KR20000045222A - 오디오/비디오 신호의 코딩 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터 샘플링 동작에서 입력 데이터의 변이(variance)에 따라 샘플링율(sampling rate)을 시프트하여 코딩 효율성을 높인 오디오/비디오 신호의 코딩 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 구성은 샘플링 제어 신호에 의해 제 1 샘플링율로 영상 신호 X(t)를 샘플링/홀드하여 출력하는 제 1 샘플링/홀드부와,영상 신호의 변이에 따라 샘플링 제어 신호의 위상을 시프트하여 출력하는 위상 시프터와,상기 위상 시프터에 의해 시프트된 샘플링 제어 신호에 의해 영상 신호 X(t)를 제 2 샘플링율로 샘플링/홀드하여 출력하는 제 2 샘플링/홀드부와,상기 제 1 샘플링/홀드부에서 출력되는 샘플링 데이터(+)와 제 2 샘플링/홀드부에서 출력되는 샘플링 데이터(-)를 합산하는 합산기와,상기 합산된 샘플링 데이터를 임의 설정된 임계값(eT)을 비교 출력하는 비교기와,상기 비교기의 출력 신호에 의해 제 1 샘플링/홀드부 또는 제 2 샘플링/홀드부의 샘플링 데이터를 선택적으로 출력하는 스위칭부와, 상기 스위칭부에 의해 선택적으로 출력되는 샘플링 데이터를 양자화 변환하여 출력하는 양자화부와,상기 양자화부에서 출력되는 데이터를 압축하여 부호화된 디지탈 신호를 출력하는 엔코딩 블록을 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 영상 신호의 압축 코딩에 관한 것으로, 특히 데이터 샘플링 동작에서 입력 데이터의 변이(variance)에 따라 샘플링율(sampling rate)을 시프트하여 코딩 효율성을 높인 오디오/비디오 신호의 코딩 장치 및 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 오디오/비디오 코딩에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 코딩을 위한 엔코더의 구성 블록도이고, 도 1b는 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 디코딩을 위한 디코더의 구성 블록도이다.
영상 데이터의 송수신 장치에서 주로 송신 블록에 구성되는 종래 기술의 엔코더는 먼저, 아날로그 형태로 입력되는 영상 신호 X(t)를 저역 통과 필터링하여 고주파수(High Frequncy)영역의 노이즈를 제거하여 출력하는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)(1)와, 저역 통과 필터(1)에 의해 필터링된 영상 신호를 정해진 샘플링율(sampling rate)로 샘플링하여 출력하는 샘플링/홀드부(2)와, 샘플링/홀드된 신호를 양자화하여 출력하는 양자화부(3)와, 상기 양자화부(3)에서 출력되는 데이터를 압축하여 부호화된 디지탈 신호를 출력하는 엔코딩 블록(4)으로 구성된다.
그리고 디코더의 구성은 먼저, 부호화된 디지탈 신호를 디코딩하여 출력하는 디코딩 블록(5)과, 디코딩된 영상 신호를 역양자화하여 출력하는 역양자화부(6)와, 역양자화된 영상 데이터를 아날로그 변환하여 출력하는 DAC(7)와, 아날로그 변환된 영상 데이터를 저역 통과 필터링하여 출력하는 저역 통과 필터(8)를 포함하여 크게 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 종래 기술의 오디오/비디오 코딩 장치의 데이터 코딩 동작은 다음과 같다.
도 2는 종래 기술의 코딩 동작에서의 샘플링 스펙트럼이고, 도 3은 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 코딩 동작 순서도이다.
종래 기술의 영상 데이터 압축/부호화 순서는 다음과 같다.
먼저, 아날로그 형태로 영상 신호 X(t)가 입력되면 이를 저역 통과 필터(1)에서 필터링하여 고주파수(High Frequncy)영역의 노이즈를 제거하여 출력한다.
그리고 필터링된 영상 신호를 샘플링/홀드부(2)에서 정해진 샘플링율(sampling rate)로 샘플링하여 출력한다.
이어, 샘플링/홀드된 신호를 양자화부(3)에서 양자화하여 출력하고, 양자화된 데이터를 엔코딩 블록(4)에서 압축/부호화하여 디지탈 영상 신호를 출력한다.
이와 같은 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 코딩은 입력 데이터의 변이(variance)에 관계없이 데이터 샘플링율이 정해져 있어 입력 데이터의 변이가 큰경우에는 샘플링 에러가 발생할 수 있고, 입력 데이터의 변이가 작은 경우는 불필요하게 샘플링 데이터가 많아 질 수 있다.
이와 같은 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 코딩은 데이터 샘플링 동작에서 샘플링율이 고정되어 있어 입력 데이터의 변이가 큰 경우 도 2에서와 같이 샘플링 에러(eA)(eB)가 발생한다.
또한, 입력 데이터의 변이가 작은 경우는 샘플링되는 데이터량이 적어도 됨에도 불구하고 정해진 샘플링율에 따라 데이터 샘플링 동작을 하므로 불필요하게 샘플링 데이터의 양이 많아지게 된다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 코딩의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 데이터 샘플링 동작에서 입력 데이터의 변이(variance)에 따라 샘플링율(sampling rate)을 시프트하여 코딩 효율성을 높인 오디오/비디오 신호의 코딩 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a는 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 코딩을 위한 엔코더의 구성 블록도
도 1b는 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 디코딩을 위한 디코더의 구성 블록도
도 2는 종래 기술의 코딩 동작에서의 샘플링 스펙트럼
도 3은 종래 기술의 오디오/비디오 신호의 코딩 동작 순서도
도 4a는 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 코딩을 위한 엔코더의 구성 블록도
도 4b는 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 디코딩을 위한 디코더의 구성 블록도
도 5는 본 발명에 따른 코딩 동작에서의 샘플링 스펙트럼
도 6은 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 코딩 동작 순서도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41. 제 1 샘플링/홀드부 42. 제 2 샘플링/홀드부
43. 위상 시프터 44. 합산기
45. 비교기 46. 스위칭부
47. 양자화부 48. 엔코딩 블록
49. 디코딩 블록 50. 역양자화부
51. DAC 52. 저역 통과 필터
데이터 샘플링 동작에서 입력 데이터의 변이(variance)에 따라 샘플링율(sampling rate)을 시프트하여 코딩 효율성을 높인 본 발명의 오디오/비디오 신호의 코딩 장치는 샘플링 제어 신호에 의해 제 1 샘플링율로 아날로그 영상 신호 X(t)를 샘플링/홀드하여 출력하는 제 1 샘플링/홀드부와,영상 신호의 변이에 따라 샘플링 제어 신호의 위상을 시프트하여 출력하는 위상 시프터와,상기 위상 시프터에 의해 시프트된 샘플링 제어 신호에 의해 아날로그 영상 신호 X(t)를 제 2 샘플링율로 샘플링/홀드하여 출력하는 제 2 샘플링/홀드부와,상기 제 1 샘플링/홀드부에서 출력되는 샘플링 데이터(+)와 제 2 샘플링/홀드부에서 출력되는 샘플링 데이터(-)를 합산하는 합산기와,상기 합산된 샘플링 데이터를 임의 설정된 임계값(eT)을 비교 출력하는 비교기와,상기 비교기의 출력 신호에 의해 제 1 샘플링/홀드부 또는 제 2 샘플링/홀드부의 샘플링 데이터를 선택적으로 출력하는 스위칭부와,상기 스위칭부에 의해 선택적으로 출력되는 샘플링 데이터를 양자화 변환하여 출력하는 양자화부와,상기 양자화부에서 출력되는 데이터를 압축하여 부호화된 디지탈 신호를 출력하는 엔코딩 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 오디오/비디오 코딩 방법은 필터링된 영상 신호를 정해진 샘플링율(sampling rate) 및 시프트된 샘플링율로 샘플링하여 출력하는 단계; 고정 샘플링율의 샘플링 데이터(+)와 시프트된 샘플링율의 샘플링 데이터(-)를 합산하여 임의 임계값과 비교하는 단계; 합산된 샘플링 데이터를 임의 설정된 임계값(eT)을 비교하여 합산된 출력값이 임계값(eT)보다 작지 않으면 고정된 샘플링율의 샘플링 데이터를 출력하고, 합산된 출력값이 임계값(eT)보다 작다면 시프트된 샘플링율의 샘플링 데이터를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 오디오/비디오 코딩 장치 및 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4a는 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 코딩을 위한 엔코더의 구성 블록도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 디코딩을 위한 디코더의 구성 블록도이다.
본 발명의 오디오/비디오 신호 코딩 장치는 제 1 의 샘플링율과 제 1 의 샘플링율을 시프트시킨 제 2 의 샘플링율로 데이터의 샘플링 동작이 이루어지도록한 것으로 그 구성은 다음과 같다.
먼저, 대역 통과 필터링되어 아날로그 형태로 입력되는 영상 신호 X(t)를 샘플링 제어 신호에 의해 제 1 샘플링율로 샘플링/홀드하여 출력하는 제 1 샘플링/홀드부(41)와, 영상 신호의 변이에 따라 샘플링 제어 신호의 위상을 시프트하여 출력하는 위상 시프터(43)와, 상기 위상 시프터(43)에 의해 시프트된 샘플링 제어 신호에 의해 대역 통과 필터링되어 아날로그 형태로 입력되는 영상 신호 X(t)를 제 2 샘플링율로 샘플링/홀드하여 출력하는 제 2 샘플링/홀드부(42)와, 상기 제 1 샘플링/홀드부(41)에서 출력되는 샘플링 데이터(+)와 제 2 샘플링/홀드부(42)에서 출력되는 샘플링 데이터(-)를 합산하는 합산기(44)와, 상기 합산기(44)에 의해 합산된 샘플링 데이터를 임의 설정된 임계값(eT)을 비교 출력하는 비교기(45)와, 상기 비교기(45)의 출력 신호에 의해 상기 합산기(44)의 출력값이 임계값(eT)보다 작지 않으면 제 1 샘플링/홀드부(41)의 샘플링 데이터를 출력하고, 합산기(44)의 출력값이 임계값(eT)보다 작다면 제 2 샘플링/홀드부(42)의 샘플링 데이터를 출력하는 스위칭부(46)와, 상기 스위칭부(46)에 의해 선택적으로 출력되는 샘플링 데이터를 양자화 변환하여 출력하는 양자화부(47)와, 상기 양자화부(47)에서 출력되는 데이터를 압축하여 부호화된 디지탈 신호를 출력하는 엔코딩 블록(48)을 포함하여 구성된다.
그리고 디코더의 구성은 먼저, 부호화된 디지탈 신호를 디코딩하여 출력하는 디코딩 블록(49)과, 디코딩된 영상 신호를 역양자화하여 출력하는 역양자화부(50)와, 역양자화된 영상 데이터를 아날로그 변환하여 출력하는 DAC(51)와, 아날로그 변환된 영상 데이터를 저역 통과 필터링하여 출력하는 저역 통과 필터(52)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 위상 시프터부(43)는 샘플링 제어 신호의 위상을 1/2 시프트하는 것이고, 이를 지연 소자를 사용하여 구성할 수도 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 코딩 장치의 오디오/비디오 신호 코딩 동작은 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 코딩 동작에서의 샘플링 스펙트럼이고,도 6은 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 코딩 동작 순서도이다.
먼저, 아날로그 형태로 입력되는 영상 신호 X(t)가 입력되면 이를 저역 통과 필터링하여 고주파수(High Frequncy)영역의 노이즈를 제거하여 출력한다.
그리고 필터링된 영상 신호를 제 1,2 샘플링/홀드부(41)(42)에서 정해진 샘플링율(sampling rate) 및 시프트된 샘플링율로 샘플링하여 출력한다.
전체 샘플링된 데이터를 X[1],X[2],X[3],X[4],....라할 때, 제 1 샘플링/홀드부(41)에서는 X[1],X[3],...의 데이터가 샘플링되고, 제 2 샘플링/홀드부(42)에서는 X[2],X[4],....의 데이터가 샘플링되는 것이다.
이어, 고정 샘플링율의 샘플링 데이터(+)와 시프트된 샘플링율의 샘플링 데이터(-)를 합산하여 임의 임계값과 비교한다.
그리고 합산된 샘플링 데이터를 임의 설정된 임계값(eT)을 비교하여 합산된 출력값이 임계값(eT)보다 작지 않으면 고정된 샘플링율의 샘플링 데이터를 출력하고, 합산된 출력값이 임계값(eT)보다 작다면 시프트된 샘플링율의 샘플링 데이터를 출력한다.
즉, X[2] - X[1]이 샘플링 에러(eK)가 되며 샘플링 에러(eK)값을 임계값(eT)과 비교하여 샘플링율의 달리하여 샘플링 동작을 진행하는 것이다.
예들들어, 임계값(eT)보다 크다면 X[1],X[2]를 코딩하여 출력하지만, 작다면 X[2]는 코딩하지 않는다.
이어, 선택적으로 샘플링/홀드되어 출력되는 영상 신호를 양자화하여 출력하고, 양자화된 데이터를 엔코딩 블록(48)에서 압축/부호화하여 디지탈 영상 신호를 출력한다.
그리고 디코더에서 코딩되지 않은 샘플링 데이터의 존재 여부 판단은 양자화 벡터나 별도의 비트 조합을 이용하여 알 수 있다.
디코더에서는 이를 이용하여 코딩되지 않은 데이터를 보간한다.
또 다른 방법으로는 어댑티브 필터(Adaptive filter)를 이용하여 코딩되지 않은 샘플링 데이터의 존재 여부를 판단할 수 있다.
도 5는 입력 데이터의 샘플링 위치를 나타낸 것으로, 입력 데이터의 변이에 따라 샘플링율이 변화되는 것을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호의 코딩은 입력 데이터의 변이(variance)에 따라 데이터 샘플링율을 가변하므로 입력 데이터의 변이가 큰경우에서 코딩 에러가 발생하는 것을 억제 할 수 있고, 입력 데이터의 변이가 작은 경우에 불필요하게 샘플링 데이터가 많아지는 것을 막을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 오디오/비디오 신호 코딩 장치는 샘플링율을 이중으로 시프트할 수 있도록 설계되었지만, 별도의 시프트 블록이나 지연 블록을 구성하여 샘플링율을 더 다변화하는 것도 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명에 따른 오디오/비디오 신호 코딩 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
입력 데이터의 변이(variance)에 따라 데이터 샘플링율을 가변하므로 입력 데이터의 변이가 큰경우에서 코딩 에러가 발생하는 것을 억제 할 수 있고, 입력 데이터의 변이가 작은 경우에 불필요하게 샘플링 데이터가 많아지는 것을 막아 데이터의 코딩이 효율적으로 이루어지도록하는 효과가 있다.
이는 데이터 압축량을 줄일 수 있어 데이터 통신시에 주파수 대역의 효율적인 사용이 가능해지는 효과가 있음을 뜻한다.
Claims (5)
- 샘플링 제어 신호에 의해 제 1 샘플링율로 아날로그 영상 신호 X(t)를 샘플링/홀드하여 출력하는 제 1 샘플링/홀드부와,영상 신호의 변이에 따라 샘플링 제어 신호의 위상을 시프트하여 출력하는 위상 시프터와,상기 위상 시프터에 의해 시프트된 샘플링 제어 신호에 의해 아날로그 영상 신호 X(t)를 제 2 샘플링율로 샘플링/홀드하여 출력하는 제 2 샘플링/홀드부와,상기 제 1 샘플링/홀드부에서 출력되는 샘플링 데이터(+)와 제 2 샘플링/홀드부에서 출력되는 샘플링 데이터(-)를 합산하는 합산기와,상기 합산된 샘플링 데이터를 임의 설정된 임계값(eT)을 비교 출력하는 비교기와,상기 비교기의 출력 신호에 의해 제 1 샘플링/홀드부 또는 제 2 샘플링/홀드부의 샘플링 데이터를 선택적으로 출력하는 스위칭부와,상기 스위칭부에 의해 선택적으로 출력되는 샘플링 데이터를 양자화 변환하여 출력하는 양자화부와,상기 양자화부에서 출력되는 데이터를 압축하여 부호화된 디지탈 신호를 출력하는 엔코딩 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오디오/비디오 신호의 코딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 스위칭부는 비교기의 출력 신호에 의해 상기 합산기(44)의 출력값이 임계값(eT)보다 작지 않으면 제 1 샘플링/홀드부의 샘플링 데이터를 출력하고, 합산기의 출력값이 임계값(eT)보다 작다면 제 2 샘플링/홀드부(42)의 샘플링 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 오디오/비디오 신호의 코딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 위상 시프터부는 샘플링 제어 신호의 위상을 1/2 시프트하는 것을 특징으로 하는 오디오/비디오 신호의 코딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 위상 시프터부를 지연 소자로 구성한 것을 특징으로 하는 오디오/비디오 신호의 코딩 장치.
- 필터링된 영상 신호를 정해진 샘플링율(sampling rate) 및 시프트된 샘플링율로 샘플링하여 출력하는 단계;고정 샘플링율의 샘플링 데이터(+)와 시프트된 샘플링율의 샘플링 데이터(-)를 합산하여 임의 임계값과 비교하는 단계;합산된 샘플링 데이터를 임의 설정된 임계값(eT)을 비교하여 합산된 출력값이 임계값(eT)보다 작지 않으면 고정된 샘플링율의 샘플링 데이터를 출력하고, 합산된 출력값이 임계값(eT)보다 작다면 시프트된 샘플링율의 샘플링 데이터를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오/비디오 신호 코딩 방법.
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