제거하고, 양자화 오차가 적게 발생하는 복잡도가 낮은 영상에 대해서는 대역제한을 적용하지 않는다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 영상 복호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다. 동도에 도시된 본 발명의 영상 복호화 시스템은 수신버퍼(101), 가변길이 복호화부(102), 역양자화(103), 움직임 보상부(104), 역DCT(105), 가산기(106), 및 프레임 메모리(107), D/A 변환기(108), 통계적 특성 산출 블록(210), 제어블록(220), 대역제한 블록(230) 및 스위칭 블록(240)을 포함한다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 영상 복호화 시스템은, 도 1에 도시된 종래의 영상 복호화 시스템에 통계적 특성 산출 블록(210), 제어블록(220), 대역제한 블록(230) 및 스위칭 블록(240)을 부가하여 구성한 것에 주된 구성상의 특징을 갖는 것으로, 이러한 부가적인 구성부재들에 의해 본 발명에서 목적, 즉 복원된 영상이 복잡한 영상일 때 양자화 오차로 인해 야기되는 화질열화을 억제하고자 하는 목적이 달성될 수 있다.

따라서, 상기한 바와같이 종래 복호화 시스템에 부가되는 구성부재(210, 220, 230, 240)들을 제외한 나머지 구성부재들은 실질적으로 종래 복호화 시스템에서와 같은 동일한 기능을 수행하는 동일 구성부재를 나타내므로 불필요한 중복기재를 피하기 위하여 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.

도 2를 참조하면, 통계적 특성 산출 블록(210)에서는 라인 L11을 통해 프레임 메모리(107)로 부터 복원된 프레임 신호를 제공받아 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상인지의 여부를 판단할 수 있는 파라메터를 산출하는 데, 본 발명에서는 이러한 파라메터로서 영상신호의 평균 MIp와 표준 편차 ACT를 이용한다. 즉, 일예로서 바로 이전에 복원된 영상을 Ip 라 하고 현재 복원된 영상을 Ic라 할 때, (x, y)의 위치에서 Ip 영상의 화소값은 Ip(x, y)이다. 이때, 현재 복원된 Ic 영상에 대한 복잡도의 계산은 다음의 수신과 같이 이전에 복원된 Ip 영상을 이용하여 계산된 ACT를 이용할 수 있다.

상기 수식 1 및 수식 2에서 M, N은 각각 정수값으로서 영상신호의 수평, 수직방향의 크기를 나타낸다. 그런다음, 이와같이 추출된 파라메터, 즉 각 프레임의 표준편차 ACT는 다음단의 제어 블록(1120)으로 제공된다. 이때, ACT 값이 크면 복잡한 영상임을 의미하고, 반대로 AZT 값이 작으면 단순한 영상임을 의미한다.

본 발명에서 복원된 영상이 복원된 영상인지를 판단하는 데 사용하고자 하는 통계적 특성 정보로서 상술한 바와같이 추출되는 표준편차 ACT 이용하는 이유는 복원된 영상신호가 큰 복잡도를 갖는 영상이 아니면 상기와 같이 추출된 현재의 복원 영상신호의 통계적 특성(표준편차)이 이전에 복원된 영상신호와 크게 다르지 않고, 이와 반대로 현재 복원된 영상신호가 큰 복잡도를 갖는 영상이면 추출된 영상신호의 통계적 특성이 이전 복원된 영상신호의 통계적 특성과 많이 다르게 나타나기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 통계적 특성값의 시간적인 변화를 이용하여 현재 복원된 영상에 대한 복잡도 여부를 판단하며, 이러한 판단은 후술되는 제어 블록(220)에서 수행될 것이다.

또한, 본 발명에서는 영상신호가 매 프레임마다 급격하게 변화하지 않는 점을 고려하여 현재 복원된 영상의 복잡도 산출에 이전에 복원된 영상을 이용하는데, 이것은 영상의 복원 처리시에 발생되는 연산처리시간을 고려하기 위함이다. 즉, 현재 복원과정이 완전히 수행된 후 현재 복원된 영상 데이터를 이용하게 되면, 한 프레임의 지연시간이 발생하게 되지만 이전에 복원된 영상의 복잡도를 현재 복원된 영상의 복잡도로 이용하여 되면 현재 복원되는 영상의 복원처리시에 본 발명에 따른 대역제한 처리를 수행할 수 있게 된다.

한편, 제어 블록(1120)에서는 상기한 통계적 특성 산출 블록(210)으로 부터 제공되는 파라메터, 즉 복원된 각 프레임의 표준편차(ACT) 값들을 이용하여 현재 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상인지의 여부를 판단하며, 이러한 판단결과에 대응하는 필터링 제어신호 B는 라인 L13을 통해 대역 제한 블록(230)으로 제공된다.

보다 상세하게, 제어 블록(220)에서는 복원된 영상이 복잡한 영상인지를 검출하기 위해 일정시간 동안의 통계적 특성(이전 복원된 프레임에 대한 단시간 통계)과 통계적 특성 산출 블록(210)으로 부터 입력되는 현재 복원된 프레임의 파라메터(표준 편차)를 비교하여 그 복잡도 여부를 판단하는 데, 이와같은 단시간 통계를 구하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 이전에 복원된 일정시간 동안의 프레임들에 통계적 특성을 구하는 과정은 여려 가지 방법이 있을 수 있으나, 본 발명에서는 이전에 복원된 1초 동안의 프레임들에 대한 각 프레임의 표준편차를 이용하였다. 제어 블록(220)에서는 통계적 특성 산출 블록(210)으로 부터 제공되는 이전에 복원된 각 프레임에 대한 ACT 값을 입력하여 이 값들에 대한 1초 동안의 표준편차를 계산한다. 이와같은 계산을 위해 제어블록(220)에서는 통계적 특성 산출 블록(210)에서 매 프레임마다 입력되는 ACT 값을 내장된 메모리 영역(도시생략)에 저장한다.

즉, 현재 복원된 영상(프레임)에서 추출한 파라메터를 ACT(0)라 하고, 바로 이전에 복원된 영상에서 추출한 파라메터를 ACT(1), 이러한 순서로 ACT(i)라 하면(i는 1에서 30 사이의 정수값), 30 프레임 이전에 입력된 파라메터값은 ACT(30) 이며, 이와같은, 값들은 메모리 영역에 저장되는 값이다. 따라서, 제어 블록(220)에서는 복원된 각 프레임의 표준편차 ACT(1)에서 ACT(30)까지의 30개의 값으로 부터 이 값들의 평균값 M을 계산함으로써, 단시간 통계(이전에 복원된 1초 동안의 통계적 특성)를 산출한다. 물론, 과정의 통계적 특성 산출 블록(210)으로부터 입력된 30개의 ACT 값중에서 가장 시간적으로 오래된 ACT 값을 버린다.

따라서, 제어블록(220)에서는 현재 복원된 프레임의 ACT 값이 통계적 특성(이전에 복원된 1초 동안의 각 프레임 ACT의 평균값) M 보다 커 복잡한 영상을 갖는 프레임인 것으로 판단되면, 라인 L13 상에 필터링 제어신호 B를 발생하여 대역제한 블록(230)에서의 필터링 수행을 제어함과 동시에, 라인 L15상에 절환 제어신호(하이 또는 로우레벨을 갖는 논리신호)를 발생하여 스위칭 블록(240)에서의 스위칭동작을 제어, 즉 접점이 a-c로 연결된 상태에서 접점이 a-b 로 연결되도록 제어한다.

한편, 대역제한 블록(230)에서는 라인 L13사의 필터링 제어신호 B에 의거하여 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 현재 복원된 프레임 신호에 대해 적응적인 대역제한 처리, 즉 필터링을 수행하여 기설정된 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 라인 L17 상에 발생한다. 즉, 복원 프레임 신호를 필터링할 대, 대역제한 블록(230)에서는, 일예로서 도 3에 도시된 바와 같이, Z(1, 7), Z(2, 6) 이하의 값을 모두 제로(0)값으로 매핑처리하여 그 대역폭을 제한, 필터링을 수행하게 된다.

그런다음, 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호는 스위칭 블록(240)의 접점 b-a 를 경유하여 다음단의 D/A 변환부(108)로 출력된다. 따라서, D/A 변환부(108)에서는 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환한 다음 모니터로의 디스플레이를 위해 도시 생략된 디스플레이측으로 제공하게 될 것이다.

다른한편, 제어 블록(220)에서는 본 발명에 따라 대역제한 블록(230)이 프레임 메모리(107)에서 제공되는 복원된 프레임 신호를 필터링하여 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 발생할 때, 고정된 하나의 레벨(즉, 필터계수)로 복원 프레임을 필터링하지 않고, 입력 영상의 복잡정도 등을 고려하여 적응적(또는 선택적)으로 필터링할 수 있도록 필터링 제어신호 B를 다음의 수식과 같이 계산할 수 있다.

B =1 if (eMIp(0) = Me+0.5*Se

=2 else if (eMIp(0) = Me+1*Se

=3 else if (eMIp(0) = Me+1.5*Se

=4 else

그 결과, 대역제한 블록(230)에서는 이와같은 라인 L13상의 필터링 제어신호 B에 의거하여 프레임 메모리(107)롤 부터 제공되는 복원된 프레임 신호에 대해 그에 상응하는 적절한 대역제한 처리, 즉 적응적인 필터링을 수행한다. 즉, 복원된 프레임 신호를 필터링할 때, 대역제한 블록(230)에서는, 일예로서 도 4에 도시된 바와같이, 입력 영상의 복잡도에 근거하는 제어 블럭(220)으로 부터의 필터링 제어신호 B에 상응하여 그 출력값 이하(즉, 도 4에서 점선 이하의 값)의 값을 제로(0)값으로 매핑처리하여 그 대역폭을 제한, 즉 필터링을 수행하게 된다. 다시 말해, 본 실시예에 따르면, 복원된 프레임의 복잡정도에 따라 복원된 프레임 신호의 고주파 성분 제거레벨을 선택적(또는 적응적)으로 조절한다.

그런다음, 상기한 바와같이 고주파 성분이 적응적(또는 선택적)으로 제거된 복원 프레임 신호는 스위칭 블록(240)의 b-a 경로를 경유하여 다음단이 D/A 변환부(108)로 출력된다.

또한, 제어 블록(220)에서는 입력된 AQP 값이 기준치보다 커 복잡한 영상을 갖는 프레임인 것으로 판단되면, 라인 L15상에 하이레벨의 절환 제어신호를 발생하여 스위칭 블록(240)의 접점이 c-a 에서 b-a로 절환되도록 제어한다. 따라서, 대역 제한 블록(230)을 통해 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호가 다음단의 D/A 변환부(108)로 출력된다.

다른한편, 본 발명에 따라 대역제한 블록(230)이 필터링을 통해 복원된 프레임 신호에서 고주파 성분을 제거할 때, 그 고주파 성분 제거를 위한 방법으로는 1차원 저역 통과 필터링 기법, 2차원 저역 통과 필터링 기법, 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform:이하 DFT 라 약칭함)을 이용한 대역제한 기법 및 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform:이하 DCT 라 약칭함)을 이용한 대역제한 기법 등을 들 수 있다.

상기한 바와같이 본 발명에 따라 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제거하는 기법들중 하나인 1차원 저역 통과 필터링 기법은, 입력되는 복원 프레임(영상) 신호에 저역 통과 필터를 곱함으로써 수행된다. 즉, N×M의 한 블록(예를들면, 8×8 블록)의 영상에 대한 각 필셀의 값을 f(x, y)라 할 때, 일예로서 도 5에 도시된 바와 같이 한 블록이 8×8의 블록인 경우, 픽셀의 수평 및 수직 방향으로의 위치값 x 및 y는 0에서 7사이의 정수값을 갖으며, 각 값들은 0에서 255사이의 레벨값을 갖는다. 즉, 도 5로 부터 알 수 있는 바와같이, 8×8 블록의 각 픽셀의 수평 및 수직 방향의 위치값은 f(0, 0)에서 f(7, 7)의 값을 갖는다.

한편, 본 발명에서의 1차원 저역 통과 필터로서는, 일예로서 도 6에 도시된 바와같이, 1차원 저역 통과 필터계수가 7개의 차수를 갖는 것이라 가정하여 도시하였다. 이러한 저역 통과 필터는 입력 영상신호의 샘플링 주파수가 fs 인 경우 그 주파수 대역폭이 fs/2 이므로 이 신호를 fs/4의 주파수 대역폭을 갖도록 대역 제한하는 저주파 통과 필터를 예로 든 것이다.

따라서, 대역제한 블록(230)에서 본 발명에 따라 복원된 프레임 신호를 1차원 저역 통과 필터링하는 과정은 복원된 프레임 신호가 수평 및 수직 방향으로의 2차원 신호이므로 각각의 방향에 대하여 1차원 저역 통과 필터링을 수행함으로써 구현할 수 있다. 이러한 과정에 대해서는 (0,4) 위치에서의 수평 방향 필터링과 (3, 0) 위치에서의 수직 방향 필터링 과정을 도시한 도면 7에 상세하게 도시되어 있다. 즉, (x, y)의 위치에서 수직 방향으로 저역 통과 필터링된 신호르 z(x, y)라고 하면, 이것은 아래의 수식에 의해 계산된다.

상기한 수식 4에서 T는 필터의 차수를 의미하므로, T=7이다. 따라서, u값은 -3에서 3사이의 정수값을 갖는다. 또한, 상기한 수식 4에서 k(u) 값은 필터계수값이고, f(x, y) 값은 픽셀값이다. 만일, 상기한 수식 4에서 f(x, y-u)의 (y-u) 값이 0보다 작아지면 0으로 하고, 혹은 전체 한 프레임의 영상 크기에 해당하는 M-1 값보다 커지는 경우에는 M-1값으로 해 준다. 이것은, 그 영역, 즉 0에서 M-1 사이에서만 픽셀값이 존재하므로 이 영역을 넘는 경우에는 끝값으로 설정해 주는 방법인 것으로, 이러한 필터링 방법은 이 기술분야에 이미 공지된 기술이다.

따라서, 상기한 수식 4에서와 같이 모든 픽셀의 위치에서 필터링을 수행하면, 일예로서 도 7에 도시된 바와같이, 수평 및 수직 방향으로 1차원 필터링한 결과를 얻을 수 있다. 이때, 본 발명에 따라 모든 픽셀의 위치에서 이러한 필터링을 수행하는 과정에서 수평 방향 필터링을 먼저 수행하고, 수평 방향 필터링된 결과에 대해 다시 수직 방향 필터링을 수행하거나 혹은 그 순서를 수행할 수도 있다.

한편, 상술한 바와같은 1차원 저역 통과 필터링시에 기설정된(또는 고정된)하나의 필터계수만을 이용하여 복원된 프레임 신호의 고주파 성분을 완전 제거 또는 부분제거하도록 구성할 수도 있으나, 복원된 프레임 신호의 복잡정도를 고려하여 그 복잡도의 크기에 따라 복수의 필터계수(예를 들면, 4개 등)를 사용하여 복원 영상의 고주파 성분제거를 적응적(또는 선택적)으로 제거하도록 구성할 수도 있다. 이때, 복수의 필터계수를 이용하여 복원된 프레임을 적응적으로 필터링할 경우, 기설정된 하나의 필터계수를 이용한 영상 필터링에 비해 하드웨어의 구현은 다소 복잡해질 수 있으나 영상 재현의 고정밀한(촘촘한) 제어가 가능하다는 또다른 장점을 갖는다. 따라서, 이와같이 복수의 필터계수를 이용하여 적응적으로 필터링하는 경우에 대해서는 그 적용범위에 따라 선택적으로 응용할 수 있을 것이다.

다른한편, 복원된 프레임의 고주파 성분 제거를 위한 기법들중 2차원 저역 통과 필터링은, 도 5에 도시된 바와같이, N×M의 한 블록(예를들면, 8×8 블록)의 영상에 대한 각 필셀의 값을 f(x, y)라 하고, 일예로서 도8에 도시된 바와같이, 2차원 저역 통과 필터계수가 3개의 차수를 갖는 9차수를 갖는 것이라 가정하면, 하기에 기술되는 수식에서와 같이 필터계수 k 에 의해 좌우되는 데, k(0, 0)의 값은 1/2이고, 그 이외의 값은 1/16의 값을 갖는다.

따라서, 대역제한 블록(230)에서 본 발명에 따라 복원된 프레임 신호를 2차원저역 필터링하는 과정은, 예를들면 f(3,3)의 위치에서 필터링을 수행하는 과정을 보여주는 도 9에 도시된 바와 같다. 도 9에 있어서, 필터계수와 겹치는 픽셀간의 곱을 모두 더하면 필터링한 결과를 얻게 된다. (x, y)의 위치에서 2차원 저역 통과 필터링된 신호는 Z(x, y)라고 하면, 이 값은 아래의 수식에 의해 계산된다.

상기한 수식 5에서 T는 필터의 차수를 의미하므로, T=3이다. 따라서 u, v 값은 -1에서 1사이의 정수값을 갖는다. 또한, 상기한 수식 5에서 k(u,v) 값은 필터 계수값이고, f(x,y) 값은 픽셀값이다. 이때, 전술한 1차원 저역 통과 필터링에서와 마찬가지로, 상기한 수식에서 f(x-u, y-v)의 (x-u), (y-u)값이 0보다 작아지면 0으로 하고, 혹은 전체 한 프레임의 영상 크기에 해당하는 M-1 값보다 커지는 경우에는 M-1 값으로 해 준다. 따라서, 상기 수식에서와 같이 모든 픽셀의 위치에서 필터링을 수행하면, 일예로서 도 9에 도시된 바와 같이, 수평 및 수직 방향으로 2차원 필터링한 결과를 얻을 수 있다.

다른한편, 복원된 프레임의 고주파 성분 제거를 위한 기법들중 DFT를 이용한 대역제한 기법을 채용하는 경우, 대역제한 블록(230)은 전술한 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 복원된 프레임에서 시각에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제한하는 데, 그 과정은 실질적으로 2차원 주파수 변환과정과 주파수 선택과정으로 구분할 수 있으며, 이때 2차원 주파수 변환과정에서는 이산 푸리에 변환(DFT)을 이용하고, 주파수 선택과정에서는 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 DFT 변환된 영상신호의 통과 대역을 결정한다.

다음에, 대역제한 블록(230)에서 복원된 프레임을 2차원 DFT 변환하고, 또한 필터링 제어신호 B에 의거하여 2차원 DFT 변환된 영상신호의 주파수를 선택하는 과정에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 대역제한 블록(230)은 복원된 영상신호가 갖는 공간영역의 유사성을 이용하는 것으로, 아래의 수식에 의거하여 공간영역의 영상신호(픽셀 데이터)를 푸리에 함수를 이용하여 M×N 단위, 예를 들면 8×8 단위의 주파수 영역의 2차워 DFT 변환 계수들로 변환된다.

상기 수식 6에서 f(u,v)는 각 픽셀의 값을, u는 수평 방향의 위치를, v는 수직 방향으로의 픽셀의 위치를 나타낸다. 따라서, N×N 블록의 각 픽셀에 대한 값은 다음과 같은 값을 갖는다. 즉, N=8인 경우 u 및 v는 0과 7사이의 값을 갖는다. 이때, 각 값들은 0에서 255 사이의 정수값을 갖는다. 또한, 상기 수식 6에서 Z(k, l)은 변환된 신호를 의미하고, k, l은 각각 수평 및 수직 방향으로의 주파수 성분을 의미한다. 따라서, N=8인 경우에는 8×8 DFT 블록, 즉 공간영역의 신호가 주파수 영역의 신호로 변환된다.

보다 상세하게는, 대역제한 블록(230)에서는 상술한 바와같은 과정을 통해 얻어진 DFT 변환계수들에 대하여, 라인 L13을 통해 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 그 통과되는 주파수 대역을 결정한다. 이때, 전술한 수식 3에서와 같이 필터링 제어신호 B는 1에서 4 사이의 정수값으로 설정할 수 있는 데, 이에 따라 선택되는 주파수는 다음과 같다,

즉, 대역제한 블록(230)에서는 변환된 주파수 Z(k, l)에서 특정한 주파수를 선택한다. 여기에서, k, l은 0에서 N-1 사이의 정수값이다. 따라서, 대역제한 블록(230)에서 출력되는 값은 특정 주파수 성분(즉, 고주파 성분)이 제거된 신호가 된다. 예를 들어, N=8인 경우에, 일예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 그 통과 주파수 대역이 결정될 것이다.

따라서, 도 4에 도시된 바와같이, 라인 L13을 통해 제어 블록(220)으로 부터 대역제한 블록(230)으로 제공되는 필터링 제어신호 B에 따라 각각에 해당하는 점선 이하의 주파수는 모두 0으로 하여 선택하지 않는다. 즉, 도 4에서 B값이 4인 경우에는 Z(1, 7), Z(2, 6)등과 같은 점선 이하의 주파수는 모두 0으로 매핑 처리되는 것이다. 이와는 달리 하나의 하나의 기설정 필터계수를 이용하여 제어 블록(220)으로 부터의 필터링 제어신호 B에 응답하여 소정 레벨 이상의 고주파 성분을 제한(고정된 레벨 이상의 고주파 성분을 0으로 대체 등)하도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 적응적인(또는 선택적인) 대역제한에 비해 그 구현이 다소 용이할 것이다.

다음에, 상술한 바와 같이 영상의 복잡도에 기초하여 결정되는 필터링 제어신호 B 값에 따라 특정영역의 주파수(고주파 성분)가 제거된 DFT 변환계수들(주파수 영역의 신호)은 아래의 수식을 통해 원래의 공간영역의 신호로 역변환된다.

상기 수식 7에서 f(u,v)는 각 픽셀의 값을 의미하고, u 및 v는 수평 및 수직 방향으로의 픽셀의 위치를 의미하며, Z(k,l)은 변환된 신호를 의미하고, k, l은 각각 수평 및 수직 방향으로의 주파수 성분을 의미한다. 따라서, N=8인 경우에는 주파수 영역의 8×8 DFT 블록들을 공간영역의 신호(픽셀 데이터)로 변환된다.

그 결과, 대역제한 블록(230)에서는 라인 L17 상에 복원 프레임이 복잡한 영상일 가질 때 그 영상의 복잡정도에 따라 특정영역의 주파수가 선택적으로 제거된 영상신호, 즉 복원된 영상의 복잡도에 근거하여 산출되는 필터링 제어신호 B에 따라 영상의 고주파 성분이 선택적(또는 적응적)으로 제거된 복원 프레임 신호(특정영역의 고주파 성분이 0값으로 대체된 영상신호)를 발생하며, 여기에서 발생된 신호(인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분이 선택적으로 제거된 복원 프레임 신호)는 스위칭 블록(240)의 b-a 라인을 통해 다음단의 D/A 변환부(108)로 제공될 것이다.

다른한편, 복원된 프레임의 고주파 성분 제거를 위한 기법들중 DCT를 이용한 대역 제한 기법을 채용하는 경우, 대역제한 블록(230)은 전술한 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 복원된 영상에서 인간의 시각에 비교적 둔감한 고주파 성분을 제한하는 데, 그 과정은 실질적으로 2차원 주파수 변환과정과 주파수 선택과정으로 구분할 수 있으며, 이때 2차원 주파수 변환과정에서는 이산 코사인 변환(DCT)을 이용하고, 주파수 선택과정에서는 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 필터링 제어신호 B에 의거하여 DCT 변환된 영상신호의 통과 대역을 결정한다.

다음에, 대역제한 블록(230)에서 복원된 영상을 2차원 DCT 변환하고, 또한 주파수 영역구분을 위한 필터링 제어신호 B에 의거하여 2차원 DCT 변환된 영상신호의 주파수를 선택하는 과정에 대하여 첨부된 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 대역제한 블록(230)에서는 프레임 메모리(107)로 부터 제공되는 복원된 영상에 대하여 2차원 DCT 변환을 수행하는 데, 이 기술분야에 잘 알려진 바와같이, DCT 변환과정은 영상신호의 공간적인 유사성을 잘 반영한다고 알려진 것으로, 이러한 DCT 변환기법은 영상신호를 부호화하는 과정에서 많이 응용되는 것이다. 따라서, 여기에서의 상세한 언급은 생략한다. 따라서, 본 실시예에서는 복원된 영상이 복잡한 영상일 때, 이러한 특성(공간적인 유사성 반영)을 갖는 DCT 변환을 영상신호의 복잡도에 따른 효과적인 주파수 선택 기법으로 이용한다. 이와같은 본 발명에서의 주파수 선택과정은 단순한 주파수 변환기법에 비해 영상신호의 특성을 보다 잘 반영하여 주파수 영역으로 반환하게 되므로, 결과적으로 입력 영상에 대한 주파수 선택시에 그 효율을 높일 수 있다.

도 10은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 대역제한 블록(230)에 대한 세부적인 블록구성도를 나타낸다. 동도에 도시된 바와 같이, 대역제한 블록(230)은 DCT 블록(1141), 양자화 블록(1143), 주파수 선택기(1145), 역양자화 블록(1147) 및 IDCT 블록(1149)을 포함한다.

도 10에 있어서, DCT 블록(1141)은 영상신호가 갖는 공간영역의 유사성을 이용하는 것으로, 아래의 수식에 의거하여 공간영역의 영상신호(픽셀 데이터)를 코사인 함수를 이용하여 M×N 단위, 예를들면 8×8 단위의 주파수 영역의 2차원 DCT 변환 계수들로 변환하여 다음단의 양자화 블록(1143)에 제공한다.

상기 수식 8에서 F(u, v)는 변환된 DCT 계수를 의미하고, f(x, y)는 입력 영상신호를 의미한다. 여기에서, x, y는 픽셀 데이터의 가로 및 세로 방향의 위치를 의미하고, u, v는 변환된 DCT 계수에서 가로 및 세로 방향의 주파수를 의미한다. 그런다음, 양자화 블록(1143)에서는 상기한 수식 8을 통해 2차원 변환된 DCT 계수들에 대해, 예를들면 비선형연산을 통해 유한한 개수의 값으로 양자화한다. 이때, DCT 변환계수의 양자화 과정에서 QP 값을 이용하는 데, 변환된 DCT 계수를 F(u, v)라 하면, F(u,v)/(2*QP)를 수행하여 정수값을 취하는 연산이 대표적인 양자화 과정의 예라고 할 수 있다.

한편, 주파수 선택기(1145)에서는 상술한 바와같을 과정을 통해 양자화된 DCT 변환계수들에 대하여, 라인 L13을 통해 도 2의 제어 블록(220)으로 부터 제공되는 주파수 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B에 의거하여 그 통과되는 주파수를 결정한다. 이때, 전술한 수식 3에서와 같이 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B는 1에서 4사이의 정수값으로 설정할 수 있는 데, 이에 따라 선택되는 주파수는 다음과 같다.

즉, 주파수 선택기(1145)에서는 변환된 주파수 Z(k,l)에서 특정한 주파수를 선택한다, 여기에서, k,l은 0에서 N-1 사이의 정수값이다. 따라서, 주파수 선택기(1145)에서 출력되는 값은 특정 주파수 성분(즉, 고주파 성분)이 제거된 신호가 된다. 예를들어, N=8인 경우에 도 4에 도시된 바와같이 그 통과 주파수가 결정될 것이다.

따라서, 도 4에 도시된 바와같이, 라인 L13를 통해 제어 블록(220)으로 부터 주파수 선택기(1145)로 제공되는 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B에 따라 각각에 해당하는 점선 이하의 주파수는 모든 0으로 하여 선택하지 않는다. 즉, 도 4에서 B 값이 4인 경우에는 Z(1,7), Z(2,6) 등과 같은 점선 이하의 주파수는 모두 0으로 매핑 처리되는 것이다. 이와는 달리 하나의 하나의 기설정 필터계수를 이용하여 제어 블록(1120)으로 부터의 필터링 제어신호 B에 응답하여 소정 레벨 이상의 고주파 성부을 제한(고정된 레벨 이상의 고주파 성분을 0으로 대체 등)하도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 적응적인(또는 선택적인)대역 제한에 비해 그 구현이 다소 용이할 것이다.

다음에, 상술한 바와같이 프레임에 프레임 메모리(107)에서 제공되는 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상일 때, 복원된 영상의 복잡정도에 기초하여 결정되는 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B 값에 따라 특정영역의 주파수(고주파 성분)가 제거된 양자화된 DCT 변환계수들은 다음단의 역양자화 블록(1147) 및 IDCT 블록(1149)을 통해 원신호(픽셀 데이터)로 복원된다. 이때, IDCT 블록(1149)에서의 역양자화된 DCT 변환계수의 역변환과정은 아래의 수식에 도시된 바와 같다.

상기 수식 9에서 f(x, y)는 역변환된 영상신호(픽셀 데이터)를 의미하고, F(u, v)는 변환된 DCT 계수를 의미한다. 여기에서, u, v는 변환된 DCT 계수에서 가로 및 세로 방향의 주파수를 의미하고, x, y는 픽셀 데이터의 가로 및 세로 방향의 위치를 의미한다.

그 결과, IDCT 블록(1149)에서는 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상일 대 그 영상의 복잡정도에 따라 특정영역의 주파수가 선택적으로 제거된 영상신호, 즉 복원된 영상의 복잡도에 근거하여 산출되는 대역폭 결정을 위한 필터링 제어신호 B에 따라 영상의 고주파 성분의 선택적(또는 적응적)으로 제거된 복원 프레임 신호(특정 영역의 고주파 성분이 0값으로 대체된 복원된 영상신호)를 발생하며, 여기에서 발생된 신호(인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분이 선택적으로 제거된 복원 프레임 신호)는 스위칭 블록(240)의 b-a 라인을 통해 다음단의 D/A 변환부(108)로 제공될 것이다.

따라서, 도 2의 D/A 변환부(108)에서는, 본 발명에 따른 고주파 성분 제거를 위한 필터링 기법(1차원 또는 2차원 저역 통과 필터링, DFT 또는 DCT를 이용한 대역제한)을 채용할 때, 복원된 영상이 복잡한 영상이면 대역제한 블록(230)을 통해 인간의 시각특성에 비교적 둔감한 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환하여 도시 생략된 디스플레이측으로 제공하고, 복원된 영상이 단순한 영상이면 프레임 메모리(107)에서 출력되는 고주파 성분이 제거되지 않은 복원된 프레임 신호를 디스플레이측으로 제공함으로써, 복잡도가 큰 영상이라 할지라도 시각적으로 중요한 성분인 저주파 신호에 대해 양자화 오차가 적게 생기도록 하면서 재생할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 이전에 복원된 소정시간 동안의 복수의 각 프레임에 대한 표준편차에 의거한 단시간 통계를 이용하여 현재 복원된 영상의 복잡도를 판단하여, 그 판단결과 시간적으로 연속하는 다음의 복원된 프레임 신호에 필터링 기법을 이용하여 인간의 시각특성에 둔감한 고주파 성분을 제거함으로써, 복원된 영상이 큰 복잡도를 갖는 영상일 경우일지라도 재생영상에서 필연적으로 나타나는 양자화 오차로 인한 화질열화를 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims

부호화된 영상 비트 시트림에 가변길이 복호화, 역양자화, 역 DCT 및 움직임 보상기법을 적용하여 부호화전의 원신호로 복원하는 영상 복원 수단 및 복원된 프레임 신호를 아날로그 신호로 변환하여 디스플레이측에 제공하는 디지탈/아날로그 변환수단을 구비한 영상 복호화 시스템에 있어서,

상기 영상 복원수단으로 부터 제공되는 복원된 프레임 각각에 대해 그 주파수 분석을 통해 통계적 특성을 나타내는 픽셀들의 평균값을 이용하여 표준편차를 추출하는 통계적 특성 산출 블록;

상기 통계적 특성 산출 블록으로 부터 제공되는 이전에 복원된 기 설정된 소정시간 동안의 각 프레임에 대한 복수의 표준편차값을 저장하고, 이 저장된 복수의 표준편차값들의 평균값을 산출하며, 이 산출된 평균값과 현재 복원된 프레임의 표준편차값과의 비교를 통해 상기 현재 복원된 프레임의 복잡도를 산출하고, 상기 산출된 복잡도에 근거하여 상기 현재 복원된 프레임에 대한 필터링 제어신호를 발생하는 제어 블록;

상기 발생된 필터링 제어신호에 따라 결정되는 필터계수에 의거하여 상기 현재 복원된 프레임을 필터링하여 그 통과 대역을 제한함으로써 고주파 성분을 제거한 복원된 프레임을 발생하는 대역제한 수단; 및

상기 복원된 프레임 신호를 상기 아날로그 변환수단에 제공하는 적어도 두개의 경로를 포함하며, 상기 제어 블록으로 부터 제공되는 상기 평균값과 상기 현재 복원된 프레임의 표준편차값의 비교결과에 의거하여 발생하는 절환 제어신호에 응답하여 상기 복원된 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하거나 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 상기 디지탈/아날로그 변환수단에 제공하는 스위칭 블록을 더 포함하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제1항에 있어서,

상기 이전에 복원된 기설정된 소정시간 동안의 복수의 프레임은, 상기 현재 복원된 프레임에 시간적으로 바로 인접하는 복원된 이전의 30프레임인 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제1항에 있어서,

상기 대역제한 수단은, 1차원 저역 통과 필터링을 통해 상기 복원된 다음 프레임 신호의 고주파 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제3항에 있어서,

상기 1차원 저역 통과 필터링은, 기설정된 하나의 필터계수를 이용하여 상기 복원된 다음 프레임 신호의 고주파 성분을 완전 또는 부분 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제3항에 있어서,

상기 1차원 저역 통과 필터링은, 그 값이 서로 다른 복수의 필터계수중의 어느 하나를 이용하여 상기 복원된 다음 프레임의 고주파 성분 레벨을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제3항, 제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 1차원 저역 통과 필터링은, 8×8 블록 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제6항에 있어서,

상기 8×8 블록에 대한 1차원 저역 통과 필터링은, 상기 8×8 블록내의 각 픽셀 위치의 수평-수직 또는 수직-수평 방향으로 순차 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제1항에 있어서,

상기 대역제한 수단은, 2차원 저역 통과 필터링을 통해 상기 복원된 다음 프레임의 고주파 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제8항에 있어서,

상기 2차원 저역 통과 필터링은, 하나의 필터계수를 이용하여 상기 복원된 다음 프레임의 고주파 성분을 완전 또는 부분 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제8항에 있어서,

상기 2차원 저역 통과 필터링은, 그 값이 서로 다른 복수의 필터계수중의 어느 하나를 이용하여 상기 복원된 다음 프레임의 고주파 성분 레벨을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제10항에 있어서,

상기 각 필터계수는, 3×3의 차수를 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복원된 다음 프레임에 대한 2차원 저역 통과 필터링은, 8×8 블록 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제1항에 있어서,

상기 대역제한 수단은, 상기 복원된 다음 프레임에 대한 공간영역의 영상신호를 이산 푸리에 변환을 이용하여 M×N 블록 단위의 주파수 영역의 DFT 변환계수들로 변환하고, 상기 발생된 대역제한을 위한 필터링 제어신호에 의거하여 상기 변환된 DFT 변환계수 블록들에 대한 고주파 통과 대역을 결정하며, 상기 변환된 각 DFT 변환계수 블록의 고주파 통과 대역을 상기 결정된 대역폭으로 제한하고, 상기 대역폭이 제한된 각 DFT 블록들 각각에 대해 역이산 푸리에 변환을 통해 원신호로 복원함으로써 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제13항에 있어서,

상기 복원된 다음 프레임에 대한 이산 푸리에 변환은, 8×8 블록 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제13항에 있어서,

상기 복원된 다음 프레임의 대역폭 제한은, 상기 입력 프레임의 복잡정도에 따라 기설정된 복수의 레벨중의 어느 한 레벨로 적응적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제13항에 있어서,

상기 복원된 다음 프레임의 대역폭 제한은, 기설정된 소정범위의 한 레벨로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 대역폭 제한은, 상기 변환된 각 DFT 변환계수 블록들에 대해 상기 결정된 대역폭 이하의 고주파 성분은 제로(0) 값으로 매핑하는 것을 특징으로 하는 적응적인 부호화 모드 결정 기능을 갖는 개선된 영상 부호화 시스템.
제1항에 있어서,

상기 대역제한 수단은:

상기 복원된 프레임 신호에 대한 공간영역의 영상신호를 코사인함수를 이용하여 M×N 블록 단위의 주파수 영역의 2차원 DCT 변환계수들로 변환하는 이산 코사인 변환수단;

상기 M×N 단위의 2차원 DCT 변환계수 블록들에 대해 양자화 파라메터값을 이용하여 유한한 개수의 값으로 양자화하는 양자화 수단;

상기 제어 블록으로 부터 제공되는 상기 필터링 제어신호에 의거하여 상기 양자화된 DCT 변환계수 블록들에 대한 고주파 통과 대역을 결정하며, 상기 양자화 된 각 DCT 변환계수 블록의 고주파 통과 대역을 상기 결정된 대역폭으로 제한하는 주파수 선택 수단; 및

상기 대역폭이 제한된 양자화된 각 DCT 블록들 각각에 대해 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 수행하여 부호화전의 원신호로 복원하여 대역 제한된 프레임을 발생하며, 상기 대역 제한된 프레임을 상기 고주파 성분이 제거된 복원 프레임 신호로써 스위칭 블록에 제공하는 영상 복원 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제18항에 있어서,

상기 복원된 다음 프레임에 대한 이산 코사인 변환은, 8×8 블록 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제18항에 있어서,

상기 복원된 다음 프레임의 대역폭 제한은, 상기 복원된 프레임의 복잡정도에 상응하여 기설정된 복수의 레벨중의 어느 한 레벨로 적응적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제18항에 있어서,

상기 복원된 다음 프레임의 대역폭 제한은, 기설정된 소정범위의 한 레벨로 수행되는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 대역폭 제한은, 상기 변환된 각 DCT 변환계수 블록들에 대해 상기 결정된 대역폭 이하의 고주파 성분을 제로(0) 값으로 매핑하는 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.
제1항에 있어서,

상기 절환 제어신호는, 하이 또는 로우 레벨을 갖는 논리신호인 것을 특징으로 하는 개선된 영상 복호화 시스템.