KR19980043710A

KR19980043710A - 일정압축률 정지영상 압축 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR19980043710A
Application number: KR1019960061664A
Authority: KR
Inventors: 김경호
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-09-05
Also published as: JPH10173933A; KR100195187B1; US6560373B1

Abstract

본 발명은 정지영상 압축 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 압축률 변동폭을 일정하게 유지하는 일정압축률 정지영상 압축 장치는 소정의 정지영상의 알.지.비(RGB) 신호를 입력받아 휘도 신호와 색차 신호를 생성하는 휘도색차신호 생성부; 상기 각 휘도 신호와 색차 신호에 대하여, 한 장의 영상을 소정의 크기의 정방형 영역으로 나누고, 각 영역마다 영역 내의 평균값으로부터 최고 주파수의 영상성분에 이르기까지의 모든 주파수에 대한 영상성분으로 분해하는 이산여현변환부; 상기 이산여현변환후의 각 주파수에 대응하는 계수를 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누되, 소정의 주파수 이상의 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값으로 나누는 일정압축률 양자화부; 및 상기 양자화 과정을 거친 각 계수에 대해 발생확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에는 길이가 긴 부호를 할당하는 부호체계를 가진 엔트로피 부호화부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 입력되는 정지영상의 내용이 다양하게 변하더라도 압축률이 거의 일정하게 유지될 수 있으므로, 고화질은 요구되지 않지만 정지영상을 기록/재생하는 시간을 어느 정도 예측하여야만 하는 장치에 있어서 정지영상의 기록/재생하는 시간에 대한 예측을 가능하게 하여 준다.

Description

일정압축률 정지영상 압축 장치 및 그 방법

본 발명은 정지영상 압축 장치에 관한 것으로서, 특히 정지영상에 대한 압축률을 소정의 범위에서 일정하게 유지할 수 있는 정지영상 압축 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

멀티미디어 정보화시대에 있어서 그 정보들은 주로 영상과 음향으로 이루어져 있는데 이들을 PCM(Pulse Code Modulation)으로 처리할 경우데이터 양이 과다하여 저장이나 전송에 많은 어려움이 있다. 따라서 멀티미디어 실현의 핵심을 이루는 것은 영상과 음향의 효율적인 압축기술이라고 할 수 있다. 이에 영상과 음향의 압축 및 다중화를 위하여 국제적인 표준이 설정되고 있는 바, 특히, 컴퓨터 그래픽스와 같은 정지영상 처리를 주요 목적으로 개발된 표준으로는 JPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)이 있다.

JPEG에 의한 정지영상 압축 장치는 이산여현변환부, 양자화부, 엔트로피 부호화부를 기본 구성블럭으로 한다. 역으로, JPEG에 의한 정지영상 복호 장치는 엔트로피 복호화부, 역양자화부, 역이산여현변환부를 기본 구성블럭으로 한다. 통상적으로, 이산여현변환 후에는 변환 전에 화면에 불규칙하게 퍼져있던 화소의 값들이 저주파의 항쪽으로 집중되는 경향을 지닌다. 따라서, 고주파의 항들을 버리는 조작을 통하여 정보를 거의 손실하지 않고 정보 압축을 할 수 있다. 고주파 항을 버리는 방법으로 양자화가 있는데, 이 과정은 이산여현변환후의 각 주파수에 대응하는 계수를 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누는 것이다. 따라서 양자화 스템 사이즈를 크게 하면 크게 할수록 많은 항들이 거의 0이 되므로 고주파 항들은 많이 상실되지만 압축률은 높아진다. 역으로. 복호화 과정에서 역양자화는 엔트로피 복호화된 영상 신호에 상기 양자화 스텝 사이즈를 곱함으로써 이루어진다.

기존의 JPEG에 의한 정지영상 복호 장치에서는 상기와 같은 양자화 또는 역양자화 과정에서 사용되는 양자화 스텝 사이즈가 아래와 같은 표준 테이블 형식으로 제공된다.

휘도신호용 양자화 테이블

16	11	10	16	24	40	51	61
12	12	14	19	26	58	60	66
14	13	16	24	40	57	69	57
14	17	22	29	51	87	80	62
18	22	37	56	68	109	103	77
24	36	55	64	81	104	113	92
49	64	78	87	103	121	120	101
72	92	95	98	112	100	103	99

색차신호용 양자화 테이블

17	18	24	47	99	99	99	99
18	21	26	66	99	99	99	99
24	26	56	99	99	99	99	99
47	66	99	99	99	99	99	99
99	99	99	99	99	99	99	99
99	99	99	99	99	99	99	99
99	99	99	99	99	99	99	99
99	99	99	99	99	99	99	99

통상적으로 이산여현변환 후의 각 주파수에 대응되는 계수들에 고주파 성분이 많으면, 상기 양자화 테이블에 제시된 양자화 스텝 사이즈에 의한 양자화 과정 후에도 고주파 성분이 많아지고 압축률도 저하된다. 즉, 상기 양자화 테이블을 사용하는 경우, 영상의 화질은 좋아지지만, 고주파 성분이 많은 정지영상에 대한 압축률은 낮고, 고주파 성분이 적은 정지영상은 압축률이 높아져서 정지영상의 내용에 따라 압축률은 매우 가변적이다.

상기한 바와 같이, 기존의 JPEG 방식에 의한 정지영상의 압축률은 정지영상의 내용에 따라 압축률의 변동폭이 매우 넓기 때문에 정지영상을 기록/재생하거나 정지영상을 전송하고자 할 때 기록/인출 시간 또는 전송 시간이 압축될 정지영상의 내용에 따라 매우 가변적이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 정지영상의 화질에 대해서는 기존의 방식에 비해 약간의 열화를 감수하더라도, 양자화 테이블의 고주파 측 성분을 조정함으로써 정지영상에 대한 압축률의 변동폭의 크기를 최소화하는 일정압축률 정지영상 압축 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 정지영상 압축 장치의 구성을 도시한 구성블럭도이다.

도 2는 본 발명에 의한 정지영상 압축 장치에 있어서 압축률을 일정하게 유지하는 과정을 도시한 흐름도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같다.

압축률 변동폭을 일정하게 유지하는 일정압축률 정지영상 압축 장치는 소정의 정지영상의 알.지.비(RGB) 신호를 입력받아 휘도 신호와 색차 신호를 생성하는 휘도색차신호 생성부; 상기 휘도색차신호 생성부에서 생성된 각 휘도 신호와 색차 신호에 대하여, 한 장의 영상을 소정의 크기의 정방형 영역으로 나누고, 각 영역마다 영역 내의 평균값으로부터 최고 주파수의 영상성분에 이르기까지의 모든 주파수에 대한 영상성분으로 분해하는 이산여현변환부; 상기 이산여현변환후의 각 주파수에 대응하는 계수를 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누되, 소정의 주파수 이상의 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값으로 나누는 일정압축률 양자화부; 및 상기 양자화 과정을 거친 각 계수에 대해 발생확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에는 길이가 긴 부호를 할당하는 부호체계를 가진 엔트로피 부호화부를 포함함을 특징으로 한다.

그리고, 정지영상의 압축률을 일정하게 유지하는 방법은 소정의 정지영상의 알.지.비 신호를 입력받아 휘도 신호와 색차 신호를 생성하는 단계; 상기 각 휘도 신호와 색차 신호에 대하여, 한 장의 영상을 소정의 크기의 정방형 영역으로 나누는 단계; 상기 각 정방형 영역마다 영역 내의 평균값으로부터 최고 주파수의 영상성분에 이르기까지의 모든 주파수에 대한 영상성분으로 이산여현변환 단계; 상기 이산여현변환 후의 각 주파수에 대응하는 계수를 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누되, 소정의 주파수 이상의 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값으로 나누는 일정압축률 양자화 단계; 및 상기 양자화 단계 후의 각 계수에 대해 발생확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에는 길이가 긴 부호를 할당하는 부호체계를 가진 엔트로피 부호화 단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 정지영상 압축 장치의 구성을 도시한 구성블럭도이다. 도 1에 의하면, 본 발명은 휘도색차신호 생성부(100), 이산여현변환부(110), 일정압축률 양자화부(120), 엔트로피 부호화부(130)을 포함하여 구성된다. 상기 휘도색차신호 생성부(100)는 자연의 정적 영상으로부터 추출된 알.지.비 영상 신호로부터 휘도 신호(Y)와 색차 신호(Cr,Cb)를 생성하는 구성블럭이다. 상기 이산여현변환부(110)는 상기 각 휘도 신호와 색차 신호에 대하여, 한 장의 영상을 소정의 크기의 정방형 영역으로 나누고, 각 영역마다 영역 내의 평균값(영역 전체가 같은 값을 갖는 화면성분, 즉, 직류성분)으로부터 최고 주파수의 영상성분에 이르기까지의 모든 주파수에 대한 영상성분으로 분해한다. 이러한 분해 과정을 직교변환이라 하는데 직교변환의 장점은 변환전에는 화면에 불규칙하게 퍼져 있던 화소의 값(예를들면, 휘도)이 변환후에는 저주파항 쪽으로 집중되는 경향이 있다는 것이다. 상기 일정압축률 양자화부(120)은 본 발명의 가장 핵심적인 구성블럭으로서, 상기 이산여현변환후의 각 주파수에 대응하는 계수를 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누되, 소정의 주파수 이상의 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값으로 나누는 역할을 한다. 상기 소정의 주파수의 값은 일정하게 유지하고자 하는 압축률의 폭에 따라 달라지는데, 소정의 주파수의 값이 낮아질수록 압축률의 변동의 폭은 적어지나 영상신호의 손실은 많아지고, 소정의 주파수의 값이 높아질수록 압축률의 변동의 폭은 넓어지나 영상신호의 손실은 적어진다. 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값은 255가 된다. 아래에서 본 발명의 일실시예로서의 양자화 테이블을 예시한다.

본 발명의 일실시예로서의 휘도신호용 양자화 테이블

16	11	10	16	255	255	255	255
12	12	14	255	255	255	255	255
14	13	255	255	255	255	255	255
14	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255

본 발명의 일실시예로서의 색차신호용 양자화 테이블

17	18	24	47	255	255	255	255
18	21	26	255	255	255	255	255
24	26	255	255	255	255	255	255
47	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255
255	255	255	255	255	255	255	255

상기 엔트로피 부호부(130)는 상기 양자화 과정을 거친 각 계수에 대해 발생확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에는 길이가 긴 부호를 할당하는 부호체계를 사용함으로써 영상신호를 압축하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 의한 정지영상 압축 장치에 있어서 압축률을 일정하게 유지하는 과정을 도시한 흐름도이다. 도 2에 의하면, 휘도색차신호 생성부(100), 이산여현변환부(110), 일정압축률 양자화부(120), 엔트로피 부호화부(130)을 포함한여 구성된 정지영상 압축 장치에 있어서 압축률을 일정하게 유지하는 방법에서는, 먼저 상기 휘도색차신호 생성부(100)가 소정의 정지영상의 알.지.비 신호를 입력받아 휘도 신호와 색차 신호를 생성한다(200단계). 그 다음, 상기 이산여현변환부(110)는 상기 각 휘도 신호와 색차 신호에 대하여, 한 장의 영상을 소정의 크기의 정방형 영역으로 나누고(210단계), 상기 각 정방형 영역마다 영역 내의 평균값으로부터 최고 주파수의 영상성분에 이르기까지의 모든 주파수에 대한 영상성분으로 이산여현변환을 한다(220단계). 그 다음, 상기 이산여현변환 후의 각 주파수에 대응하는 계수를 저주파에서 고주파의 순으로 검사할 때(230단계), 소정의 주파수보다 낮은 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누며(240단계), 소정의 주파수 이상의 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값으로 나눈다(250단계). 그 다음, 상기 양자화 단계 후의 각 계수에 대하여 발생확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에는 길이가 긴 부호를 할당하는 부호체계에 의해 영상신호를 압축한다(260단계).

Claims

압축률 변동폭을 일정하게 유지하는 정지영상 압축 장치에 있어서,

소정의 정지영상의 알.지.비 신호를 입력받아 휘도 신호와 색차 신호를 생성하는 휘도색차신호 생성부;

상기 휘도색차신호 생성부에서 생성된 각 휘도 신호와 색차 신호에 대하여, 한 장의 영상을 소정의 크기의 정방형 영역으로 나누고, 각 영역마다 영역 내의 평균값으로부터 최고 주파수의 영상성분에 이르기까지의 모든 주파수에 대한 영상성분으로 분해하는 이산여현변환부;

상기 이산여현변환후의 각 주파수에 대응하는 계수를 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누되, 소정의 주파수 이상의 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값으로 나누는 일정압축률 양자화부; 및

상기 양자화 과정을 거친 각 계수에 대해 발생확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에는 길이가 긴 부호를 할당하는 부호체계를 가진 엔트로피 부호화부를 포함함을 특징으로 하는 일정압축률 정지영상 압축 장치.
정지영상 압축 장치에 있어서 압축률을 일정하게 유지하는 방법은

소정의 정지영상의 알.지.비 신호를 입력받아 휘도 신호와 색차 신호를 생성하는 단계;

상기 각 휘도 신호와 색차 신호에 대하여, 한 장의 영상을 소정의 크기의 정방형 영역으로 나누는 단계;

상기 각 정방형 영역마다 영역 내의 평균값으로부터 최고 주파수의 영상성분에 이르기까지의 모든 주파수에 대한 영상성분으로 이산여현변환 단계;

상기 이산여현변환 후의 각 주파수에 대응하는 계수를 각각 소정의 양자화 스텝 사이즈로 나누되, 소정의 주파수 이상의 주파수에 대응하는 계수에 대하여는 상기 양자화 스텝 사이즈가 가질 수 있는 최대값으로 나누는 일정압축률 양자화 단계; 및

상기 양자화 단계 후의 각 계수에 대해 발생확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 값에는 길이가 긴 부호를 할당하는 부호체계를 가진 엔트로피 부호화 단계를 포함함을 특징으로 하는 정지영상의 압축률을 일정하게 유지하는 방법.