KR20010080666A

KR20010080666A - 변환계수의 비트플레인 코딩을 이용한 세밀한 세분성스칼라빌러티의 향상

Info

Publication number: KR20010080666A
Application number: KR1020017006923A
Authority: KR
Inventors: 판링
Original assignee: 매클린토크 샤운 엘; 제너럴 인스트루먼트 코포레이션
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2001-08-22
Also published as: CN1329794A; AU758003B2; BR9915880A; WO2000035187B1; ATE361631T1; EP1135926A1; EP1135926B1; JP2002532969A; WO2000035187A1; DE69936000D1; HK1043465A1; CA2352193A1; AU1908200A

Abstract

비디오 코딩시스템에 이용되는 DCT 데이터 등의 변환계수 데이터의 유효한 비트플레인 코딩을 위한 시스템이 제공된다. 예컨대, 몇몇 계수의 블록에서 변환계수에 대한 십진값은 최상위 비트로부터 최하위 비트까지 이진값으로 변환되고, 각 비트는 대응하는 비트플레인을 차지한다. 각 계수로부터의 1비트는 공통 비트플레인에 제공된다. 1비트플래그나 코드워드("0" 등)는 하나 이상의 초기 올-제로 비트플레인을 코딩하는데 이용되고, 다른 1비트플래그("1" 등)는 다음의 제1논-올-제로 플레인을 나타내는데 이용된다. 제1논-올-제로 플레인에 대해서는, 감소된 코딩테이블은 1비트플래그를 따르는 코드워드를 제공하기 위해 이용된다. 이 코딩테이블은 특정 "올-제로" 코드워드를 필요로 하지 않기 않기 때문에 사이즈로 감소된다. 더욱이, 초기 올-제로 비트플레인을 나타내기 위한 1비트 플래그의 이용은 멀티비트 올-제로 코드워드를 필요로 하는 종래기술 방식에 의해 필요한 코딩비트수를 감소시킨다. 인코더(200)는 "0" 코드워드 기능부(242)와 "1" 코드워드 기능부(244), 감소된 테이블(246) 및 종래 테이블(248)을 포함하고 있다. 대응하는 디코더 (400)는 "0" 코드워드 기능부(442), "1" 코드워드 기능부(444), 감소된 테이블 (446) 및 종래 테이블(448)을 포함하고 있다.

Description

변환계수의 비트플레인 코딩을 이용한 세밀한 세분성 스칼라빌러티의 향상 {IMPROVEMENT OF FINE GRANULARITY SCALABILITY USING BIT PLANE CODING OF TRANSFORM COEFFICIENTS}

FGSB 코딩은 언급되지 않은 베이스층(base layer) 코딩기술을 유지한다. 예컨대, 베이스층 코딩기술은 MPEG-2, MPEG-4 또는 어떤 DCT에 기초를 둔 이미지/비디오 코딩기술일 수 있다. 베이스층에 있어서, DCT계수는 저비트율 데이터를 얻기 위해 비교적 조잡한 양자화를 이용하여 코드화된다.

도 1은 FGSB 코딩을 위한 종래장치를 나타낸다. FGSB 코딩의 경우, 차분(또는, 나머지)은 원래의 정수 DCT 계수와 양자화되지 않은 DCT 계수 사이에서 얻어진다. 인코더(100)에 나타낸 바와 같이, 예컨대 DCT 계수의 원블록은 양자화기(110)에서 양자화된 후, 이 양자화된 계수는 양자화되지 않은 DCT 계수를 얻기 위해 역양자화기(120)에서 양자화되지 않는다(즉, 역양자화된다). DCT 계수의 차분블록은 감산기(130)로부터 출력되어, 채널을 가로질러 전달되기 전에 비트플레인 코딩기능부(140)에 제공된다. 예컨대, 데이터는 케이블이나 위성텔레비전망 등의 광대역 통신망이나, 근거리 통신망(LAN), 도시지역 통신망(MAN), 광역통신망(WAN), 인터넷, 인트라넷(intranet) 및 인터넷(Interner) 등의 컴퓨터망에서 전달될 것이다. 언급한 바와 같이, 베이스층 DCT 계수 데이터는 종래와 같이 코드화된다.

비트플레인 코딩기능부(140)는 각 비트플레인의 비트를 코딩하기 위한 하나 이상의 테이블(145)을 포함하고 있다. 테이블은 비트플레인이 올-제로(all-zero)값을 가질 때 이용되는 "올-제로" 코드워드(codeword)를 포함하고 있다.

각 DCT 차분블록이 통상적으로 약간의 비트플레인(예컨대, 통상적인 응용에서는 4개 내지 8개 플레인까지)을 갖고 있기 때문에, 세밀한 세분성은 매우 낮은 복잡도 비용으로 달성된다. 비트플레인 갯수는 가장 큰 차분값을 코드화할 필요가 있는 비트수에 의해 결정된다. 본질적으로는, 연속하는 비트플레인층에서의 DCT 차분데이터는 DCT 계수 양자화 에러를 감소시키는데 이용될 수 있다. 하나 이상의 비트플레인층은 유효한 채널 대역폭과 디코더의 처리속도에 따라 디코더에 의해 회복될 수 있다. 이 비트플레인층은 DCT 차분데이터의 최상위 비트(MSB)를 전송하는 층, 그 다음에 DCT 차분데이터의 다음 최상위 비트를 전송하는 층 등부터 시작하여 회복된다.

FGSB 코딩은 다음의 단계로 간단해 질 수 있다.

1. DCT 기초를 둔 베이스층 코딩을 행한 후에, 원래 DCT 계수와 양자화되지 않은 DCT 계수 사이의 차분을 얻는다. 이 차분블록을 코드화할 필요가 있는 비트플레인 갯수를 구한다.

2. 하나의 비디오 프레임의 전체 차분블록으로부터 비트플레인의 최대수를 찾아낸다.

3. 하나의 프레임의 증가층 비트스트림이 시작되자마자 비트플레인의 최대수를 코드화한다.

4. MSB레벨부터 시작하여 하나의 프레임의 비트플레인을 순차적으로 코드화한다.

5. 비트플레인을 코드화하면, 2-D 심벌은 2개의 구성요소로 형성된다. 제1구성요소는 다음의 "1."까지 연속적인 제로(예컨대, 제로 실행길이)의 갯수를 나타낸다. 제2구성요소는 현재 비트플레인에서 임의의 "1"의 좌측에 있는지 아닌지를 나타내는 1비트 플래그이다. 그러므로, 제2구성요소는 EOP(End-Of-Plane) 지시자이다. 그 후, 이들 2-D 심벌은 엔트로피(entropy) 코드화된다. 현비트플레인에서 전혀 "1"이 없으면, "올-제로" 심벌은 코드화된다.

이하는 "종래기술 1"을 나타내는 상기 방식을 이용하는 특정 비트플레인의 코딩의 일례를 나타낸다.

위치	0	1	2	3	4	5	6	…	63
비트값	1	0	0	1	0	1	0	복수의 0	0
종래기술 1, 2-D 심벌	(0, 0)	(2, 0)			(1, 1)

첫번째 행에서, "위치(position)"는 비트플레인에서의 비트순서이다. 예컨대, 8x8 비트플레인에 대해서는, 64비트(예컨대, 0~63)가 있다. 두번째 행에서, 비트값은 이진수 0이나 1로 나타내어진다.

세번째 행에는, 위에서 논의된 종래기술방식에 의해 이용되는 2-D 심벌을 나타낸다. 특정하면, 위치 0에서 비트값은 "1"이고, 심벌은 (0, 0)이다. 심벌의 제1구성요소 "0"은 다음의 "1" 앞에 제로 심벌의 실행길이가 0(즉, 제로는 없다)인 것을 나타낸다. EOP 지시자인 심벌의 제2구성요소 "0"은 비트플레인에서 적어도 하나의 다음의 "1"이 있는 것을 나타낸다. 심벌이 나중에 이진수로 변환되는 십진수로 나타내어진다는 점에 주의한다(예컨대, 2₁₀= 10₂).

위치 1에서, 비트값은 "0"이고, 심벌은 (2, 0)이다. 심벌의 제1구성요소 "2"는 제로 심벌의 실행길이가 2(즉, 위치 1과 2에 제로가 있다)인 것을 나타낸다. 그러므로, 다음의 "1"까지의 거리가 2비트값(즉, 위치 3)이다. 심벌의 제2구성요소 "0"은 비트플레인에서 "복수의 1"이 부가되는 것을 나타낸다(즉, 위치 3에서 "1"에 더하여).

위치 4에서, 비트값은 "0"이고, 심벌은 (1, 1)이다. 심벌의 제1구성요소 "1"은 제로 심벌의 실행길이가 1(즉, 위치 4에 제로가 있다)인 것을 나타낸다. 그러므로, 다음의 "1"까지의 거리가 1비트값(즉, 위치 5)이다. 심벌의 제2구성요소 "1"은 비트플레인에서 "복수의 1"이 부가되지 않는 것을 나타낸다(위치 5 뒤에).

상기 FGS 코딩방법은 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, MPEG98/M4204, December 1998, "Fine Granularity Scalability Using Bit plane Coding of DCT Coefficients"에 개시되어 있다. 이 기술의 경우, 비트플레인층이 코드화되고 있는 것에 상관없이 비트플레인은 "올-제로" 심벌을 이용하여 올-제로로 코드화된다. 올-제로 심벌은 주어진 DCT블록에 대한 하나 이상의 비트플레인층에 대해 코드화될 필요가 있다. 이것은 올-제로 심벌의 사이즈와 코딩테이블 사이즈를 증가시킨다는 사실로 인해 불리하다.

특히, 올-제로 심벌의 사이즈(예컨대, 비트길이)는 비트플레인의 2-D 심벌로 실행되는 엔트로피 코딩에 의해 규정된다. 공지되어 있는 바와 같이, 코딩 소스 심벌이 균일하게 있을 것 같지 않으면, 그것은 가변길이 코드워드를 이용하는데 유효하다. 소스 심벌발생의 가능성은 더욱 있을 것 같은 소스 심벌이 더 짧은 코드워드를 할당받도록 코드워드를 선택하는데 이용된다.

이들 제약조건의 경우, 올-제로 심벌의 길이는 통상적으로 2개 비트 이상이다. 게다가, 이미지(예컨대, 525x480 화소 NTSC 이미지를 주시함)내에 수천개의 8x8 DCT 블록이 있기 때문에, 올-제로 심벌에 의해 야기되는 데이터 오버헤드 (overhead)는 현저하다.

따라서, 상기 기술에 의해 향상되는 유효한 비트플레인 코딩을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이 시스템은 전체 값이 제로인 비트플레인의 존재를 나타낼 필요가 있는 비트수를 줄여야만 한다. 이 시스템은 올-제로를 갖는 단일 블록의 초기 MSB 비트플레인층에서의 다수의 "올-제로" 심벌에 대한 필요성을 피하여, 비트플레인을 코드화하기 위한 데이터 오버헤드를 감소시켜야만 한다.

이 시스템은 MSB 레벨 엔트로피 코딩테이블에서의 심벌수를 줄임으로써 코딩 효율을 향상시켜, 테이블에서 나머지 심벌의 코드길이를 감소시켜야만 한다.

이 시스템은 다른 비트플레인층에 이용되는 다중 코드화 테이블을 제공하는 코딩방식과 호환가능해야만 한다. 특정 비트 발생의 가능성이 다른 비트플레인층마다 다르기 때문에, 코딩효율은 코딩테이블을 비트플레인층에 맞춤으로써 최적화될 수 있다. 게다가, 이 개념은 미국 펜실베니아 레하이 대학교 전기공학과에서 분류한 팬링박사에 의한 명칭 「"Optimization of Entropy Coding Efficiency Under Complexity Constraints in Image and Video Compression"(1998), Section 4.3」 박사학위 논문에 개시되어 있다.

본 발명은 상기한 이점 및 다른 이점을 갖는 시스템을 제공한다.

본 발명은 이산코사인변환(discrete cosine transform: DCT)계수 등의 변환계수의 유효한 비트플레인(bit plane: 비트판) 코딩을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 계수는 디지털 비디오 인코딩 및 디코딩을 포함하는 여러 가지 응용에 이용될 수 있다. 특히, FGSB(Fine Granelarity Scalability using Bit Plane: 비트플레인을 이용한 세밀한 세분성 스칼라빌러티)로 알려진 기술의 향상이 제공된다.

도 1은 FGSB 코딩을 위한 종래장치를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 FGSB 코딩을 위한 장치를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 코딩방법을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 디코더를 나타낸 도면이다.

본 발명은 변환계수의 유효한 비트플레인 코딩을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

변환계수 데이터가 전달되는 복수의 비트플레인의 유효한 코딩을 위한 방법은, 비트플레인이 올 이진수 제로(all binary zero)를 갖는 것을 나타내는 제1상태 (예컨대, "0")와 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖지 않는 것을 나타내는 제2상태 (예컨대, "1")를 갖춘 코드워드를 제공하는 단계를 포함하고 있다. MSB 비트플레인이 올 이진수 제로를 가질 때, MSB 비트플레인은 "0"으로 코딩된다. MSB 비트플레인으로부터 LSB(least signifi cant bit: 최하위 비트) 비트플레인 쪽으로 진행하여 연속하는 비트플레인이 존재하면, 올 이진수 제로를 갖지 않는 제1비트플레인이 도달될 때까지 올 이진수 제로를 갖는 각각의 연속하는 비트플레인은 "0"으로 코딩된다. 제1비트플레인은 제1비트플레인의 비트에 따라 제1엔트로피 코딩테이블로부터 획득되는 적어도 하나의 코드워드가 뒤따르는 "1"로 코딩된다.

이 코드워드는 1비트 코드워드이면 좋다.

중대하게는, 제1엔트로피 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 코딩하기 위한 멀티비트(multi-bit) 코드워드를 포함하지 않는다. 그러므로, 이 코딩테이블의 사이즈는 코딩비트수를 감소시키는 종래기술방식에 따라 감소될 수 있다.

종래의 제2엔트로피 코딩테이블은 제1비트플레인을 따르는 하나 이상의 비트플레인을 코딩하기 위해 제공된다. 이 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있어, 사이즈가 감소되지 않는다.

변환계수 데이터는 DCT 데이터 및/또는 이미지 데이터를 포함한다.

대응하는 디코딩방법은 (a) 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖는 것을 나타내는 제1상태(예컨대, "0")와 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖지 않는 것을 나타내는 제2상태(예컨대, "1")를 갖는 코드워드에 디코딩기능을 제공하는 단계를 포함하고 있다. MSB 비트플레인으로부터 LSB 비트플레인 쪽으로 진행하여 연속하는 비트플레인이 존재하면, 올 이진수 제로가 갖지 않는 제1비트플레인이 도달될 때까지 "0"은 올 이진수 제로를 갖는 각각의 연속하는 비트플레인에 대해 디코딩된다. "1"은 제1비트플레인에 대해 디코딩되고, 제1엔트로피 디코딩 테이블은 "1"을 따르는 적어도 하나의 코드워드를 디코딩하는데 이용된다.

더욱이, 관련된 디지털신호와 인코더장치 및 디코더장치도 제공된다.

본 발명은 위에서 논의된 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, MPEG98/M4204에 개시되어 있는 비트플레인 코딩심벌이 "종래기술 2"에 의해 나타내어지고, 본 발명의 비트플레인 코딩심벌은 "본 발명"에 의해 나타내어지는 아래 테이블과 관련하여 설명된다.

다음과 같이 일례 8x8 DCT 차분블록이 가정된다.

위치 : 0 1 2 3 4 5 6 7 … 63

십진값 : 11 1 10 3 2 1 0 0 … 0

비트플레인:

MSB-0 : 0 0 0 0 0 0 0 … 0 (모두 제로)

MSB-1 : 1 0 1 0 0 0 0 … 0

MSB-2 : 0 0 0 0 0 0 0 … 0 (모두 제로)

MSB-3 : 1 0 1 1 1 0 0 … 0

MSB-4 : 1 1 0 1 0 1 0 … 0

"종래기술 2" 방식:

MSB-0 : (올-제로 심벌)

MSB-1 : (0, 1), (1, 1)

MSB-2 : (올-제로 심벌)

MSB-3 : (0, 0), (1, 0), (0, 0), (0, 1)

MSB-4 : (0, 0), (0, 0), (1, 0), (1, 1)

"본 발명":

MSB-0 : 0 (1비트 플래그 = 참(true))

MSB-1 : 1 (1비트 플래그 = 거짓(false)), (0, 0), (1, 1)

MSB-2 : (올-제로)

MSB-3 : (0, 0), (1, 0), (0, 0), (0, 1)

MSB-4 : (0, 0), (0, 0), (1, 0), (1, 1)

베이스 또는 MSB 비트플레인층 비트는 "MSB-0"을 지정받고, 제2MSB 비트플레인층 비트는 "MSB-1"을 지정받으며, 제3MSB 비트플레인층 비트는 "MSB-2"를 지정받으며, 제4MSB 비트플레인층 비트는 "MSB-4"를 지정받는다. MSB-4는 본질적으로는 LSB 비트플레인층이다.

DCT 차분계수의 십진값은 위치 0~63에 제공된다. 대응하는 이진값은 다른 층에 제공된다. 예컨대, 십진값 11은 이진값 01011₂에 해당하고, 여기에서 첫번째(왼쪽에서 오른쪽으로 읽을 때) "0"은 MSB이다. 그러므로, 이 "0"은 MSB-0에 제공된다. 나머지 이진숫자는 MSB-1("1"), MSB-2("0"), MSB-3("1") 및 MSB-4("1")로 분배된다.

이 예에서 전체 MSB-층 0값이 제로여서, 현블록에서의 계수의 십진값 전체가 15보다 작다는 점에 주의해야 한다. 5비트플레인층은 31까지의 십진값을 허용한다. 물론, 더 적거나 더 많은 비트플레인이 이용될 수 있다.

다른 DCT 블록이 다른 갯수의 비트플레인을 갖기 때문에, MSB층 비트플레인은 전체가 제로가 될 높은 가능성을 갖는다. 본 발명은 이 조건을 이용한다.

먼저, 상기 예에서의 종래기술 2를 이용하는 코딩이 논의 된다. 2개 이상의 코드화된 비트를 통상적으로 필요로 하는 MSB-0은 "올-제로" 심벌을 이용하여 코드화된다. 이것은 층이 전부 제로라는 것을 나타낸다. 예컨대, 코드워드를 심벌에 할당하는 코딩테이블이 이용될 수 있다. 코드화된 비트수는 이용되는 코딩테이블 사이즈와 엔트로피 코딩방식에 기초하여 바뀔 것이다.

MSB-1은 (0, 0) 심벌을 이용하여 코드화되고, 여기에서, 첫번째 "0"은 다음의 "1" 앞의 제로의 제로 실행길이(즉, 제로가 없다)를 나타내고, 두번째 "0"은 다음의 "1" 뒤의 비트플레인에서 부가적인 "복수의 1" 왼쪽에 있는 것을 나타낸다. 다음으로, (1, 1) 심벌이 이용되고, 첫번째 "1"은 다음의 "1" 앞의 하나의 제로 실행길이(즉, 하나의 제로)를 나타내고, 두번째 "1"은 다음의 "1" 뒤의 비트플레인에서의 부가적인 "복수의 1" 왼쪽에 없는 것을 나타낸다.

MSB-2는 "올-제로" 심벌을 이용하여 코드화되어, 층이 전부 제로인 것을 나타낸다.

MSB-층 3("1")은 (0, 0) 심벌을 이용하여 코드화된다. 다음으로, 위치 1("0")은 (1, 0) 심벌을 이용하여 코드화되고, 위치 3("1")은 (0, 0) 심벌을 이용하여 코드화되며, 위치 4("1")는 (0, 1) 심벌을 이용하여 코드화된다.

MSB-4("1")의 위치 0은 (0, 0) 심벌을 이용하여 코드화되고, 위치 1("1")은 (0, 0) 심벌을 이용하여 코드화되며, 위치 2("0")는 (1, 0) 심벌을 이용하여 코드화되고, 위치 4("0")은 (1, 1) 심벌을 이용하여 코드화된다.

따라서, 종래기술 2는 "올-제로" 심벌을 MSB-0과 MSB-2에서 두번 이용한다. 이 기술은 "올-제로" 심벌이 2비트 이상의 길이를 갖기 때문에 최적이지 않고, 이 심벌의 존재는 코딩테이블의 길이를 증가시킨다. 이에 대해, 본 발명은 MSB-0과 MSB-1의 코딩을 위한, 엔트리로서 올-제로 심벌을 갖지 않는 감소된 코딩테이블의 이용을 가능하게 한다.

특정하면, 본 발명의 경우, 1비트 플래그는 MSB 비트플레인이 올-제로인지 아닌지의 여부를 나타내기 위해 도입된다. 예컨대, "0"은 올-제로를 나타낼 수 있고, "1"은 올-제로가 아닌 것을 나타내거나 또는 반대로도 마찬가지이다. 그러나, "1"이 코드화될 때마다, 플래그는 블록의 다음의 하위레벨 비트 전체에 대해 코드화되지 않는다. 그러므로, 본 발명의 코딩방식은 초기 MSB층이 모두 제로를 가질때 초기 MSB층(층 0)에 적용되고, 올-제로를 갖는 어떤 즉시 따르는 층이 존재하면 이 층에 적용되며, 올-제로를 갖지 않는 맨 먼저 따르는 층에 적용된다.

더욱이 어떤 올-제로 비트플레인이 마주치면(예컨대, "1" 플래그로 부호화된비트플레인 뒤에), 그것들은 종래기술 2의 "올-제로" 심벌을 이용하여 코드화된다.

MSB-0에서, (0) 코드워드나 플래그는 MSB층 0이 올-제로인 것을 나타내기 위해 이용된다. MSB-1에서, (1) (0, 0)은 코드워드 "1"이 (0, 0)에 대한 코드워드와 (1, 1)에 대한 코드워드에 의해 비트스트림으로 추종되는 것을 나타내고, 여기에서 나중쪽의 2개의 코드워드는 감소된 코딩테이블로부터 획득된다.

엔트리로서 올-제로 심벌을 갖지 않는, 감소된 사이즈 코딩테이블이 이용되기 때문에, 비트 총계는 종래기술 2 방식에 따라 감소된다. 이 비트 세이빙(sa ving)은 많은 변환블록을 통해 증가될 때 현저할 수 있다. 예컨대, 720x480 텔레비전 화면에서의 8x8 DCT 블록의 수를 고려한다.

도 2는 본 발명에 따른 FGSB 코딩을 위한 장치를 나타낸다.

동일한 번호를 붙인 구성요소는 전체 도면에서 서로 대응한다.

여기에서, 여기에 논의된 바와 같이 올-제로 비트플레인에 대한 "0" 코드워드를 코딩하기 위한 "0" 코드워드 기능부(242)를 포함하는 개정된 비트플레인 코딩기능부 (240)가 사용된다. 상기 예에 있어서, MSB-0은 이 기능부(242)에 의해 코드화된다.

"1" 코드워드 기능부(244)는 여기에 논의된 바와 같이 제1 논-제로(non-zero) 비트플레인에 대한 "1" 코드워드를 코딩하기 위해 제공된다.

감소된 테이블(246)은 "올-제로" 코드워드를 포함하고 있지 않기 때문에, 종래 테이블에 따라 감소된 길이를 갖게 된다. 감소된 길이는 적어도 몇개의 테이블 엔트리에 대한 코드화된 복수의 비트를 초래한다. 감소된 테이블은 "1" 코드워드와 관련되는 비트플레인의 비트를 코딩하는데 이용되기 때문에 "1" 코드워드 기능부(244)와 관련된다. 예컨대, 상기 예에서, MSB-1은 기능부(244, 246)에 의해 코드화된다. 특정하면, MSB-1의 심벌 (0, 0)과 (1, 1)은 기능부(246)에 의해 코드화된다.

종래 테이블 기능부(248)는 "올-제로" 코드워드를 갖는 하나 이상의 테이블을 포함한다. 그러므로, 이들 테이블은 감소된 테이블(246)에 비례하여 증가된 길이를 갖고, 비트플레인을 코드화하기 위해 부가적인 비트를 이용할 것이다. 다중 종래 테이블이 이용되면, 배경에서 논의된 바와 같이 각 테이블은 특정 비트플레인에 맞추게 된다. 3개의 종래 테이블은 FGSB 비디오 응용에 적당하다고 생각된다. 일반적으로, 하부 비트플레인층에서의 비트의 가능성 분포는 각각의 부가적인 층에 대해 더 유사해짐에 따라서 개별적인 종래의 코딩테이블의 이점이 줄게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 코딩방법을 나타낸다.

블록 305에서, 새로운 DCT 블록의 제1(즉, 최상위)비트플레인이 처리된다. 본 발명에 따라 초기층 MSB층-0이 올-제로를 가지면(블록 310), 층은 코드워드 "0"으로 코드화된다(블록 315).

초기층이 올-제로를 갖지 않으면, 처리는 블록 325에서 계속된다.

어떤 나머지 층이 있으면, 블록 315를 따르면서, 층이 본 발명에 따른 "0" 심벌(블록 315)을 이용하여 코드화되는 경우에, 어떤 즉시 따르는 층이 올-제로를 갖는지의 여부에 대해 결정이 이루어진다.

나머지 층이 없으면(블록 318), 다음의 DCT 블록이 처리된다(블록 305).

블록 325에서, 다음 층이 올-제로를 갖지 않으면, 감소된 테이블로부터 심벌쌍(예컨대, 0,0, 0,1, 1,0 또는 1,1)에 대한 하나이상의 코드워드가 뒤따르는 코드워드 "1"이 제공된다. 본 발명에 따르면, 감소된 테이블은 올-제로 심벌을 갖지 않기 때문에, 적어도 몇몇 심벌에 대한 코드워드의 길이는 종래 테이블에 따라 감소된다. 그러므로, 변환블록을 코드화할 필요가 있는 비트 총계는 줄어든다.

임의의 나머지 층이 있으면(블록 330), 다음 층은 종래 테이블을 이용하여(블록 340) 처리된다(블록 335).

도 4는 본 발명에 따른 디코더를 나타낸다. 디코더(400)는 채널로부터 코드화된 데이터 스트림을 받는 비트플레인 디코딩 기능부(440)를 포함하고 있다. 예컨대, 디코더(400)는 예컨대 MPEG 표준에 따라 디지털 비디오 데이터를 받기 위한 케이블이나 위성텔레비전망에서의 셋톱단말일 수 있다.

"0" 코드워드 (디코딩) 기능부(442)는 인코더(200)에서의 코딩기능부(242)의 대응부이고, 비트플레인이 올-제로를 포함하는 지정자로서 코드화된 제로를 확인한다. "1" 코드워드 (디코딩) 기능부(444)는 인코더(200)에서의 코딩기능부(244)의 대응부이고, "0" 코드워드로 코드화된 판을 따르는 제1논-제로판의 지정자로서 코드화된 1을 확인한다.

감소된 테이블(446)은 인코더(200)에서의 테이블(246)의 대응부인 디코딩 기능부이고, 코드화된 "1"에 의해 확인되는 판에 대한 수신된 데이터 스트림으로 코드워드에 대응하는 심벌쌍을 확인한다.

종래 테이블(448)은 인코더(200)에서의 테이블(248)의 대응부인 디코딩 기능부이고, 코드화된 "1"에 의해 확인되지 않는 판에 대한 수신된 데이터 스트림으로 코드워드에 대응하는 심벌쌍을 확인한다.

비트플레인 디코딩 기능부(440)는 종래 처리, 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 상세한 설명에 대한 변환 차분블록 데이터를 출력한다.

본 발명이 더 작은 십진값을 코딩하는데 더욱 더 유효하고, 올-제로를 갖는 몇몇 초기 MSB층이 있다는 점에 주의한다. 일반적으로, 적어도 하나의 코드화된 비트는 본 발명에 따라 코드화되는 각 층을 위해 세이브된다. 통상적으로, 대부분의 DCT 차분값은 심벌이 초기 MSB층의 이용을 필요로 하는 단지 약간 더 큰 값에 따라 제로이거나 제로에 가깝다. 그러나, 어쨌든 MSB 레벨 엔트로피 코딩테이블로부터의 심벌수가 하나의 심벌만큼 감소되기 때문에, 코딩효율은 향상된다. 그 결과, 나머지 심벌의 코드길이도 감소된다.

이것은 심벌 세트를 3개 심벌 {A, B, C}로 생각하여 간소화한 예에 의해 설명될 수 있다.

그것들의 발생확률과 허프만 코드는 다음과 같다.

심벌 : A B C

확률 : 0.4 0.3 0.3

허프만 코드 : 1 01 00

코드길이(비트) : 1 2 2

세트로부터 하나의 심벌(예컨대, A)을 취하면, 새로운 세트는 {B, C}로 될 것이다. 상기 테이블은 감소된 테이블이 된다.

심벌 : B C

확률 : 0.5 0.5

허프만 코드 : 0 1

코드길이(비트) : 1 1

이 두 경우를 비교하면, 심벌세트로부터 하나의 심벌을 취함으로써 전체 나머지 심벌의 코드길이를 감소시킨다는 것을 알 수 있다. 이 결론은 일반적으로 임의의 엔트로피 코딩기술에 적용하고, 허프만 코딩에 한정되는 것은 아니다. 코딩테이블 증가시에, 코드화된 비트의 전체 퍼센트 세이빙은 심벌수와 심벌길이만큼 적을 것이다. 그러나, 각 변환블록에 대한 작은 세이빙조차도, 예컨대 이미지내의 많은 블록에 의해 증가될 때 현저하다.

따라서, 본 발명이 하나 이상의 초기 올-제로 비트플레인과 다음의 제1논-올-제로 플레인(non-all-zero plane)을 코딩하기 위한 1비트 플래그나 코드워드를 제공하는 유효한 비트플레인 코딩을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 알 수 있다. 제1논-올-제로 플레인에 대해서는, 감소된 엔트로피 코딩 테이블은 1비트 플래그를 따르는 코드워드를 제공하기 위해 이용된다. 코딩테이블은 특정 "올-제로" 코드워드를 필요로 하지 않기 때문에 사이즈로 감소된다. 더욱이, 초기 올-제로 비트플레인을 나타내기 위한 1비트 플래그의 이용은 멀티비트 올-제로 코드워드를 필요로 하는 종래기술 방식에 의해 필요한 코딩비트수를 감소시킨다. 이에 따라, 본 발명은 비트플레인을 코딩하기 위한 데이터 오버헤드를 감소시킨다.

또한, 본 발명은 여러 가지의 특정한 실시예와 관련하여 설명했지만, 이에한정되지 않고, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

본 발명은 임의의 비트플레인 코딩방식으로 이용하는데 적합하고, DCT 계수의 비트플레인 코딩에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명은 이산 푸리에변환, 카루넨 뢰베변환, 왈쉬 아다마르변환, 파형변환뿐만 아니라 다른 알려진 공간변환 등의 다른 변환코딩기술로 이용될 수 있다.

게다가, 부동소수점 코드길이를 이용하는 허프만 코딩 또는 산술 코딩 등의 임의의 엔트로피 코딩타입이 이용될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 MPEG 코드화 데이터 또는 비디오데이터의 코딩에 한정되지는 않지만, 예컨대 지진, 진동, 온도, 압력 및 다른 타입의 데이터를 2-D나 더 높은 특성으로 코딩하는데 이용될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 임의의 알려진 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어 기술을 이용하여 실현될 수 있다.

Claims

변환계수 데이터가 전송되는 복수의 비트플레인의 유효한 코딩을 위한 방법에 있어서,

(a) 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖는 것을 나타내는 제1상태와 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖지 않는 것을 나타내는 제2상태를 갖는 코드워드를 제공하는 단계와,

(b) MSB 비트플레인이 올 이진수 제로를 가질 때, MSB 비트플레인을 상기 코드워드로 코딩하는 단계,

(c) MSB 비트플레인으로부터 LSB 비트플레인 쪽으로 진행하여 연속하는 비트플레인이 존재하면, 올 이진수 제로를 갖지 않는 제1비트플레인이 도달될 때까지 올 이진수 제로를 갖는 각각의 연속하는 비트플레인을 그 제1상태의 상기 코드워드로 코딩하는 단계 및,

(d) 상기 제1비트플레인을 제1비트플레인의 비트에 따라 제1엔트로피 코딩테이블로부터 획득되는 적어도 하나의 코드워드가 뒤따르는 그 제2상태의 상기 코드워드로 코딩하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 코딩방법.
제1항에 있어서, 상기 코드워드는 1비트 코드워드인 것을 특징으로 하는 코딩방법.
제1항에 있어서, 상기 제1엔트로피 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 코딩방법.
제1항에 있어서, 상기 제1비트플레인을 따르는 적어도 하나의 비트플레인을 코딩하기 위한 제2엔트로피 코딩테이블을 제공하는 단계를 더 구비하고,

상기 제2엔트로피 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 코딩방법.
제1항에 있어서, 상기 변환계수 데이터는 이산코사인변환(DCT) 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩방법.
제1항에 있어서, 상기 변환계수 데이터는 이미지 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩방법.
변환계수 데이터가 전송되는 복수의 비트플레인을 디코딩하기 위한 방법에 있어서,

(a) 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖는 것을 나타내는 제1상태와 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖지 않는 것을 나타내는 제2상태를 갖는 코드워드에 디코딩기능을 제공하는 단계와,

(b) MSB 비트플레인으로부터 LSB 비트플레인 쪽으로 진행하여 연속하는 비트플레인이 존재하면, 올 이진수 제로가 갖지 않는 제1비트플레인이 도달될 때까지 상기 코드워드를 올 이진수 제로를 갖는 각각의 연속하는 비트플레인에 대한 그 제1상태로 디코딩하는 단계 및,

(c) 상기 코드워드를 상기 제1비트플레인에 대한 그 제2상태로 디코딩한 후에 상기 코드워드를 따르는 적어도 하나의 코드워드를 그 제2상태로 디코딩하기 위한 제1엔트로피 디코딩 테이블을 이용하는 단계를 구비하고,

상기 MSB 비트플레인이 올 이진수 제로를 가질 때, 상기 MSB 비트플레인이 그 제1상태의 상기 코드워드로 코드화되며,

적어도 하나의 코드워드는 상기 제1비트플레인의 비트에 따라 제1엔트로피 코딩테이블로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
제7항에 있어서, 상기 코드워드는 1비트 코드워드인 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
제7항에 있어서, 상기 제1엔트로피 디코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 디코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
제7항에 있어서, 상기 제1비트플레인을 따르는 적어도 하나의 비트플레인을디코딩하기 위한 제2엔트로피 디코딩테이블을 제공하는 단계를 더 구비하고,

상기 제2엔트로피 디코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 디코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
제7항에 있어서, 상기 변환계수 데이터는 이산코사인변환(DCT) 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
제7항에 있어서, 상기 변환계수 데이터는 이미지 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩방법.
변환계수 데이터가 전송되는 복수의 비트플레인의 유효한 코딩을 위한 데이터를 전달하는 디지털신호는,

(a) 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖는 것을 나타내는 제1상태와 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖지 않는 것을 나타내는 제2상태를 갖는 코드워드와,

(b) 상기 제1비트플레인을 코딩하기 위한 그 제2상태의 상기 코드워드 및,

(c) 상기 제1비트플레인의 비트에 따라 제1엔트로피 코딩테이블로부터 획득되는 그 제2상태의 상기 코드워드를 따르는 적어도 하나의 코드워드를 구비하고,

MSB 비트플레인이 올 이진수 제로를 가질 때, 상기 MSB 비트플레인이 그 제1상태의 상기 코드워드로 코드화되며,

MSB 비트플레인으로부터 LSB 비트플레인 쪽으로 진행하여 연속하는 비트플레인이 존재하면, 올 이진수 제로를 갖지 않는 제1비트플레인이 도달될 때까지 올 이진수 제로를 갖는 각각의 연속하는 비트플레인은 그 제1상태의 상기 코드워드로 코드화되는 것을 특징으로 하는 디지털신호.
제13항에 있어서, 상기 코드워드는 1비트 코드워드인 것을 특징으로 하는 디지털신호.
변환계수 데이터가 전송되는 복수의 비트플레인의 유효한 코딩을 위한 장치에 있어서,

(a) 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖는 것을 나타내는 제1상태와 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖지 않는 것을 나타내는 제2상태를 갖는 코드워드를 제공하기 위한 수단과,

(b) MSB 비트플레인이 올 이진수 제로를 가질 때, MSB 비트플레인을 그 제1상태의 상기 코드워드로 코딩하기 위한 수단,

(c) MSB 비트플레인으로부터 LSB 비트플레인 쪽으로 진행하여 연속하는 비트플레인이 존재하면, 올 이진수 제로를 갖지 않는 제1비트플레인이 도달될 때까지 올 이진수 제로를 갖는 각각의 연속하는 비트플레인을 그 제1상태의 상기 코드워드로 코딩하기 위한 수단 및,

(d) 상기 제1비트플레인을 제1비트플레인의 비트에 따라 제1엔트로피 코딩테이블로부터 획득되는 적어도 하나의 코드워드가 뒤따르는 그 제2상태의 상기 코드워드로 코딩하기 위한 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 코딩장치.
제15항에 있어서, 상기 코드워드는 1비트 코드워드인 것을 특징으로 하는 코딩장치.
제15항에 있어서, 상기 제1엔트로피 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 코딩장치.
제15항에 있어서, 상기 제1비트플레인을 따르는 적어도 하나의 비트플레인을 코딩하기 위한 제2엔트로피 코딩테이블을 더 구비하고,

상기 제2엔트로피 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 코딩장치.
변환계수 데이터가 전송되는 복수의 비트플레인을 디코딩하기 위한 장치에 있어서,

(a) 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖는 것을 나타내는 제1상태와 비트플레인이 올 이진수 제로를 갖지 않는 것을 나타내는 제2상태를 갖는 코드워드를 위한 디코딩 기능부와,

(b) MSB 비트플레인으로부터 LSB 비트플레인 쪽으로 진행하여 연속하는 비트플레인이 존재하면, 올 이진수 제로를 갖지 않는 제1비트플레인이 도달될 때까지 올 이진수 제로를 갖는 각각의 연속하는 비트플레인에 대한 그 제1상태의 상기 코드워드를 디코딩하기 위한 수단 및,

(c) 상기 코드워드를 상기 제1비트플레인에 대한 그 제2상태로 디코딩한 후에 상기 코드워드를 따르는 적어도 하나의 코드워드를 그 제2상태로 디코딩하기 위한 제1엔트로피 디코딩 테이블을 이용하기 위한 수단을 구비하고,

MSB 비트플레인이 올 이진수 제로를 가질 때, MSB 비트플레인을 그 제1상태의 상기 코드워드로 코드화되며,

적어도 하나의 코드워드는 상기 제1비트플레인의 비트에 따라 제1엔트로피 코딩테이블로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
제19항에 있어서, 상기 코드워드는 1비트 코드워드인 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
제19항에 있어서, 상기 제1엔트로피 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 디코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 디코딩장치.
제19항에 있어서, 상기 제1비트플레인을 따르는 적어도 하나의 비트플레인을 디코딩하기 위한 제2엔트로피 코딩테이블을 더 구비하고,

상기 제2엔트로피 코딩테이블은 비트플레인을 올 이진수 제로로 디코딩하기 위한 멀티비트 코드워드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디코딩장치.