KR20010058369A

KR20010058369A - 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치 및 방법

Info

Publication number: KR20010058369A
Application number: KR1019990062638A
Authority: KR
Inventors: 이동식
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-05

Abstract

본 발명은 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 가변길이 복호기의 구현 방식중 PLA를 이용한 테이블-룩업(Table-lookup)방식의 경우 빠른 속도로 복호할 수 있으나 허프만 코드의 최대길이가 부호화 방식에 따라 달라지기 때문에 고정된 워드길이를 가지는 시스템에서는 새로운 허프만 복호 방식의 사용이 제한된다. 예를들어 16비트의 버스로 운영되는 어떤 시스템에서는 19비트가 최대인 허프만 코드를 복호시키기는 상당히 큰 어려움이 따르는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 입력되는 허프만 코드 길이를 시스템 버스폭과 비교하는 제1단계와, 상기에서 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭보다 길 경우 코드북을 임시로 변환시켜 허프만 코드를 갱신하는 제2단계와, 상기에서 갱신된 허프만 코드를 복호화하는 제3단계와, 상기에서 허프만 복호를 수행한 후 원래의 코드북으로 복귀시켜 다음의 허프만 복호를 수행하도록 하는 제4단계로 동작시켜, 시스템 버스폭에 제한받지 않고 복호화가 가능하도록 한 것이다.

Description

코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치 및 방법{HUFFMAN CODE DECODING APPARATUS AND METHOD ACCORDING TO CODE LENGTH}

본 발명은 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭 보다 큰 경우 복호화를 수행할 수 있도록 한 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 시스템 버스폭 보다 큰 허프만 코드 길이를 갖는 경우 코드북을 임시로 바꾸어 복호를 수행하도록 한 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치 및 방법에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전에 따라 전자우편과 같은 많은 응용분야에서 취급되는 데이터의 양이 급격히 증가하고 있는 추세에 있다.

이와 더블어 컴퓨터 이용에 있어서 저장공간의 절약과, 정보통신에 있어서 통신채널의 효율적 이용을 목적으로 한 데이터 압축기술에 관한 중요성도 크게 부각되는 상황이다.

데이터 압축이란, 대상으로 하고 있는 데이터에 포함되어 있는 유효한 정보와 용장성(불필요한 공간) 가운데 용장성을 제거함으로써 원래의 데이터 길이보다 짧은 출력데이터를 생성하는 것이다.

일반적으로 이러한 과정을 정보원 부호화 또는 데이터 압축이라 한다.

한편, 데이터 압축에 의해 출력된 데이터를 다시 원래의 데이터로 복원하는 과정을 정보원 복호화라 한다.

따라서 데이터 압축기법은 압축을 수행하는 정보원 부호화와 복원과정을 수행하는 정보원 복호화의쌍으로 구성된다.

허프만 압축기법은 1954년 허프만에 의해 제안된 압축 방식으로, 오늘날에도 널리 이용되고 있다. 이 기법은 정보원 데이터내의 각 문자에 대한 발생빈도를 조사해 자주 나타나는 문자에는 보다 짧은 부호어를, 그리고 잘 나타나지 않는 문자에는 더 긴 부호어를 할당함으로써, 전체 압축 후 부호어의 길이를 원래의 정보원 길이보다 더 축소시킬 수 있는 통계적 특성을 이용한 압축방법이다.

일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, 허프만 압축기법에 의해 가장 자주 나타나는 A라는 문자는 '0'이라는 1비트의 부호어를 할당하고, B라는 문자에는 '110'이라는 3비트의 부호어를 할당하고, C라는 문자에는 '100'이라는 3비트의 부호어를 할당하고, F라는 문자에는 '11110'이라는 5비트의 부호어를 할당하고, H라는 문자에는 '111111'라는 6비트의 부호어를 할당한다.

이와같이 "A,B,C...,G,H"를 가변길이로 압축할 경우 압축전과 압축 후의 전체 데이터 길이의 비율을 계산하면 압축에 의해 20%의 축소효과를 가져온다.

그런데 허프만 압축기법의 경우 가변길이의 성질로 인하여 복호화 과정이 복잡해지고, 이에따라 복호기 설계는 그 만큼 어렵다.

따라서 이를 해결하기 위한 가변길이 복호기의 구현 방식으로 몇 가지가 있는데, 그 중에 PLA를 이용한 테이블-룩업(Table-lookup)방식이 HDTV와 같이 빠른 속도의 복호화가 요구되는 곳에 많이 사용된다.

상기 테이블-룩업 방식은 적당한 코드워드 테이블을 만들고, 테이블의 입력에 허프만 코드들이 들어오면 내장된 테이블 값에 해당하는 워드길이와 코드값을 레지스터로 출력하도록 한 것이다. 그리고 이미 복호화된 값들은 워드길이 레지스터에의해 버려지고 그만큼 새로운 허프만 코드들이 테이블의 입력 값에 위치하여 다음 복호값이 준비된다. 이런 식으로 하면 한 비트씩 복호할 때 보다 훨씬 빠른 속도로 복호할 수 있다.

그러나, 상기에서와 같이 종래 가변길이 복호기의 구현 방식중 PLA를 이용한 테이블-룩업(Table-lookup)방식의 경우 빠른 속도로 복호할 수 있으나 허프만 코드의 최대길이가 부호화 방식에 따라 달라지기 때문에 고정된 워드길이를 가지는 시스템에서는 새로운 허프만 복호 방식의 사용이 제한된다. 예를들어 16비트의 버스로 운영되는 어떤 시스템에서는 19비트가 최대인 허프만 코드를 복호시키기는 상당한 어려움이 따른다.

따라서 상기에서와 같은 어려움을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭보다 큰 경우에도 복호화를 수행할 수 있도록 한 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭보다 작은 경우와 큰 경우를 판단하여 이중으로 복호화할 수 있도록 한 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 허프만 압축기법에 의한 압축전과 압축 후의 전체 데이터 길이의 비율을 보여주는 설명도.

도 2은 본 발명 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치에 대한 블럭 구성도.

도 3은 허프만 코드 길이 그대로 적용하여 복호화할 경우, 코드북 및 허프만 코드에 대한 인덱스 및 허프만 코드길이의 일부분을 나타낸 표.

도 4는 도 2에서, 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭 보다 클 경우 특정값을 삽입한 코드북 및 허프만 코드에 대한 인덱스 및 허프만 코드의 일부분을 나타낸 표.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

10 : 코드북 선택 레지스터 20 : 허프만 코드 레지스터

30 : 프로그래머블 로직 어레이 40 : 인덱스 레지스터

50 : 허프만 코드길이 레지스터 60 : 비트 스트림 입력 레지스터

70 : 배럴 쉬프터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력되는 허프만 코드 길이를 시스템 버스폭과 비교하는 제1단계와, 상기에서 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭보다 길 경우 코드북을 임시로 변환시켜 허프만 코드를 갱신하는 제2단계와, 상기에서 갱신된 허프만 코드를 복호화하는 제3단계와, 상기에서 허프만 복호 수행 후 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭보다 작아질 경우 원래의 코드북으로 복귀시켜 허프만 복호를 수행한 후 원래의 코드북으로 복귀시켜 다음의 허프만 복호를 수행하도록 하는 제4단계로 이루어진다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치에 대한 블럭 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 비트 스트림을 읽어들여 저장하는 비트 스트림 입력 레지스터(60)와, 입력되는 비트 스트림의 정보로 부터 주어지는 코드북을 선택하여 저장하는 코드북 선택 레지스터(10)와, 입력되는 비트 스트림으로 부터 일정길이의 코드를 선택하여 저장하는 허프만 코드 레지스터(20)와, 상기 코드북 선택 레지스터(10)와 허프만 코드 레지스터(20)로 부터 각각 입력되는 코드북과 허프만 코드를 이용하여 복호화 작업을 수행하고, 시스템 버스폭보다 큰 길이를 갖는 허프만 코드 입력시 특정한 인덱스 레지스터값을 생성해내는 프로그래머블 로직 어레이(30)와, 상기 프로그래머블 로직 어레이(30)에서 출력되는 값중 인덱스를 선택하여 저장하는 인덱스 레지스터(40)와, 상기 프로그래머블 로직 어레이(30)에서 출력되는 값중 허프만 코드 길이를 저장하는 허프만 코드길이 레지스터(50)와, 상기 허프만 코드길이 레지스터(50)로 부터 디코딩된 코드길이만큼 시프트 시키고, 그 시프트된 만큼 상기 비트 스트림 입력 레지스터(60)로 부터 받아들이고 이를 상기 허프만 코드 레지스터(20)로 제공하는 배럴 쉬프터(70)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

DSP(Digital Signal Processor)는 출력 데이터 버스를 통하여 비트 스트림 입력 레지스터(60), 코드북 선택 레지스터(10) 및 허프만 코드 레지스터(20)에 데이터를 쓸 수 있다.

따라서 상기 DSP는 허프만 복호화의 초기 단계에서 코드북 선택 레지스터(10)와 허프만 코드 레지스터(20)를 초기화시킨다. 이때 상기 코드북 선택 레지스터(10)에 초기화되는 값은 프로그래머블 로직 어레이(30)에 저장된 코드북중 원하는 코드북(cb)이며, 허프만 코드 레지스터(50)에 의해 초기화되는 값은 최초의 허프만 코드(hcod)이다.

이렇게 코드북 선택 레지스터(10)와 허프만 코드 레지스터(20)가 초기화 되면 프로그래머블 로직 어레이 내부에 저장된다.

그러면 인덱스 레지스터(40)는 출력되는 인덱스값을 선택하여 저장하고, 허프만 코드 길이 레지스터(50)는 허프만 코드 길이를 선택하여 저장한다.

상기 허프만 코드 길이 레지스터(50)에 저장되어 있는 허프만 코드 길이는 배럴 쉬프터(70)에 입력되어 쉬프트양을 조절한다.

이때 비트 스트림 입력 레지스터(60)는 출력 데이터 버스를 통해 입력되는 도 3에 도시한 바와 같은 허프만 코드를 받아 저장한다.

이렇게 새로 입력되어 비트 스트림 입력 레지스터(60)에 저장되어 있는 허프만 코드는 배럴 쉬프터(70)로 전달된다.

그러면 상기 배럴 쉬프터(70)는 상기 허프만 코드 길이 레지스터(50)에서 제공하는 허프만 코드 길이 만큼 비트 스트림 입력 레지스터(60)의 값을 왼쪽으로 쉬프트시킨다.

가령, 코드북 선택 레지스터(10)와 허프만 코드 레지스터(20)를 통해 도 3에 도시한 바와 같은 코드북(cb)과 허프만 코드(hcod)가 입력되면 프로그래머블 로직 어레이(30)는 내부의 테이블로 부터 읽어들인 인덱스값(hidx)과 허프만 코드길이(hlen)를 각각 출력한다.

즉, 첫 번째 라인부터 열 번째 라인까지 1100의 코드북(cb)과 15(또는 16비트)의 허프만 코드가 입력되면 프로그래머블 로직 어레이(30)는 인덱스값(hinx)과 15(또는 16)비트에 해당하는 01111(또는 10000)의 허프만 코드길이(hlen)를 출력한다.

이에 상기 허프만 코드 길이 레지스터(50)는 15(또는 16)비트의 허프만 코드 길이(hlen)를 배럴 쉬프터(70)로 제공한다.

그러면 상기 배럴 쉬프터(70)는 비트 스트림 입력 레지스터(60)로 부터 입력되는 허프만 코드를 15(또는 16)비트만큼 왼쪽으로 쉬프트시켜 허프만 코드 레지스터(20)로 제공한다.

여기서, 시스템 버스폭이 16비트이므로, 16비트까지는 무리없이 복호가 가능하다.

그런데, 도 3에서 11번째 라인부터는 허프만 코드길이가 17비트 이상인 허프만 코드가 입력되면, 17비트 이상의 허프만 코드 레지스터가 필요하게 되어 부호화에 어려움이 따른다. 이와같은 문제를 해결하기 위하여 도 4에서와 같이 17비트 이상임을 알리기 위하여 "111111111"라는 특정값을 인덱스 레지스터(40)를 거쳐 DSP로 제공하고, 12비트까지 "1"의 공통값을 가지므로 12비트만큼만 시프트시키도록 하기 위하여 "01100"의 코드길이(hlen)를 허프만 코드 길이 레지스터(50)로 제공한다.

도 4는 11번째, 12번째 라인의 허프만 코드길가 17이 넘는 코드의 공통적인 패턴이다.

따라서 상기 허프만 코드 길이 레지스터(50)에서 12비트의 코드길이(hlen)를 배럴 쉬프터(70)로 제공하면, 상기 배럴 쉬프터(70)는 도 3의 11번째 라인의 허프만 코드에 대하여 12비트는 왼쪽으로 쉬프트시켜 도 4의 13번째 라인에서와 같이 12비트 이후의 허프만 코드인 "01110"가 순차적으로 나열되어 있게 된다.

이때 인덱스 레지스터(40)로 부터 "111111111"의 특정값을 전달받은 DSP는 코드북 선택 레지스터(10)에 코드북을 변환시켜 준다.

즉, 기존의 "1100"에서 "1101"으로 변환시켜 준다.

따라서 코드북 선택 레지스터(40)로 부터 "1101"의 코드북(cb)과 허프만 코드 레지스터(20)로 부터 12비트가 쉬프트된 나머지 허프만 코드(hcod)가 프로그래머블 로직 어레이(30)로 입력된다.

이에따라 상기 프로그래머블 로직 어레이(30)는 16비트 이상일 경우 사용하는 테이블로 부터 해당하는 인덱스값(hidx)과 코드길이(hlen)를 출력하도록 한다.

가령, 열네번째 라인일 경우, 프로그래머블 로직 어레이(30)는 테이블로 부터 읽어들인 인덱스값과 5비트 코드길이에 해당하는 "00101"를 출력한다.

17비트 이상의 허프만 코드에 대한 복호화가 끝나면 허프만 코드길이가 16비트보다 작은 코드를 위해 코드북을 원래대로 복귀시킨다.

이렇게 복귀된 코드북과 입력되는 허프만 코드에 대응하는 인덱스값과 허프만 코드 길이를 출력한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 입력되는 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭보다 큰 경우 코드북을 임시로 변환시켜 복호화하고, 이후에 원래의 코드북으로 복귀시킨 후 복호화를 수행함으로써, 시스템 버스폭에 제한받지 않도록 한 효과가 있다.

Claims

입력되는 비트 스트림을 읽어들여 저장하는 비트 스트림 입력 레지스터와, 허프만 코드 길이에 따라 코드북을 변환시켜 출력하는 코드북 선택 레지스터와, 입력되는 비트 스트림으로 부터 허프만 코드를 선택하여 저장하는 허프만 코드 레지스터와, 상기 코드북 선택 레지스터와 허프만 코드 레지스터로 부터 각각 입력되는 코드북과 허프만 코드를 이용하여 복호화 작업을 수행하고, 시스템 버스폭보다 큰 길이를 갖는 허프만 코드 입력시 새로운 인덱스값 및 코드길이를 생성하여 출력하는 프로그래머블 로직 어레이와, 상기에서 출력되는 값중 인덱스를 선택하여 저장하는 인덱스 레지스터와, 상기 프로그래머블 로직 어레이에서 출력되는 값중 허프만 코드 길이를 저장하는 허프만 코드길이 레지스터와, 상기 허프만 코드길이 레지스터로 부터 디코딩된 코드길이만큼 시프트 시키고, 그 시프트된 만큼 상기 비트 스트림 입력 레지스터로 부터 받아들이고 이를 상기 허프만 코드 레지스터로 제공하는 배럴 쉬프터를 포함한 것을 특징으로 하는 코드길이에 따른 허프만 코드 복호장치.
입력되는 허프만 코드 길이를 시스템 버스폭과 비교하는 제1단계와, 상기에서 허프만 코드 길이가 시스템 버스폭보다 길 경우 코드북을 임시로 변환시켜 허프만 코드를 갱신하는 제2단계와, 상기에서 갱신된 허프만 코드를 복호화하는 제3단계와, 상기에서 허프만 복호를 수행한 후 원래의 코드북으로 복귀시켜 다음의 허프만 복호를 수행하도록 하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드길이에 따른허프만 코드 복호방법.