KR19990056394A - 영상신호의 압축 부호화방법 및 그 부호화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 영상신호의 압축 부호화방법 및 그 부호화기가 개시되어 있다. 프레임내 필드간 유사성을 활용하여 프레임으로 구성된 입력영상신호(progressive image)가 필드단위로 입력되어지면 어느 한 필드는 자기자신의 데이터만으로 압축 부호화하고, 또 다른 한 필드는 이전 필드와의 차성분 데이터만을 압축 부호화하도록 함으로써 다른 한 필드의 출력 데이터량을 상당수 줄일 수 있도록 하며 상대적으로 어느 한 필드의 출력 데이터량을 보다 많이 확보하여 고해상도의 영상처리가 가능하다.

Description

영상신호의 압축 부호화방법 및 그 부호화기
본 발명은 영상 신호의 압축 부호화방법 및 그 부호화기에 관한 것으로, 특히 한 프레임을 자기 필드만의 데이터만을 가지고 처리하는 필드와 두 필드간의 차성분을 구하여 처리하는 필드로 구성하여 압축 부호화하는 방법 및 그 부호화기에 관한 것이다.
통상적인 영상신호의 압축 부호화는 프레임을 기본단위로 하여 현재 프레임만의 정보를 가지고 압축부호화하는 인트라(I) 프레임, 시간적으로 앞서는 이전의 I 또는 프리딕티드(P) 프레임으로부터 검출된 움직임 벡터와 차성분을 압축부호화하는 프리딕티드(P) 프레임과 이전의 I 또는 P 픽쳐들과 이후의 I 또는 P 픽쳐들로부터 검출된 움직임 벡터와 차성분을 압축부호화하는 양방향 프리딕티드(B) 프레임을 구성해서 부호화하고 있다.
종래의 영상신호의 압축 부호화방법은 위와 같이 프레임을 기본 단위로 하여 프레임간의 데이터 정보를 활용하여 출력 데이터를 구성하고 있다.
그러나, 이러한 압축 부호화방법은 프레임간의 데이터 정보를 활용하여 출력 데이터를 구성하는 경우에는 유용하지만 프레임내의 데이터 정보는 전혀 활용되지 못하는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 프레임내 필드간 데이터의 유사성을 활용하여 프레임의 어느 한 필드는 자기 필드만의 데이터를 부호화하고, 다른 필드는 두 필드간의 차성분을 구하여 부호화하는 영상신호의 압축 부호화 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프레임의 어느 한 필드는 자기 필드만의 데이터를 부호화하고, 다른 필드는 두 필드간의 차성분을 구하여 부호화하는 영상신호의 압축 부호화기를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 영상신호의 압축 부호화방법은 입력되는 프레임의 어느 한 필드는 자기 필드만의 데이터만을 가지고 압축부호화 하는 단계 및 프레임의 다른 한 필드는 바로 전 필드와의 차성분을 압축 부호화하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 영상신호의 압축 부호화기는 입력되는 프레임의 어느 한 필드의 데이터는 그대로 출력하고, 다른 한 필드는 바로 전 필드와의 차 성분을 출력하는 전처리기 및 전처리기의 출력을 소정의 압축부호화 체계에 따라 압축 부호화하여 부호화된 데이터를 발생하는 부호화기를 포함함을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 디지털 영상 기록재생장치에 적용되는 영상신호의 압축 부호화기의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압축 부호화기에서의 출력 데이터 크기를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 영상신호의 압축 부호화기의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 압축 부호화기에서의 출력 데이터 크기를 보인 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 압축 부호화기에서의 입력 데이터 구성을 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 영상신호의 압축 부호화방법 및 그 부호화기의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
먼저, 디지털 기록재생장치에서 압축 부호화방법을 실제로 적용할 때는 신호 처리의 편리성과 트릭 플레이(trick play) 등을 고려하여 프레임간의 움직임 벡터를 이용한 P 프레임, B 프레임 등은 잘 활용되지 못하며, 한 프레임을 기본으로 하는 I 프레임만이 주로 사용되어지고 있다. 이러한 디지털 기록재생장치에 적용되는 영상신호의 압축 부호화기의 블록도는 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 있어서, 프레임으로 구성된 입력 영상신호(progrsssive image)가 DCT(Discrete Cosine Transform) 처리기(102)에 인가되면, DCT 처리기(102)는 분할된 8 × 8 블록단위로 DCT 처리하여 주파수영역의 DCT 계수를 양자화기(104)에 인가한다.
양자화기(104)는 비트량 제어기(110)로부터 프레임당 고정된 비트량에 따라 조절된 양자화 간격에 따라 DCT 계수를 양자화해서 압축한다. 가변장 부호화기(106)는 양자화기(104)로부터 인가되는 양자화된 계수를 가변장 부호화해서 부호화된 데이터를 버퍼(108)에 일시 저장한다.
도 2는 도 1에 도시된 압축 부호화기에서의 출력 데이터 크기를 나타낸 것으로서, 프레임 단위로 비트량이 고정되므로 프레임 단위의 처리 결과를 일정한 크기로 하였을 때 한 필드분의 데이터는 프레임의 절반정도라 할 수 있다.
따라서, 움직임 벡터를 이용하여 프레임간 데이터 정보를 활용하는 종래의 압축 부호화기 뿐만 아니라 도 1에 도시된 압축 부호화기에 있어서도 프레임내의 데이터 정보는 전혀 활용되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 프레임내 필드간 데이터의 유성성을 활용하여 압축 부호화하는 본 발명에 의한 영상신호의 압축 부호화기의 블록도는 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 있어서, 프레임으로 구성된 영상신호(progressive image)가 필드 단위로 입력되고, 이 필드 데이터는 필드 메모리(202)에 인가됨고 동시에 선택기(206)의 제1 입력단에 인가된다.
감산기(204)는 입력되는 필드 데이터와 필드 메모리(202)에 저장된 이전 필드 데이터와의 차성분을 구하여 선택기(206)의 제2 입력단에 인가한다.
선택기(206)는 필드 구분신호에 따라 프레임의 어느 한 필드(예를 들어, 첫 번째 필드 또는 기수 필드)이면 제1 입력단으로 인가되고 있는 어느 한 필드분의 데이터를 선택해서 DCT 처리기(208)로 인가하여 압축 부호화처리를 행한다. 이는 도 1에 도시된 압축 부호화기에서 행해지는 압축 부호화 과정과 같으며 단지 그 단위가 프레임이 아닌 필드 단위로 처리되는 것이 차이점이 된다.
또한, 선택기(206)는 필드 구분신호에 따라 프레임의 다른 필드(예를 들어, 두 번째 필드 또는 우수 필드)이면 제2 입력단으로 인가되고 있는 필드간의 차성분을 DCT 처리기(208)로 인가하여 그 차성분에 대해서만 압축 부호화처리를 행한다.
즉, DCT 처리기(208)는 선택기(206)에 의해 선택된 데이터를 DCT 처리하여 주파수영역의 DCT 계수를 양자화기(210)에 인가한다. 양자화기(210)는 비트량 제어기(216)로부터 프레임당 고정된 비트량에 따라 조절된 양자화 간격에 따라 DCT 계수를 양자화해서 압축한다. 이때, 양자화 간격은, 프레임당 고정된 비트량이 도 1에 도시된 압축 부호화기에서 할당된 프레임당 비트량과 같을 때 도 1에 도시된 압축 부호화기에서 사용되는 양자화 간격보다 작게 하여 어느 한 필드의 부호화된 데이터량을, 프레임 단위로 압축 부호화하는 경우 차지하는 필드의 부호화된 데이터량보다 많이 할당할 수 있다.
가변장 부호화기(212)는 양자화기(210)로부터 인가되는 양자화된 계수를 가변장 부호화해서 부호화된 데이터를 버퍼(214)에 일시 저장한다. 비트량 제어기(216)는 버퍼에 저장된 비트량이 프레임당 고정된 비트량을 넘지 않도록 양자화 간격을 조절한다.
여기서, 필드 메모리(202), 감산기(204), 선택기(206)를 전처리기로 지칭될 수 있다. 또한, DCT 처리기 내지 비트량 제어기(208-216)는 부호화기로 지칭될 수 있으며, 이 부호화기는 일 실시예에 해당하며, 많은 다른 응용예가 있을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 구성에 의해 전체 한 프레임의 출력 데이터 크기를 도 2에 도시된 한 프레임 데이터의 크기와 같다고 할 때도 본 발명에서는 필드간의 차성분을 처리하는 필드에서의 데이터 크기를 작게 할 수 있어서 다른 어느 한 필드에서 처리할 수 있는 비트량을 그만큼 크게 확보할 수 있으므로 상대적으로 많은 양의 입력 데이터를 처리하는 것이 가능하고 따라서 보다 고화질의 신호처리가 이루어질 수 있다.
즉, 도 4에서는 자기자신의 한 필드 데이터만으로 처리할 수 있는 데이터(I 필드로 표기되어 있음)의 크기가, 필드간 차성분에 대해 처리한 데이터(P 필드로 표기되어 있음)의 크기에 비해 좀더 많은 영역이 확보되어 있음을 보여주고 있다.
도 5는 본 발명의 영상신호 압축 부호화기에서의 입력 데이터 구성을 나타낸 것으로서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 프레임 단위로 구성된 영상을 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 필드별로 구별하여 입력시키기 위한 입력 데이터의 형태를 나타내고 있다.
본 발명의 영상신호의 압축 부호화 방법은 프레임으로 구성된 입력영상신호(progressive image)가 필드단위로 입력되어지면 어느 한 필드는 자기자신의 데이터만으로 압축 부호화하고, 또 다른 한 필드는, 프레임으로 구성된 입력영상신호의 특성상 움직임 벡터를 고려할 필요없이 이전 필드와의 차성분 데이터만을 압축부호화하도록 함으로써 다른 한 필드의 출력 데이터량을 상당수 줄일 수 있도록 하며 상대적으로 어느 한 필드의 출력 데이터량의 크기를 크게 확보할 수 있다.
본 발명은 필드단위로 어느 한 필드는 자기자신의 데이터만을 가지고 압축 부호화하고, 다른 한 필드는 두 필드간의 차성분을 구하여 압축 부호화함으로써 보다 고해상도의 영상처리가 가능한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 영상신호를 압축 부호화하는 방법에 있어서:
    (a) 입력되는 프레임의 어느 한 필드는 자기 필드만의 데이터만을 가지고 압축부호화 하는 단계; 및
    (b) 상기 프레임의 다른 한 필드는 바로 전 필드와의 차성분을 압축 부호화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 영상신호의 압축 부호화방법.
  2. 제1항에 있어서, 프레임으로 구성된 영상신호(progressive image)를 필드 단위로 분할해서 상기 (a)단계로 인가하는 단계(c)를 더 포함함을 특징으로 하는 영상신호의 압축 부호화방법.
  3. 영상신호를 압축 부호화하는 방법에 있어서:
    (a) 입력되는 프레임의 어느 한 필드를 필드단위로 지연해서 지연된 필드 데이터를 공급하는 단계;
    (b) 상기 프레임의 다른 필드 데이터와 상기 지연된 필드 데이터와의 차성분 데이터를 검출하는 단계;
    (c) 상기 어느 한 필드 데이터와 상기 차성분 데이터를 필드 구분신호에 따라 번갈아가며 선택하여 선택된 데이터를 공급하는 단계; 및
    (d) 상기 선택된 데이터를 소정의 압축 부호화 알고리즘에 의해 부호화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 영상신호의 압축 부호화방법.
  4. 입력되는 프레임의 어느 한 필드의 데이터는 그대로 출력하고, 다른 한 필드는 바로 전 필드와의 차 성분을 출력하는 전처리기; 및
    상기 전처리기의 출력을 소정의 압축부호화 체계에 따라 압축 부호화하여 부호화된 데이터를 발생하는 부호화기를 포함함을 특징으로 하는 영상신호의 압축 부호화기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전처리기는,
    입력되는 프레임의 어느 한 필드를 필드단위로 지연해서 지연된 필드 데이터를 공급하는 필드 메모리;
    상기 프레임의 다른 필드 데이터와 상기 지연된 필드 데이터와의 차성분 데이터를 검출하는 검출기; 및
    상기 어느 한 필드 데이터와 차성분 데이터를 필드 구분신호에 따라 선택적으로 출력하는 선택기를 포함함을 특징으로 하는 영상신호의 압축 부호화기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 전처리기는,
    프레임으로 구성된 영상신호(progressive imgae)를 필드 단위로 분할하는 분할기를 더 포함함을 특징으로 하는 영상신호의 압축 부호화기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 부호화기는,
    상기 선택기에 의해 선택된 데이터를 이산변환하여 이산변환계수를 공급하는 이산변환 처리기;
    상기 이산변환계수를 양자화 간격에 따라 양자화하여 양자화된 데이터를 공급하는 양자화기;
    상기 양자화된 데이터를 가변장 부호화하여 가변장 부호화된 데이터를 공급하는 가변장 부호화기; 및
    상기 가변장 부호화된 데이터의 비트량과 프레임으로 고정된 목표 비트량에 근접하도록 상기 양자화 간격을 조절하는 비트량 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호의 압축 부호화기.
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