KR20010087269A - 가변 길이 복호 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 가변 코드표를 범용 가변 길이 복호기가 복호할 수 있는 가변 길이 복호 코드표 및 제어표로 변환함으로써 가변 길이 코드를 복호하는 방법이 제공된다.

Description

가변 길이 복호 시스템 및 방법{VARIABLE LENGTH DECODING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 전자 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로는 가변 길이의 코드워드들(codewords)로 부호화된 정보를 나타내는 비트 스트림들을 갖는 디지털 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현재의 디지털 통신(음성, 비디오, 데이터)의 급속한 확산은 점점 더 경제적인 디지털 신호 처리 및 효율적인 송신 및 저장에 의존한다. 예를 들어, 비디오 통신은 도 3a에 도시된 바와 같은 일반적인 기능을 가지고, 점점 더 도 3b에 도시된 바와 같은 공중 인터페이스를 통한 링크를 포함한다. MPEG와 같은 많은 디지털 통신 시스템들과 규격들은 부호화 효율성을 위해 가변 길이 코드워드들로 부호화하는 것을 사용한다. 가변 길이 복호(VLD)는 가변 길이 부호화(VLC)가 비트 스트림들을 생성하는 부호기에 의해 사용될 때마다 비트 스트림들을 복호하는데 필요하다. 가변 길이 코드표는 전형적으로 (코드워드 길이, 부호화된 패턴 또는 정보, 가변 길이 코드워드 : vlc_code)로 표현된 엔트리들을 가진다. VLD는 vlc_code값이 2진수로서 해석될 때의 vlc_code의 값을 의미하는 비트 스트림으로부터 추출된 vlc_code에 의거하여 (길이, 패턴)을 결정하는 것이다. 도 1은 VLD의 원리를 나타낸다. 그 다음 코드워드를 찾아서 복호하기 위해, 복호기는 현재의 비트 스트림 위치로부터 고정 길이의 비트(이것은 보통 전체 VLC 표의 최대 코드 길이 "len_max"임) 만큼 앞쪽의 비트 시퀀스를 본다. 추출된 vlc_code 값에 의거하여, VLD는 VLD 표을 조사함으로써 (길이, 패턴)을 결정하고, 그리고나서 복호된 코드워드 길이에 따라 비트 스트림 내의 현재 복호 위치를 갱신하고, 그 다음 코드워드의 복호를 시작한다.

보통, 복호기는 VLC 표들이 표 마다 다르기 때문에 몇몇 VLD들을 포함하고, VLD 함수는 VLC 표의 내용에 따라 다르게 구현되어야 한다. 복호기 구현에 있어서, 이것은 큰 코드 사이즈(또는 하드웨어 솔루션들에 대한 높은 게이트 카운트) 및 긴 전개 시간을 의미한다. 따라서, 복호기 설계에서 비용을 절감하고 융통성을 증가시키기 위해 어떤 VLC 표에도 대처할 수 있는 범용 VLD 방법을 갖도록 요구된다.

명백하게, 범용 VLD를 행하는 가장 간단한 방법은 직접 VLD 표 조사에 의한 것이다; 즉, 비트 스트림 내에서 각 가능한 len_max 비트들의 시퀀스는 그 다음 코드워드 길이 및 패턴(부호화된 정보)을 포함하는 표 엔트리에 대한 인덱스이다. 그런데, 이것은 아주 큰 VLD 표 사이즈(실제로, 2^len_max개의 엔트리를 갖는 표)를 필요로 한다. 예를 들면, VLC 표의 최대 코드워드가 16비트(즉, len_max = 16)이면, 이와 같은 VLD 표는 64 K 엔트리들을 가질 것이다. 이것은 메모리 사이즈 면에서 너무 비싸다.

본 발명은 VLD 표 작성 함수 및 범용 VLD 함수를 포함하는 범용 VLD 방법을 제공한다. 이 범용 VLD 함수는 VLD 표들이 VLD 표 작성 함수를 사용하여 작성되는 한 어떤 VLD에 대해서도 유효하다.

이것은 단일 VLD 함수가 다수의 VLD 코드들을 복호할 수 있기 때문에 VLD 사이즈가 더 작아지는 이점이 있다.

도 1은 가변 길이 복호(VLD;Variable Length Decoding)를 도시하는 도면.

도 2는 바람직한 실시예의 복호 시스템의 블록도.

도 3a-3b는 바람직한 실시예의 복호를 사용할 수 있는 일반적인 디지털 통신을 나타내는 도면.

1. 개요

바람직한 실시예들은 가변 길이 복호(VLD) 표 작성 함수 및 범용 VLD 함수를 제공한다. 이 작성 함수는 주어진 가변 길이 부호화(VLC) 표에 대한 VLD 코드표 및 VLD 제어표을 작성하는데 사용되고, 이 범용 VLD 함수는 복호화를 위해 이 2개의 표들을 이용한다. VLD 코드표는 엔트리(길이, 패턴)의 어레이인 반면, VLD 제어표는 VLD 코드표내의 부호화 엔트리를 어드레스하는데 사용된다.

2. VLD 코드표 및 VLD 제어표 작성

기본적으로, vlc 코드들에 대해서 2종류의 VLC 표들(0-선두의(0-leading) 표들(예를 들어 표 1) 및 1-선두의 표들(예를 들어 표 4))이 있다. VLD 코드의 작성 및 이들 2종류의 VLC 테이블들의 제어 테이블들은 다르지만, 유사하다. 먼저 다음의 표 1과 같은 0-선두의 VLC 표에 대한 VLD 표 작성 함수를 고려한다.

표 1은 MPEG1 macroblock_address_increment의 VLC에 사용되는 0-선두의 VLC이다. 이 표는 주어진 VLC 표로부터 VLD 코드와 제어표들을 작성하는 법을 설명하는 예로서 사용된다. 기본적인 아이디어는 vlc_code 값들에 따라 정의된 순서로VLC 표를 서브표(sub-table)들의 세트로 분할한다는 것이다. 이 서브표들은 VLD 코드표를 작성한다. 각 서브표 마다 VLC 코드표 내의 서브표의 위치를 지시하는 필드가 있을 것이다. 이 필드들은 VLD 제어표를 작성한다.

다음의 8 단계들은 VLD 코드표와 VLC 제어표의 작성에 관련된다.

1. VLC 표의 최대 코드워드 길이(len_max)(예를 들어 표 1에서 len_max = 11)를 획득한다.

2. VLC 표내의 각 VLC 코드워드(vlc_code)를 (len_max 길이) 비트 만큼 좌측으로 이동한다. 예를 들면, 표 1내의 제1 엔트리는 1의 길이를 가져서 그 VLC 코드워드는 10비트 만큼 좌측 이동된다. VLC 이동 후의 코드워드(vlc_code) 값은 1024이다(다음 표 2에서 "이동 값"의 열 참조). 즉, 10개의 0비트를 부가함으로써 우측 이동을 처리하여서, 이동된 코드워드는 2진수로서 1024와 동일한 1000 0000 000이다.

3. 이동된 VLC 코드워드들을 이동 후의 vlc_code 값들에 따라 증가하는 순서로 재배열한다(표 2의 "이동 값"의 열 참조).

4. VLC 표를 이동 값들에 따라 서브표들로 구분한다. 그 이동 값이 2^n-1≤값≤2ⁿ을 만족하면 재조직된 VLC 코드워드는 서브표 n으로 분류된다. 서브표 인덱스는 이동값의 MSB 위치를 체크함으로써 간단히 설정될 수 있으므로 이런 식으로 서브표들을 분류함으로써 주어진 이동 값이 어느 서브표 인덱스에 속하는지를 식별하기가 쉽다. vlc_code에 대한 서브표 번호는 간단히 11-(vlc_code내에서 앞에 오는0의 개수)임을 또한 유의한다.

5. 각 서브표 내의 리크들(leak)을 채운다. 리크들은 유효하나 VLC 표에서 사용되지 않은 코드 엔트리들로서 정의된다. 예를 들면 표 2에서 서브표 0~4내의 모든 엔트리들과 서브표 5에서 이동 값 24 이하의 모든 엔트리들은 이들 엔트리들이 VLC표에서 사용되지 않기 때문에 빠진다(표 1 참조). 에러 검출을 위해, 이들 리크들은 더미 코드워드들로 채워져야 한다. 표 2에서, 리크들은 (길이, 패턴)에 대해 더미 코드 (0,0)으로 채워진다. 복호기가 비트 스트림으로부터 더미 코드 (0,0)을 추출할 때마다, 에러의 발견을 보고할 것이다.

6. 서브표에 대한 "이동"이 len_max와 서브표내의 코드워드들의 최대 길이 사이의 차이로서 정의되는 각 서브표에 대해 "이동"을 결정한다. 예를 들어 표 2의 서브표 6은 8 내지 11비트 길이에서 변화하는 코드워드들을 갖고, 따라서 "이동"은 0과 같다. VLD 제어표는 제1 필드 성분으로서 "이동"을 갖는다 ; 표 2, VLD 제어(이동, 오프셋)의 열 참조.

7. 서브표 0에서 0-선두의 단순한 열거에 의해 VLD 코드표 내의 엔트리 인덱스들을 결정한다. 일예로서, 표 2의 서브표 7에서, (7,8)은 (len_max = 11, 이동 = 3, 길이 = 7)이기 때문에 VLD 코드내에서 2번 나타난다. 즉, 인덱스 70과 71이 모두 (7,8)에 대해서 나타난다. 이 반복은 서브표에서 코드워드의 동일하지 않은 길이를 설명한다.

8. 서브표 내의 어떤 엔트리도 식 : 인덱스 = 오프셋 + (값>>이동)(여기서, "값"은 표 2에서의 "이동값")에 의해 VLD 코드표에서 그 인덱스를 찾을 수 있도록각 서브표에 대해 "오프셋"을 결정한다. 따라서 서브표에 대한 "오프셋"은 상기 인덱스를 비이동 값과 정렬시킨다. 여기에서 복호화 "이동값"은, len_max 비트의 2진 값이 서브표의 범위에 있는 비트 스트림내의 현재 복호 위치에서 시작하는 "len_max"의 시퀀스의 값과 동일함을 유의한다. 예를 들면, 표 2의 서브표 10의 제2 엔트리는 이동 8, 인덱스 77, 및 vlc_code 011- ---- ---을 가진다 ; 8-들은 8의 좌측 이동이고, 따라서(값>>이동)은 3(2진수 011)이고 오프셋 = 인덱스 - (값>>이동) = 77-3=74이다. VLD 제어표는 제2 필드 성분으로서 "오프셋"을 가진다.

다음의 데이터 유형이 주어진다:

즉, VLD 작성 함수는 VLC 표 1을 표 3에 도시된 VLD 코드표와 VLD 제어표로 변환한다. 범용 VLD 함수로 복호화하는 것을 이하에서 설명할 것이다.

이제 1-선두의 VLC 표에 적용된 VLD 작성 함수를 고려한다.

표 4는 MPEG1 dct_dc_size_luminance에 사용되는 1-선두의 VLC 표의 일예를 나타낸다. 1-선두의 VLC 표에 대한 VLD 표 작성은 0-선두의 VLC표와 유사하다. 그 차이는 vlc_code들의 재조직에 있다. 1-선두의 표에서, vlc_code의 이동 값은 (len_max-length)(여기서 "length"는 vlc_code의 코드워드 길이임) 비트의 좌측 이동이 따라오는 vlc_code의 비트 반전(0과 1의 교환)을 먼저 행함으로써 계산된다(표 5, "이동값" 열 참조). 이동값의 이와 같은 계산 후에, 상기와 동일한 단계들이 VLD 코드표 및 VLD 제어표를 작성하는데 사용된다 : 표 5 및 표 6 참조.

표 3 및 표 6이 나타내는 바와 같이, VLD 제어표의 사이즈는 고정되고, "len_max + 1" 엔트리들을 갖는다. 그런데, VLD 코드표의 사이즈는 표마다 다르고, 이것은 VLC표 특성에 의존한다.

어떤 주어진 VLC 표에 대해서도 상기한 바와 같이 VLD 코드표 및 VLD 제어표의 작성이 자동화될 수 있다 ; 이것은 입력 VLC 표가 0-선두의 표로 처리되는지 1-선두의 표로 처리되는지 여부에 대한 결정을 포함한다.

3. 범용 VLD 함수

VLD 코드표와 VLD 제어표가 생성된 후에, 범용 VLD 함수가 구현될 수 있다. 표 7는 범용 VLD 함수의 구현에 대한 의사 코드를 나타낸다.

범용 VLD 함수는 다음의 7단계들을 포함한다 :

1. 비트 스트림에서 그 다음 "len_max"의 "값"을 획득한다.

2. VLD 표가 1-선두의 표이면, 상기 "값"을 반전한다.

3. 상기 "값"에 따라 서브표 번호를 결정한다.

4. 상기 "값"과 서브표 제어 파라미터(이동,오프셋)를 사용하여 VLD 코드표에서 인덱스를 획득한다.

5. 복호된 코드 길이를 체크함으로써 비트 스트림에서 에러가 발생하는지를 검출한다.

6. 복호가 에러가 없으면, 복호된 코드 길이를 사용하여 비트 스트림에서 현재 복호 위치를 갱신한다.

7. 코드 패턴을 복귀한다.

이 함수는 그 VLD 코드표와 VLD 제어표가 상기 설명에 따라 작성된다면 어떤 VLD로도 처리할 수 있다는 점에서 범용이다. 또한, 이 함수는 에러 검출을 행하는 능력을 가진다.

도 2는 범용 VLD 함수의 블록도이다. 이 함수의 핵심은 범용 VLD 유닛이고, 이것은 데이터 메모리를 포함하고 이것에 접속된다. 이 데이터 메모리는 VLD 코드표 및 VLD 제어표를 저장하는데 사용되는 반면, 2개의 레지스터들은 비트 스트림 복호 위치, len_max/reverse, 및 복호 상태(즉, err_flag)를 저장하는데 사용된다. 부호화 패턴을 복호하기 위해서, 범용 VLD 유닛은 관련 VLD 코드표 및 VLD 제어표를 지시하고, 그리고나서 주어진 비트 스트림 위치 및 len_max/reverse에 따라 비트 스트림으로부터 부호화 패턴을 추출한다. 상기 패턴의 복호 후에, 복호 상태 레지스터 뿐만 아니라 비트 스트림 위치 레지스터가 갱신된다.

바람직한 실시예의 범용 VLD 방법은 VLD 표 작성 함수 및 범용 VLD 함수의 2개의 함수로 구성된다. VLD 표 작성 함수는 주어진 VLC 표에 따른 VLD 코드표 및 VLD 제어표의 발생기이다. 범용 VLD 함수는 그 VLC 표가 상기 포맷에 따라 VLD 코드표 및 VLD 제어표로 변환되는 한 어떤 VLD에 대해서도 유효하다. 또한, 이것은 실제 응용에서 VLD 들에 필수적인 에러 검출 능력을 제공한다. 이 방법은 복호기 복잡성, 비용 및 전개 시간을 감소시키는데 도움이 된다. 프로그램 가능한 VLD 하드웨어 솔루션도 또한 바람직한 실시예의 방법들에 의거하여 전개될 수 있다.

4. 변경

범용 VLD 복호 함수가 복호가능하도록 VLC표를 VLD 코드표 뿐만 아니라 VLD 제어표로 변환하는 특징을 유지하면서 바람직한 실시예에 대해 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 특히, 이동된 코드워드의 사장 중요한 비트에 의거한 가변 길이 코드표의 서브표로의 분할은 필수적으로 연속하는 0의 개수나 1로 이루어진 스트링내에서의 하나의 0의 위치를 사용하는 MPEG 4의 반전가능한 VLC와 같은 혼합된 0-선두(leading)와 1-선두를 갖는 단순한 코드들로 연장할 수 있다.

Claims (2)

1. 가변 길이 코드들을 복호하는 방법에 있어서,

   (a) 가변 길이 코드표로부터 제1 코드표 및 제1 제어표를 작성하는 단계; 및

   (b) 입력 비트 스트림 - 상기 부호화된 입력 비트 스트림은 상기 가변 길이 부호표로부터의 코드워드들을 포함함 - 에 복호 함수 - 상기 복호 함수는 상기 제1 제어표와 상기 제1 코드표를 사용하여 상기 비트 스트림을 해석하여 상기 코드워드들을 복호함 - 를 적용하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 길이 코드 복호 방법.
2. 제1항에 있어서,

   (a) 상기 제1 제어표는 상기 가변 길이 코드표의 각 서브표-상기 서브표들은 상기 가변 길이 코드표 내의 코드워드들의 2진 해석에 의거한 분할임-에 대해 이동-오프셋 쌍을 포함하고,

   (b) 상기 제1 코드표는 상기 가변 길이 코드표내의 각 코드워드에 대해 길이-패턴 쌍을 포함하고 2진 해석과 상기 이동-오프셋에 의해 인덱스되는(indexed) 것을 특징으로 하는 가변 길이 코드 복호 방법.