KR19990003697A - 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산 여현 변환 부호화(Discrete Cosine Transform: 이하, DCT라 칭함) 및 양자화 과정을 거친 DCT 계수값들을 '0'의 값을 갖는 계수의 수와 바로 연속되는 '0'이 아닌 계수값으로 이루어진 2차원 심볼로 만드는 줄길이 부호기에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 한 블록의 DCT 계수들을 줄길이 부호화하여 발생된 (런,레벨)의 수가 홀수 혹은 짝수인지를 검출하는 홀/짝 검출부(310); 한 블록의 DCT 계수들에 대한 줄길이 부호화 종료 타이밍을 검출하기 위한 종료 타이밍 검출부(320); 종료 타이밍 검출부의 출력에 따라 소정의 논리값 혹은 홀/짝 검출부의 출력을 제공하는 제2 멀티플랙서(330); 제2 멀티플랙서의 출력에 따라 상기 런값 발생부에서 발생되는 제2런 혹은 0을 출력하는 제3 멀티플랙서(332); 및 제2 멀티플랙서의 출력에 따라 상기 레벨 발생부에서 발생되는 제2 레벨 혹은 0을 출력하는 제4 멀티플랙서(334)를 포함한다.

따라서, 본 발명의 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치는 부호화된 결과 한 블록에서 홀수개의 (런,레벨)이 발생되면 이어 (0,0)을 부가한 후 EOB신호를 출력하게 하므로써 가변장 부호기에서 타이밍을 용이하게 맞출 수 있다.

Description

줄길이 부호기의 종료신호 발생장치( END OF BLOCK SIGNAL GENERATOR FOR RUN LENGTH CODER )

본 발명은 영상 데이터를 압축 부호화시에 영상 데이터의 통계적 중복성을 제거하기 위한 줄길이 부호기(RUN LENGTH CODER)에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 이산 여현 변환 부호화(Discrete Cosine Transform: 이하, DCT라 칭함) 및 양자화 과정을 거친 DCT 계수값들을 '0'의 값을 갖는 계수의 수와 바로 연속되는 '0'이 아닌 계수값으로 이루어진 2차원 심볼로 만드는 줄길이 부호기에 관한 것이다.

일반적으로, 현대 사회를 일컬어 정보화 사회라고 하는 바, 처리해야 하는 정보의 양이 나날이 늘어나는 추세이므로, 기존의 전송 대역을 효과적으로 이용하기 위해서는 전송하고자 하는 데이터를 압축하여야 한다. 특히, 디지탈 영상신호의 경우에는 정보량이 매우 방대하기 때문에 정보의 저장과 검색, 전송등을 보다 효율적으로 하기 위해서는 영상 데이터를 압축하는 것이 필수적이다.

이러한 이유에서 영상 데이터에 대한 압축 기법들이 많이 개발되어 왔으며, 이러한 영상 데이터 압축 기술은 영상신호가 갖는 공간적 중복성, 시간적 중복성, 통계적 중복성을 제거하므로써 영상을 표시하는데 요구되는 데이터량을 줄이는 것이다.

상기와 같은 영상 데이터 압축 기법은 정지 영상(동일 프레임 내)에 존재하는 공간적 중복성을 제거하기 위한 프레임내(intraframe) 부호화와, 동영상(연속되는 프레임들간)에 존재하는 시간적 중복성을 제거하기 위한 프레임간(interframe) 부호화로 나눌 수 있다.

상기 공간적 중복성을 제거하기 위한 프레임내 부호화는 변환 부호화(transform coding)의 일종인 이산 여현 변환 부호화(DCT) 및 양자화를 예로 들 수 있으며, 상기 시간적 중복성을 제거하기 위한 프레임간 부호화의 일 예로는 시간적으로 인접한 두 화면간의 움직임을 추정하여 보상함으로써, 시간적인 중복성을 제거하는 움직임 추정/보상 부호화(motion estimation/compensation coding)를 들 수 있다.

그리고, 상기 DCT 및 양자화 과정을 거친 DCT 계수값들을 엔트로피 부호화하여 통계적 중복성(statistical redundancy)을 제거하는 것이다. 즉, 상기 엔트로피 부호화(entropy coding)는, 양자화된 화소의 발생빈도가 다르게 분포되어 있으므로 통계적 특성을 이용하여 비트 발생율을 최소로 감축시키기 위한 무손실 부호화 알고리즘을 말한다.

이러한 엔트로피 부호화 기법에는 줄길이 부호화(Run Length Coding : RLC) 기법과, 허프만 부호화 기법을 이용한 가변장 부호화(Variable Length Coding : VLC) 기법 및, 비트 프레인 부호화(Bit Plane Coding : BPC) 기법 등 여러가지가 있으나 줄길이 부호화 및 가변장 부호화 기법이 널리 이용되고 있다.

여기서, 줄길이 부호화(RLC)는 주로 이산 여현 변환 부호화(DCT)와 같은 변환 부호화의 압축 효율을 증가시키기 위해 사용되는 것이다. 일반적으로 영상신호가 DCT 변환되어 생성된 DCT 계수들을 살펴보면 대부분의 에너지가, 낮은 주파수 계수에 집중되고 높은 주파수 계수들은 거의 '0'에 가까운 값을 갖게 되는 것을 알 수 있다. 따라서 양자화된 DCT계수들을 지그-재그 스캔(zig-zag scan)하여 낮은 주파수부터 높은 주파수 순으로 정렬하면, 상대적으로 긴 '0'의 1차원 데이터 열이 만들어진다. RLC는 상기와 같이 만들어진 데이터 열에서 계속되는 '0'의 갯수와 바로 연속되는 '0'이 아닌 계수값으로 구성된 (런,레벨)의 2차원 심볼을 만드는 것이다.

상기 줄길이 부호화는 주로 이산여현 부호화(DCT)와 같은 변환 부호화의 압축 효율을 증가시키기 위해 사용되는 것으로, DCT 계수들은 일반적으로 대부분의 에너지가 낮은 주파수에 집중되고, 높은 주파수 성분들은 거의 '0'에 가까운 값을 갖게 됨에 따라 지그-재그 주사(zig-zag scan)를 하여 가능한 한 긴 '0'의 1차원 데이터 열로 만든 다음 계속되는 '0'의 갯수와 바로 연속되는 '0'이 아닌 계수값으로 구성된 2차원 심볼을 만드는 것이다.

그리고, 상기 가변장 부호화는 부호화되는 심볼의 확률적 분포에 따라 자주 발생되는 심볼에는 작은 비트를 할당하고, 발생 빈도가 낮은 심볼에 대해서는 많은 비트를 할당하여 전체적으로 비트 발생율을 최소화하는 기법이다. 이러한 가변장 부호화에는 여러가지 종류가 있으나, 현재에는 구현이 용이한 허프만 부호화가 널리 사용되고 있다.

한편, 도 1은 일반적인 영상 부호기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도로서, H.261, MPEG-1, MPEG-2 등의 많은 표준화된 부호기에서 사용되는 것이다. 즉, 이산 여현 변환부(DCT)(11)에서는 픽셀간의 상관성을 제거하기 위하여 프레임간 차 영상을 예를 들면, 81*8 픽셀의 블록으로 이산 여현 변환하여 이산 여현 변환 계수(DCT 계수)를 출력하고, 양자화기(12)에서는 상기 이산여현 변환부(11)에서 출력되는 프레임간 차 영상의 이산 여현 변환 계수(DCT 계수)를 소정의 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 출력한다.

상기 양자화기(12)에서 양자화된 DCT 계수는 지그-재그 스캐닝 과정을 거쳐 1차원 데이터 열로 변환되어 줄길이 부호기(14)로 입력되고, 상기 줄길이 부호기(14)는 지그-재그 스캐닝된 DCT 계수를 줄길이 부호화한 다음 가변장 부호기(15)로 입력하며, 상기 가변장 부호기(15)는 상기 줄길이 부호기(14)에서 줄길이 부호화된 데이터를 허프만 테이블에 의해 가변장 부호한 다음 버퍼(도시하지 않음)로 출력하는 것이다.

이때, 상기 줄길이 부호기(14)는 입력된 데이터가 Intra DC 계수인 경우에는 DC 크기(DC size)와 DC 차이(DC difference)를 출력하고, 그 외의 나머지 계수는 계속되는 '0'의 갯수와 바로 연속되는 '0'이 아닌 계수값으로 구성된 (런, 레벨)의 2차원 심볼을 만들어 출력한다. 즉, 상기 Intra DC 계수의 경우에는 이웃하는 블록의 DC 계수간의 차이값을 부호화하는 것으로, DC 크기와 DC 차이로 나누어져 부호화 되는데, DC 크기가 '0'이면 DC 크기의 코드만 전송되고, DC의 크기가 '0'이 아니면 그 뒤에 DC 크기의 비트 수 만큼 DC 차이값을 전송하는 것이다.

또한, Intra DC 계수를 제외한 나머지 계수는 주로 지그-재그 주사를 통하여 1차원으로 정렬한다. 여기서 '0'이 연속적으로 나타나는 갯수(zero-run)와 '0'이 아닌 계수들의 값(level value)을 (런, 레벨)의 2차원으로 표현한다. 예를 들어, 지그-재그 스캔이 되어, 30, 2, 0, 0, -8. 0, 0, 0, 9 0f0f0f와 같이 정렬된 DCT 계수는 줄길이 부호기(14)를 통하여 (0, 30), (0, 2), (2, -8), (3, 9) 0f0f0f 와 같이 표현된다.

그리고, 지그-재그 주사된 계수들이 어떤 위치 이후에 계속해서 끝까지 '0'이 발생할 경우는 블록의 끝을 나타내는 EOB(end of block) 부호를 추가한다. 또한, 상기와 같이 생성된 (런, 레벨)값을 선입 선출 버퍼(FIFO)에 저장시키기 위한 전송신호를 생성하여야 한다.

영상 부호화기에서 종래의 종료신호 발생장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 블록시작신호에 따라 시스템 클럭을 카운트하는 카운터(22)와 카운터가 64( 혹은 32)를 카운트하면 종료(EOB)신호를 발생하는 종료신호 발생부(24)로 이루어진다.

그런데 이러한 종래의 종료신호 발생기는 한 시스템 클럭에 2개의 픽셀을 처리하고, 2개의 (런,레벨)을 출력할 경우에 홀수의 (런,레벨)이 발생되는 경우와 짝수의 (런,레벨)이 발생되는 경우를 구분하지 않고, EOB를 부가하여 가변장 부호기에서 종료신호를 처리하는 타이밍이 변동되는 문제점이 있었다. 즉, (런,레벨)이 홀수개로 종료될 경우에 마지막 (런,레벨) 다음에 (0,0)를 부가한 후 EOB를 부가하므로써 짝수개로 종료될 경우와 타이밍을 맞추는 것이 바람직하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 시스템 클럭에 2개의 픽셀들을 처리함에 있어서 홀수개의 (런,레벨)로 해당 블록에 대한 줄길이 부호화가 종료될 경우에 소정의 (런,레벨)을 부가한 후 종료신호를 발생하도록 된 종료신호 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 소정 수의 픽셀들이 모여 형성된 블록단위로 이산여현 변환하고, 이산여현 변환 결과 구해진 DCT계수들을 한 시스템 클럭에 한쌍씩 처리하도록 설계된 영상 엔코더에서 상기 시스템 클럭에 따라 홀수 DCT계수와 짝수 DCT계수를 입력받아 런값 발생부가 제1런과 제2런을 제공하고, 레벨값 발생부가 제1레벨과 제2레벨을 제공하도록 된 장치에 있어서, 상기 한 블록의 DCT 계수들을 줄길이 부호화하여 발생된 (런,레벨)의 수가 홀수 혹은 짝수인지를 검출하는 홀/짝 검출부; 상기 한블록의 DCT 계수들에 대한 줄길이 부호화 종료 타이밍을 검출하기 위한 종료타이밍 검출부; 상기 종료타이밍 검출부의 출력에 따라 소정의 논리값 혹은 상기 홀/짝 검출부의 출력을 제공하는 제2 멀티플랙서; 상기 제2 멀티플랙서의 출력에 따라 상기 런값 발생부에서 발생되는 제2런 혹은 0을 출력하는 제3 멀티플랙서; 상기 제2 멀티플랙서의 출력에 따라 상기 레벨 발생부에서 발생되는 제2레벨 혹은 0을 출력하는 제4 멀티플랙서로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 영상부호기를 도시한 블록도,

도 2는 종래의 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치를 도시한 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치를 도시한 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

310 : 홀/짝 검출부 312 : 제1 멀티플랙서

314 : 제로계수검출부 318 : 디플립플롭

316 : 합산기 320 : 종료 타이밍 검출부

322 : 카운터 324 : 비교기

330 : 제2 멀티플랙서 332 : 제3 멀티플랙서

334 : 제4 멀티플랙서 340 : 런값 발생부

342 : 제1런 출력부 344 : 제2런 출력부

350 : 레벨 발생부 352 : 제1레벨 출력부

354 : 제2 레벨 출력부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 영상 엔코더의 전체 블록도인데, 이 영상 엔코더는 DCT(11), 양자화기(12), 지그재그 스캐닝부(13), 줄길이 부호기(14), 가변장 부호기(15)를 포함하고 있다. 본 발명의 실시예에서 지그재그 스캐닝부(13)는 양자화된 DCT계수를 지그재그 스캐닝하고, 줄길이 부호기(14)는 한쌍의 픽셀을 순차적으로 입력받아 (런,레벨)쌍을 생성한 후 가변장 부호기(15)로 출력한다.

본 발명의 실시예에서, 줄길이 부호기(14)로 입력되는 DCT계수는 입력 픽셀이 8x8 블럭 단위로 이산여현 변환된 후 양자화기(12)에서 양자화되고, 지그재그 스캔되어 한 시스템 클럭에 2 픽셀씩 입력되는 DCT계수이다. 따라서 한 블록은 64개의 DCT계수로 이루어지고, 32 시스템 클럭에 의해 한 블록의 픽셀들이 처리된다.

도 3은 본 발명에 따른 종료신호 발생장치를 도시한 블록도이다. 본 발명의 종료신호 발생장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 홀/짝 검출부(310)와 종료 타이밍 검출부(320), 멀티플랙서(330)를 포함하고 있고, 홀/짝 검출부(310)는 제1 멀티플랙서(312), 제로계수검출부(314), 합산기(316), 디플립플롭(318)으로 이루어지며 종료 타이밍 검출부(320)는 카운터(322), 비교기(324)로 이루어진다. 또한, 런값 발생부(340)에는 제1런 출력부(342)와 제2런 출력부(344)가 연결되어 있는데, 제2런 출력부(344)에는 제2런 혹은 0을 선택하기 위한 제3 멀티플랙서(332)가 연결되어 있고, 레벨값 발생부(350)에는 제1레벨 출력부(352)와 제2레벨 출력부(354)가 연결되어 있는데, 제2레벨 출력부(354)에는 제2 레벨 혹은 0을 선택하기 위한 제4 멀티플랙서(334)가 연결되어 있다.

즉, 런값 발생부(340)에서 발생된 제1런은 제1런 출력부(342)를 통해 그대로 출력되나 제2런은 제2런 출력부(344)에 연결된 제3 멀티플랙서(332)를 통해 출력되고, 레벨값 발생부(350)에서 발생된 제1 레벨은 제1레벨 출력부(352)를 통해 그대로 출력되나 제2 레벨은 제2레벨 출력부(354)에 연결된 제4 멀티플랙서(334)를 통해 출력된다. 따라서 해당 블록에 대한 줄길이 부호화가 완료되는 시점에서 해당 블록의 줄길이 부호화에 의해 발생된 (런,레벨)을 카운트하여 발생된 (런,레벨)이 홀수개이면 제3 및 제4 멀티플랙서(332,334)를 통해 (0,0)이 출력되고, 나머지 경우( 종료시점이 아니거나 종료시점에서 짝수개인 경우 )에는 제2런과 제2레벨이 그대로 출력된다.

도 3을 참조하면, 제1 멀티플랙서(312)는 제 1 클럭(CLK1)에 따라 홀수 DCT계수 혹은 짝수 DCT 계수를 입력받는다. 본 발명의 실시예에서는 제1 클럭(CLK1)이 하이이면 홀수 DCT 계수를 입력받아 처리하고, 제 1 클럭(CLK1)이 로우이면 짝수 DCT 계수를 입력받아 처리한다.

제로계수 검출부(314)는 로직회로로 구현되어 제1 멀티플랙서(312)가 출력하는 홀수 DCT 계수 혹은 짝수 DCT 계수가 제로(0)인지를 판단하여 제로이면 0을 출력하고, 제로가 아니면 1을 출력한다. 이때 제1 멀티플랙서(312)는 제1 클럭(CLK1)의 하이동안에는 홀수 DCT 계수를 출력하고, 로우 동안에는 짝수 DCT 계수를 출력하므로, 제로계수 검출부(314)는 제 1 클럭(CLK1)동안에 2개의 입력된 DCT 계수를 하나씩 검사할 수 있어야 한다.

합산기(316)는 0 혹은 1을 출력하는 1비트 합산기로서, 제로계수 검출부(314)가 출력하는 1을 디플립플롭(318)의 출력과 합산하여 출력한다. 여기서 제로계수 검출부(314)의 1을 카운트하는 이유는 줄길이 부호화에 의해 발생되는 (런,레벨)의 수는 '0이 아닌 DCT계수의 수'와 동일하기 때문이다. 디플립플롭(318)은 1비트 합산기(316)가 출력하는 값을 저장하고 있다가 다시 합산기(316)로 피드백시킨다. 따라서 1비트 합산기(316)는 제로계수 검출부(314)가 출력하는 1의 수(즉, [런,레벨]의 수)가 홀수면 1을 출력하고, 짝수면 0을 출력하게 된다.

카운터(322)는 블록시작신호에 카운트값을 클리어시킨 후 시스템 클럭에 따라 소정 수를 카운트하고, 비교기(324)는 카운터(322)가 출력하는 카운트값을 소정의 값(예컨대, 한 시스템 클럭에 1 픽셀씩 처리할 경우에는 한 블록의 DCT계수 수에 해당하는 64, 한 시스템 클럭에 2 픽셀씩 처리할 경우에는 한 블록의 DCT계수의 수에 해당하는 32)과 비교하여 해당 블록에 대한 줄길이 부호화가 종료되는 타이밍에 1을 출력한다.

제2 멀티플랙서(330)는 비교기(324)로부터 0이 입력되면 고정된 값 0을 출력하다가 종료시점에서 1이 입력되면 합산기(316)의 출력을 선택하여 출력한다. 이때 합산기(316)는 해당 블록의 (런,레벨)이 홀수이면 1을, 짝수이면 0을 출력한다.

제2런 출력부(344)와 제2레벨 출력부(354)에 연결된 제 3 및 제 4 멀티플랙서(332,334)는 제 2 멀티플랙서(330)가 출력하는 값이 0이면 제2런 출력부 및 제2 레벨 출력부(344 및 354)의 출력을 각각 선택하여 출력하고, 1이면 0을 각각 선택하여 출력한다. 따라서 줄길이 부호기에서 홀수개의 (런,레벨)이 발생될 경우에는 마지막 (런,레벨)에 이어 (0,0)이 출력되게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치는 시스템 클럭보다 2배 이상 빠른 클럭을 이용하여 한 시스템 클럭에 한 쌍씩 입력되는 픽셀 데이터를 처리할 경우에 부호화된 결과 한 블록에서 홀수개의 (런,레벨)이 발생되면 이어 (0,0)을 부가한 후 EOB신호를 출력하게 하므로써 가변장 부호기에서 타이밍을 용이하게 맞출 수 있는 잇점이 있다.

Claims (3)

1. 소정 수의 픽셀들이 모여 형성된 블록단위로 이산여현 변환하고, 이산여현 변환 결과 구해진 DCT계수들을 한 시스템 클럭에 한쌍씩 처리하도록 설계된 영상 엔코더에서 상기 시스템 클럭에 따라 홀수 DCT계수와 짝수 DCT계수를 입력받아 런값 발생부(340)가 제1런과 제2런을 제공하고, 레벨값 발생부(350)가 제1레벨과 제2레벨을 제공하도록 된 장치에 있어서, 상기 한 블록의 DCT 계수들을 줄길이 부호화하여 발생된 (런,레벨)의 수가 홀수 혹은 짝수인지를 검출하는 홀/짝 검출부(310); 상기 한 블록의 DCT 계수들에 대한 줄길이 부호화 종료 타이밍을 검출하기 위한 종료 타이밍 검출부(320); 상기 종료 타이밍 검출부의 출력에 따라 소정의 논리값 혹은 상기 홀/짝 검출부의 출력을 제공하는 제2 멀티플랙서(330); 상기 제2 멀티플랙서의 출력에 따라 상기 런값 발생부에서 발생되는 제2런 혹은 0을 출력하는 제3 멀티플랙서(332); 및 상기 제2 멀티플랙서의 출력에 따라 상기 레벨 발생부에서 발생되는 제2 레벨 혹은 0을 출력하는 제4 멀티플랙서(334)를 포함하는 것을 특징으로 하는 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 홀/짝 검출부(310)가 시스템 클럭에 따라 홀수 DCT계수 혹은 짝수 DCT계수를 선택하여 출력하는 제1 멀티플랙서(312); 상기 제1 멀티플랙서가 출력하는 DCT계수가 제로인지를 판단하여 소정 값을 출력하는 제로계수 검출부; 상기 제로계수 검출부의 출력을 합산하기 위한 합산기(316); 상기 합산기의 출력을 일시 저장한 후 다시 상기 합산기로 피드백시키기 위한 디플립플롭(318)을 구비한 것을 특징으로 하는 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 종료 타이밍 검출부(320)가 블록시작신호에 따라 카운트값을 클리어시킨 후 시스템 클럭을 카운트하는 카운터(322); 상기 카운터의 출력을 소정의 값과 비교하는 비교기(324)를 구비한 것을 특징으로 하는 줄길이 부호기의 종료신호 발생장치.