KR19980066971A

KR19980066971A - 움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치

Info

Publication number: KR19980066971A
Application number: KR1019970002785A
Authority: KR
Inventors: 최상훈
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-10-15

Abstract

움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치에 관한 것으로서, 현재 입력되는 화면과 프레임 메모리에서 출력되는 이전화면을 비교하여 이동량 검출 형태를 결정하는 영상 형태 결정부를 구비함으로써 미리 이동량 검출방법을 결정하고 프레임단위 또는 필드단위중에서 한 가지를 선택해서 이동량 검출과정의 연산량을 효과적으로 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치

본 발명은 영상 부호화 장치에 관한 것으로서, 특히 입력되는 소오스 영상을 미리 확인하여 이동량 검출(Motion Estimation)과정의 연산량을 줄이기 위한 움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 영상정보는 그 정보량이 매우 방대하므로 전송 또는 저장하기 위해서는 영상압축(또는 부호화) 기술이 필요한데, 이는 주로 공간 및 시간영역에서의 중복성을 제거하는 방법을 이용한다.

영상 부호화 장치의 영상기법은 여러장의 영상으로 구성된 GOP(Group Of Picture) 단위로 수행된다.

상기 GOP 내에는 이동량 검출과정 없이 입력된 화면 만으로 부호화를 수행하는 I 화면(Intra-coded picture), 시간적으로 이전화면을 기준으로 이동량을 검출하여 부호화를 수행하는 P 화면(Predictive-coded picture), 시간적으로 이전과 이후 화면을 모두 참조하여 수행하는 B 화면(Bidirectionally Predictive picture)의 세가지 형태로 부호화된다.

도 1은 일반적인 영상 부호화 장치를 나타낸 구성블록도이다.

도 1를 참조하면, 일반적인 영상 부호화 장치는 입력되는 영상에 관한 데이타를 저장하고 이동량 탐색시에 이전화면의 탐색영역 데이타를 출력하는 프레임 메모리(10)와, 현재 입력되는 화면과 상기 프레임 메모리(10)에서 출력되는 이전화면을 비교하여 블럭간의 차이를 누적시키는 연산을 수행하는 이동량 검출(Motion Estimation)부(11)와, 이동량 검출(Motion Estimation)부(11)에서 출력되는 화면데이타를 압축하기 위하여 주파수 성분으로 변환하는 DCT(Discrete Cosine Transform)부(12)와, DCT부(12)의 출력신호를 유한한 갯수의 값으로 근사화하여 디지탈값으로 출력하는 양자화변환부(Quantizer)(13)와, 양자화변환부(13)의 디지탈 출력데이타를 가변길이 부호화하여 최종 비트스트림을 출력하는 VLC(Variable Length Coding)부(14)와, 이동량 검출과 화면간 부호화를 위한 기준화면을 구성하기 위한 역양자화변환부(Inverse Quantizer)(15)와, 역양자화변환부(16)의 출력 데이타를 역 DCT(Discrete Cosine Transform)하는 IDCT부(16)와, IDCT부(16)에서 출력되는 데이타를 원래신호로 복원하여 프레임메모리(10)에 저장하는 복원부(17)로 구성된다.

도 2는 일반적인 이동량 검출과정을 나타낸 도면으로서, 입력된 영상에 대하여 ｍ×ｎ크기의 블럭으로 나누어서 각 블럭에 대하여 이전화면에서 정의된 P×Q 크기의 탐색영역에서 오차가 가장 적은 위치를 결정한다.

도 3a 내지 3b는 현재 부호화하고자 하는 화면이 프레임화면(Frame Picture)일 경우 이동량 검출을 나타낸 것으로, 프레임기준(Frame Based)과 필드기준(Field Based)2가지 형태의 탐색이 존재한다.

먼저, 도 3a의 프레임기준의 탐색은 기존의 탐색방법과 동일하게 16×16 크기의 매크로블럭(21)에 대하여 이전화면에 정의된 탐색영역(20)에서 이동량을 검출한다.

여기서, 화면을 구성하기 위하여 시간적으로 우수 라인과 기수라인을 따로 나누어서 주사하는 인터레이스(Interlace) 형태의 입력에 대해서는 두가지의 형태의 화면에 대하여 부호화를 수행할 수 있다.

그리고 도 3b의 필드기준의 탐색은 프레임화면의 탑필드(Top Field) 16×8 블럭(22)에 대하여 이전 프레임의 탑필드(Top Field)와 바텀필드(Bottom Field)에 대하여 이동량을 검출하고(24)(25), 바텀필드 16×8 블럭(23)에 대하여 똑같이 이전 프레임의 탑필드와 바텀필드에 대하여 이동량 검출(26)(27)을 수행한다.

실제의 프레임화면 부호화 효율을 고려하여 프레임기준 또는 필드기준 중의 하나로 이동량벡터의 부호화 형태를 결정한다.

종래기술에 따른 영상 부호화 장치는 이동량 검츨 알고리듬 특성에 의해 연산량이 증가되어 처리속도 및 과정이 효율적이지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 이동량 검출형태 결정부를 구비하여 현재 입력되는 화면과 프레임 메모리에서 출력되는 이전화면을 비교해서 프레임단위 또는 필드단위중 미리 하나를 선택하여 움직임 검출량을 계산하는 움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 영상 부호화 장치를 나타낸 구성블록도,

도 2는 일반적인 이동량 검출과정을 나타낸 도면,

도 3a 내지 3b는 프레임단위의 이동량 검출형태를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 구성블록도,

도 5는 매크로블럭을 우수라인 블럭과 기수라인 블럭으로 분리해서 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

9 : 영상 형태 결정부 10 : 프레임메모리

11 : 이동량 검출부 12 : DCT부

13 : 양자화변환부 14 : VLC부

15 : 역양자화변환부 16 : IDCT부

17 : 복원부

본 발명에 따른 움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치의 특징은 이동량 검출형태 결정부를 구비하여 현재 입력되는 화면과 프레임 메모리에서 출력되는 이전화면을 비교해서 프레임단위 또는 필드단위중 미리 하나를 선택하여 이동량 검출과정의 연산량을 줄이는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 구성블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치는 입력되는 화면에 관한 데이타를 저장하고 이동량 탐색시에 이전화면의 탐색영역 데이타를 출력하는 프레임 메모리(10)와, 현재 입력되는 화면과 상기 프레임 메모리(10)에서 출력되는 이전화면을 비교하여 이동량 검출 형태를 결정하는 영상 형태 결정부(9)와, 영상 형태 결정부(9)에서 출력되는 블럭간의 차이를 누적시키는 연산을 수행하는 이동량 검출(Motion Estimation)부(11)와, 이동량 검출부(11)에서 구해진 오차가 작은 블럭의 이동벡터를 압축하기 위하여 주파수 성분으로 변환하는 DCT(Discrete Cosine Transform)부(12)와, DCT부(12)의 출력신호를 유한한 갯수의 값으로 근사화하여 디지탈값으로 출력하는 양자화변환부(Quantizer)(13)와, 양자화변환부(13)의 디지탈 출력데이타를 가변길이 부호화하여 최종 비트스트림을 출력하는 VLC(Variable Length Coding)부(14)와, 이동량 검출과 화면간 부호화를 위한 기준화면을 구성하기 위한 역양자화변환부(Inverse Quantizer)(15)와, 역양자화변환부(15)의 출력 데이타를 역 DCT(Discrete Cosine Transform)하는 IDCT부(16)와, IDCT부(16)에서 출력되는 데이타를 원래신호로 복원하여 프레임메모리(10)에 저장하는 복원부(17)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동량 검출장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 영상 형태 결정부(9)로 인가되는 현재입력 화면과 프레임메모리(10)에서 출력되는 이전 화면을 비교한 후 이동량 검출 형태를 결정한다.

상기 영상 형태 결정부(9)에서 출력되는 이동량 검출 형태에 따라 이동량 검출부(11)를 거쳐 이전화면의 지정된 탐색영역에서 이동벡터를 결정한다.

이때, 현재 부호화할 매크로블럭과 이전화면의 탐색영역에서 이동벡터를 이용하여 블럭간의 차이를 구하고, 매크로블럭을 8×8크기의 블럭으로 나누어서 DCT부(12)와 양자화변환부(13)를 이용하여 데이타를 감축하고, 상기 신호를 다시 VLC부(14)를 통하여 최종 압축된 비트스트림을 생성한다.

이때, 상기 이동량 검출부(11)에서 출력된 영상데이타 신호는 역양자화변환부(15) 및 IDCT부(16)를 거쳐 역양자화 및 역변환이 수행되고, 상기 역변환된 데이타는 복원부(17)를 거쳐 프레임 메모리(10)에 저장된다.

따라서, 현재 다루고 있는 인터레이스 영상은 한장의 프레임을 구성하여 2장의 시간적으로 차이가 있는 필드로 구성한다.

그리고 스포츠와 같이 움직임이 많은 영상에 대해서는 두 필드 내용간에 많은 차이가 발생하고, 따라서 필드단위와 같이 필드 매크로 블럭을 16×8크기의 같은 필드의 블럭으로 나누어서 이동량을 검출하는 것이 이전화면에서 현재 블럭과 유사한 블럭을 찾을 가능성이 크다.

실제로 이동량 검출과정 결정은 도 5에 나타낸 바와 같이 필드로 나누고, 각 필드에 대하여 유사성을 판단하여 결정한다.

상기 유사성의 판단은 아래의 식과 같이 우수라인과 기수라인간의 차이의 제곱을 다 더해서 미리 설정한 임계값과 비교하여 더 적게 프레임단위 기법을 이용하고, 임계값 보다 더 크면 각 16×8블럭에 대하여 각각 이동량을 검출하는 필드단위 기법을 이용하여 이동량을 검출한다.

여기서, 임계값은 엠펙에서 다른 결정에서의 비교와 같이 실험값에 의해 구해진다.

본 발명에 따른 움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치는 가장 많은 계산을 포함하는 이동량 검출과정의 연산량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

입력되는 영상데이타를 원래 데이타로 복원하는 복원부를 구비한 영상 부호화 장치에 있어서,

상기 복원부에서 출력되는 데이타를 저장하는 프레임 메모리와;

현재 입력되는 화면과 상기 프레임 메모리에서 출력되는 이전화면을 비교하여 이동량 검출 형태를 결정하는 영상 형태 결정부와;

상기 영상 형태 결정부에서 출력되는 블럭간의 차이를 연산하는 이동량 검출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 움직임 이동량 검출기능을 갖는 영상 부호화 장치.