KR20010039192A - Data compressing/decompressing apparatus and method for effective use of memory - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A data compression/decompression device and a method for effective usage of a memory are provided to reduce the dimension of the memory by compressing/storing video data in recording the data in the memory and decompressing the data in reading CONSTITUTION: The data compression/decompression device compresses a compressor(102), a memory controller(108) and a decompressor(104). The compressor(102) compresses digital video data with a predetermined compression rate. The memory controller(108) stores the compressed digital video data input from the compressor(102) in a frame memory(110) by a frame unit. The decompressor(104) decompresses the compressed digital video data read/applied from the frame memory(110) into the digital video data before compressed under the control of the memory controller(108).

Description

메모리의 효율적 사용을 위한 데이터 압축/복원 장치 및 방법{DATA COMPRESSING/DECOMPRESSING APPARATUS AND METHOD FOR EFFECTIVE USE OF MEMORY}DATA COMPRESSING / DECOMPRESSING APPARATUS AND METHOD FOR EFFECTIVE USE OF MEMORY}

본 발명은 메모리의 효율적 사용을 위한 데이터 압축 및 복원 방법에 관한 것으로, 특히 영상데이터를 저장하는 프레임 메모리에서의 메모리 효율적 사용을 위한 데이터 압축 및 복원 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data compression and decompression method for efficient use of a memory, and more particularly, to a data compression and decompression method for memory efficient use in a frame memory for storing image data.

통상적으로 영상신호 처리장치에서는 인가되는 영상신호를 디지털 데이터화하여 프레임 메모리에 프레임 단위로 저장하고 저장된 데이터를 독출하여 아날로그 영상신호로 변환하여 화면상에 디스플레이시킨다. 이때 상기 영상신호는 디지털 데이터화됨에 있어 예측부호화, 변환부호화, 서브밴드 부호화 등 다양한 압축기술로 압축된다.In general, an image signal processing apparatus converts an applied image signal into digital data, stores it in a frame memory in a frame unit, reads out the stored data, converts it into an analog image signal, and displays the image on a screen. At this time, the video signal is compressed by various compression techniques such as predictive encoding, transform encoding, subband encoding, etc. in digital data.

그러나 종래 상기와 같이 압축되어 입력되는 디지털 영상데이터를 프레임 메모리에 저장함에 있어서는 별도의 압축과정없이 상기 입력되는 디지털 영상데이터를 그대로 프레임 단위로 프레임 메모리에 저장하고 있다. 즉, 데이터 처리에 사용되는 메모리에는 별도의 압축기술을 사용하지 않고 있다. 이에 따라 프레임 메모리의 사이즈가 커질 수밖에 없으며, 그로 인해 프레임 메모리를 가지는 영상신호처리 ASIC의 칩 사이즈도 커지게 되는 문제점이 있었다.However, when storing the digital image data compressed and input in the frame memory as described above, the input digital image data is stored in the frame memory as it is in units of frames without a separate compression process. That is, a separate compression technique is not used for the memory used for data processing. As a result, the size of the frame memory is inevitably increased, resulting in a large chip size of the image signal processing ASIC having the frame memory.

상술한 바와 같이 종래 데이터 처리에 사용되는 메모리에는 별도의 압축기술이 사용되고 있지 않기 때문에 메모리의 사이즈가 커질 수밖에 없으며, 그로 인해 영상데이터 처리를 위해 메모리를 사용하는 영상신호처리 ASIC칩의 사이즈도 커지게 되는 문제점이 있었다.As described above, the memory used in the conventional data processing does not have a separate compression technique, so the size of the memory is inevitably increased. As a result, the size of the image signal processing ASIC chip using the memory for image data processing is also increased. There was a problem.

따라서 본 발명의 목적은 메모리를 사용하는 칩이나 기타 시스템에서 메모리에 영상 데이터를 기록할 때 데이터를 압축하여 저장하고 읽어낼 때 데이터를 복원하도록 함으로써 필요한 메모리량을 줄이는 메모리의 효율적 사용을 위한 데이터 압축/복원 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to compress data when recording image data in memory in a chip or other system using the memory, and to restore data when storing and reading data. / Restoring apparatus and method.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 압축/복원 장치의 블록 구성도,1 is a block diagram of a data compression / restore apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 상기 도 1의 데이터 압축/복원 장치 압축부의 상세 회로 구성도,FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the data compression / restoration compression unit of FIG. 1; FIG.

도 3은 상기 도 1의 데이터 압축/복원 장치 복원부의 상세 회로 구성도,3 is a detailed circuit diagram illustrating a data compression / restoration restoration unit of FIG. 1;

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 코드워드 테이블의 일예도,4 is an example of a codeword table according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차분값들의 확률분포함수를 도시한 그래프.5 is a graph illustrating probability distribution functions of difference values according to an exemplary embodiment of the present invention.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메모리의 효율적 사용을 위한 데이터 압축 및 복원에 있어서, 메모리를 사용하는 ASIC칩이나 기타 영상신호처리 시스템에서 메모리에 영상데이터를 기록할 때는 데이터를 압축하여 저장하고, 읽어낼 때는 데이터를 복원하도록 함으로써 필요한 메모리량을 줄임과 동시에 메모리 억세스 소요 시간을 줄여 메모리를 효율적으로 사용할 수 있도록 함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object in the compression and decompression of data for the efficient use of the memory, when recording the image data in the memory in the ASIC chip or other image signal processing system using the memory to compress and store the data When the data is read, the data can be restored, thereby reducing the amount of memory required and at the same time reducing the memory access time so that the memory can be used efficiently.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 구체적인 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Many specific details are set forth in the following description and in the accompanying drawings, in order to provide a more thorough understanding of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 리사이즈(Image resize) 시스템의 데이터 압축/복원 장치의 블록 구성도를 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 수평필터 및 리사이저(H-filter & Resizer)(100)는 입력되는 영상데이터의 유효화소의 크기에 대해 출력영상의 유효화소의 크기를 변환하기 위하여 수평방향의 필터링 및 리사이징을 행한다. 압축부(Compressor)(102)는 상기 수평필터 및 리사이저(100)로부터 수평방향 필터링 및 리사이징된 영상데이터를 미리 설정된 소정 압축율로 압축한다. 메모리 제어부(Memory controller)(108)는 상기 압축부(102)로부터 소정 압축율로 압축된 영상데이터를 프레임 단위로 프레임 메모리(Frame memory)(110)에 저장시킨다. 프레임 메모리(110)는 메모리 제어부(108)의 제어에 따라 입력되는 영상데이터를 프레임 단위로 저장한다. 복원부(Decompressor)(104)는 상기 메모리 제어부(108)의 제어에 의해 상기 프레임 메모리(110)로부터 독출되어 인가되는 압축된 디지털 영상데이터를 압축되기전의 영상데이터로 복원시킨다. 수직필터 및 리사이저(V-filter & Resizer)(106)는 복원부(104)로부터 원래의 영상데이터로 복원된 영상데이터의 수직방향의 화소들을 읽어내면서 수직방향의 필터링 및 리사이징을 행한다.1 is a block diagram of a data compression / restore apparatus of an image resize system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the horizontal filter and the resizer 100 may perform filtering in the horizontal direction to convert the size of the effective pixel of the output image to the size of the effective pixel of the input image data. Resizing is performed. The compressor 102 compresses the horizontally filtered and resized image data from the horizontal filter and the resizer 100 at a predetermined compression rate. The memory controller 108 stores image data compressed by the compression unit 102 at a predetermined compression rate in a frame memory 110 in units of frames. The frame memory 110 stores image data input in units of frames under the control of the memory controller 108. The decompressor 104 restores the compressed digital image data read and applied from the frame memory 110 to the image data before compression under the control of the memory controller 108. The vertical filter and resizer 106 performs vertical filtering and resizing while reading the pixels in the vertical direction of the image data restored to the original image data from the reconstructor 104.

도 2는 상기 도 1의 압축부(102)의 상세 회로 구성을 도시한 것으로, 압축부(102)는 영상데이터가 입력되는 경우 DPCM(Differential PCM)를 이용하여 현재 화소를 예측하는 예측기(200)로부터의 출력을 감산부(202)에서 감산하여 차분값을 구하고, 코딩부(204)를 통해 상기 차분값을 코딩하게된다. 이때 상기 코딩부(204)는 가변장부호화(Variable-length-coding)를 이용하여 상기 차분값에 해당하는 가변장부호(Variable-length-code)를 코드워드 테이블(Codeword Table)(206)로부터 읽어내어 부호화하게된다. 상기 코드워드 테이블(206)의 일예를 도 4에 도시하였다. 상기 도 4를 참조하면 차분값별로 가변장부호를 서로 다르게 만들어 사용하는 것을 알 수 있다. 이는 차분신호의 각 차분값들의 일반적인 확률분포함수(p(x))를 나타낸 도 5에서 보여지는 바와 같이 각 값들의 발생확률이 다르기 때문이다. 또한 이때 실제로는 차분값은 -255∼255의 범위에서 발생할 수 있으나 상기 도 5의 확률밀도함수에서 보여지는 바와 같이 대부분의 에너지가 절대값이 작은 부분에 몰려 있으므로 큰 차분값에 해당하는 가변장부호는 이스케이프(Escape: ESC) 처리할 수 있다. 즉, 큰 차분값이 발생할 때는 ESC에 해당하는 가변장부호와 차분값을 그대로 전송한다.FIG. 2 illustrates a detailed circuit configuration of the compression unit 102 of FIG. 1. The compression unit 102 predicts a current pixel by using a differential PCM (DPCM) when image data is input. The output from the subtractor 202 is subtracted to obtain a difference value, and the coding unit 204 codes the difference value. In this case, the coding unit 204 reads a variable-length-code corresponding to the difference value from a codeword table 206 using variable-length-coding. Will be coded out. An example of the codeword table 206 is illustrated in FIG. 4. Referring to FIG. 4, it can be seen that variable length codes are made different for each difference value. This is because the probability of occurrence of each value is different as shown in FIG. 5, which shows a general probability distribution function p (x) of each difference value of the difference signal. In addition, the difference value may actually occur in the range of -255 to 255, but as shown in the probability density function of FIG. 5, since most of the energy is concentrated in a small absolute value, the variable length code corresponding to the large difference value Can be escaped (ESC). That is, when a large difference value occurs, the variable length code corresponding to the ESC and the difference value are transmitted as it is.

도 3은 상기 도 1의 복원부(104)의 상세 회로 구성을 도시한 것으로, 복원부(104)는 메모리 제어부(108)의 제어에 의해 프레임 메모리(110)로부터 압축된 영상데이터가 입력되는 경우 디코딩부(302)를 통해 가변장부호화된 영상데이터를 코드워드 테이블(300)을 참조하여 가변장복호화시킨다. 이어 현재 화소를 예측하는 예측기(306)로부터의 출력을 가산부(304)에서 가산하여 원래 영상데이터신호로 복원시킨다.3 illustrates a detailed circuit configuration of the restoration unit 104 of FIG. 1, in which the restoration unit 104 receives compressed image data from the frame memory 110 under the control of the memory control unit 108. The variable length encoded image data is decoded by the decoding unit 302 with reference to the codeword table 300. The output from the predictor 306 predicting the current pixel is added by the adder 304 to restore the original image data signal.

따라서 상기 압축부(102)와 복원부(104)를 이용하여 입력되는 영상데이터를 소정 압축율로 압축하여 프레임 메모리(110)에 저장하고 프레임 메모리(110)로부터 독출하여 복원한 후 출력시킬 수 있게 됨에 따라 ASIC내부의 메모리에 데이터 저장/처리시 필요메모리 소용량을 줄일 수 있게 된다.Therefore, the image data input by using the compression unit 102 and the restoration unit 104 can be compressed and stored in the frame memory 110, read out from the frame memory 110, and then output after being restored. Therefore, it is possible to reduce the small memory required when storing / processing data in the memory inside the ASIC.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 특히 본 발명의 실시 예에서는 영상 리사이즈 시스템을 예를 들어 설명하였으나, 영상 데이터의 기록 및 독출을 위해 메모리를 사용하는 칩이나 기타 영상처리 시스템에서도 동일하게 적용할 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. In particular, although the embodiment of the present invention has been described with an image resizing system as an example, the same may be applied to a chip or other image processing system that uses a memory for recording and reading image data. Therefore, the scope of the invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the equivalent of the claims and claims.

상술한 바와 같이 본 발명은 메모리를 사용하는 칩이나 기타 시스템에서 메모리에 영상 데이터를 기록할 때는 데이터를 압축하여 저장하고 읽어낼 때는 데이터를 복원하여 출력시킴으로써 필요한 메모리량을 줄일 수 있게 되고, 메모리 억세스 소요 시간을 줄일 수 있게 되는 이점이 있다.As described above, the present invention can reduce the amount of memory required by compressing, storing, and restoring data when recording image data in the memory in a chip or other system using the memory and restoring the data when reading the data. This has the advantage of reducing the time required.

Claims (2)

메모리의 효율적 사용을 위해 데이터를 압축/복원하는 장치에 있어서,In the device for compressing / restore data for efficient use of memory, 디지털 영상 데이터를 입력하여 미리 설정된 소정 압축율로 압축하는 압축부와,A compression unit which inputs digital image data and compresses the data at a predetermined predetermined compression rate; 상기 압축부로부터 입력되는 압축된 디지털 영상데이터를 프레임 단위로 프레임 메모리에 저장시키는 메모리 제어부와,A memory controller configured to store the compressed digital image data input from the compression unit in a frame memory on a frame basis; 상기 메모리 제어부의 제어에 의해 상기 프레임 메모리로부터 독출되어 인가되는 압축된 디지털 영상데이터를 압축되기전의 디지털 영상데이터로 복원시키는 복원부로 구성됨을 특징으로 하는 메모리의 효율적 사용을 위한 데이터 압축/복원장치.And a restoring unit for restoring the compressed digital image data read and applied from the frame memory to the digital image data before being compressed under the control of the memory control unit. 압축부, 복원부, 메모리 제어부, 프레임 메모리를 적어도 구비하는 데이터 압축/복원 장치에서 메모리의 효율적 사용을 위해 데이터를 압축/복원하는 방법에 있어서,In a data compression / restore device including at least a compression unit, a reconstruction unit, a memory control unit, and a frame memory, a method of compressing / restore data for efficient use of the memory 디지털 영상데이터 입력시 상기 압축부를 통해 상기 영상데이터를 미리 설정된 소정 압축율로 압축하는 과정과,Compressing the image data at a predetermined predetermined compression ratio through the compression unit when digital image data is input; 상기 압축된 영상데이터를 프레임 단위로 상기 프레임 메모리에 저장시키는 과정과,Storing the compressed image data in the frame memory on a frame basis; 상기 프레임 메모리로부터 압축된 영상데이터 독출시 상기 복원부를 통해 상기 프레임 메모리에 저장된 디지털 영상데이터를 압축되기전의 디지털 영상데이터로 복원하여 출력시키는 과정으로 구성됨을 특징으로 하는 메모리의 효율적 사용을 위한 데이터 압축/복원방법.Compressing the data for efficient use of the memory, characterized in that when the compressed image data from the frame memory is read out to restore the digital image data stored in the frame memory to the digital image data before compression to the output; How to restore.
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