KR20010089375A - 스케일가능 코딩 - Google Patents

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KR20010089375A KR1020017005339A KR20017005339A KR20010089375A KR 20010089375 A KR20010089375 A KR 20010089375A KR 1020017005339 A KR1020017005339 A KR 1020017005339A KR 20017005339 A KR20017005339 A KR 20017005339A KR 20010089375 A KR20010089375 A KR 20010089375A
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요트.게.아. 롤페즈
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Abstract

본 발명은 스케일가능 비트 스트림(O)을 얻기 위하여 신호(S)를 코딩하는 방법 및 장치를 제안한다. 신호(S)는 값들의 블록들을 포함한다. 각각의 블록은 비트 플레인들의 시퀀스로 표현(20)되고, 값들은 비트 플레인 유효도를 감소시키는 순서로 전달(21, 23)된다. 각각의 비트 플레인을 위하여, 주사 하고 전달하는 것(21, 23)은 블록의 코너(일반적으로 상부 좌측 코너)에서 시작하여 직사각형 주사 영역(RMAX/CMAX)에서 실행된다. 바람직하게, 주사하고 전달하는 것(21, 23)은 개별적으로 각각의 블록에서 실행된다. 생성된 비트 스트림(O)은 소망의 위치에서 비트 스트림(O)을 간단히 절두(3)하여 소망의 비트 속도로 양자화된다. 초기에, 모든 값들은 무유효(22)한 것으로 마크된다. 각각의 비트 플레인을 위하여, 비트는 각각의 유효값(SC) 즉, 이전의 비트 플레인에서 새롭게 유효해진 값(NSC)을 위해 전달(22, 23)된다. 유효값들(SC) 외에, 어떤 무유효한 값들이 현재 비트 플레인에서 새롭게 유효해지더라도 지시가 전달된다. 직사각형 주사 영역(RMAX/CMAX)의 치수들은 현재 비트 플레인에서 새롭게 유효해진 값들(NSC)을 위해 선택되어 전달된다. 이는 값이 새롭게 유효해진 값(NSC)과 각각의 새롭게 유효해진 값(NSC)을 위한 부호 비트를 갖더라도 주사 영역 내부에 각각의 이전의 무유효한 값을 위한 지시가 뒤따른다. 그 후, 다음 비트 플레인(20)이 진행된다. 값들은 변환 계수들일 수 있다.

Description

스케일가능 코딩{Scalable coding}
본 발명의 목적은 보다 유효한 엔코딩을 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명은 독립항에 정의된 바와 같이 신호 코딩 장치 및 방법, 엔코더, 카메라 시스템, 디코딩 방법, 스케일가능 디코더, 수신기, 스케일가능 비트 스트림 및 저장 매체를 제공한다. 양호한 실시예들은 종속항에서 정의된다.
본 발명은 스케일가능 코딩(scalable coding)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 엔코더, 카메라 시스템, 디코딩 방법, 스케일가능 디코더, 수신기, 스케일가능 비트 스트림 및 저장 매체에 관한 것이다.
WO 99/16250은 삽입된 DCT 기본의 정지 영상 코딩 알고리즘을 개시하고 있다. 삽입된 비트 스트림은 엔코더에 의해 생성된다. 디코더는 임의의 지점에서 비트 스트림을 절두할 수 있어, 최저 비트 속도로 영상을 재구성할 수 있다. 삽입된 비트 스트림이 비트 스트림의 개시부에서 삽입된 모든 낮은 속도들을 포함하고 있기 때문에, 비트들은 최상의 것부터 보다 덜 유효한 것으로 정렬된다. 삽입된 코드를 사용하여, 엔코딩은 비트 카운트로서 타겟 파라미터가 충족될 때 간단히 중단된다. 삽입된 비트 스트림이 주워진 유사한 방식에 있어서, 디코더는 임의의 지점에서 디코딩을 중지하고, 모든 낮은 속도의 엔코딩에 대응하는 재구성을 생성할 수 있다. 이러한 낮은 속도로 재구성된 영상의 질은 마치 영상이 낮은 속도로 직접 코딩된 것과 동일하다.
DCT는 에너지를 보존하는 것을 의미하는 직교맞춤(orthonormal)이다. 어떤 진폭의 변환된 영상의 오차는 원래 영상의 같은 크기의 오차를 생성할 수 있다. 이는 최대 크기들을 갖는 계수들이 먼저 전달되어야 하는 것을 의미한다. 왜냐하면, 그 계수들이 최대의 정보 컨텐츠(content)를 가지고 있기 때문이다. 이는 또한 정보가 2진 표시에 따라 정렬될 수 있다는 것과, 최상의 비트들이 먼저 전달되어야 하는 것을 의미한다.
코딩은 비트 플레인씩 행해진다. DCT 계수들은 상부 좌측 코너(DC 계수에 대응하는)로부터 시작하는 순서로 주사되고 전달되며, 예컨대, 최하 주파수 계수에서 최고 주파수 계수까지의 각 DCT 블록의 하부 우측 코너에서 종료된다. 블록 내부의 DCT 계수들은 비트 플레인씩 대각선 순서로 주사된다. 각각의 대각선을 주사한 후, 플래그(flag)는 블록의 나머지에 어떤 새롭게 유효해진 계수들이 있는지의 여부를 나타내어 보내진다.
도 1은 본 발명에 따른 직사각형 주사 영역을 갖는 예시적인 비트 플레인을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 코딩 기술의 구상화를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 스케일가능 영상 코딩 방법의 실례를 도시하는 도면.
도 5 및 6은 카메라 시스템에 적용되는 본 발명에 따라 메모리에 스케일가능 비트 스트림을 공급하기 위하여 스케일가능 코더를 이용하는 하이브리드 엔코더들을 도시하는 도면.
도 7은 하이브리드 엔코더의 출력에 스케일가능 비트 스트림을 공급하기 위하여 스케일가능 코더를 이용하는 본 발명에 따른 부가의 하이브리드 엔코더를 포함하는 카메라 시스템을 도시하는 도면.
도 8은 도 7의 하이브리드 엔코더에 의해 생성된 스케일가능 비트 스트림을 디코딩하는 디코더를 도시하는 도면.
본 발명의 제 1 양상에 따라, 블록 값들을 포함하는 신호는 스케일가능 비트 스트림을 얻기 위해: 비트 플레인들의 시퀀스에 따라 각 블록을 마크함으로써 코딩되며, 최상의 비트 값들은 최상의 비트 플레인을 형성하고, 각각 보다 덜 유효한 비트 값들은 각각 보다 덜 유효한 비트 플레인들을 형성한다; 비트 플레인유효도(significance)가 감소시키는 순서로 값들을 주사하고 전달함으로써 코딩되며, 각 비트 플레인에 대하여 주사하고 전달하는 단계는 블록의 코너에서 시작하는 직사각형 주사 영역에서 실행된다. 코너 위치는 계수들이 순서화된 방법에 의존한다. 일반적으로, 주사 영역은 블록의 상부 좌측 코너에서 시작한다. 본 발명은 각각의 블록들에 대한 데이터가 수평 또는 수직 방향의 사선을 갖는다는 식견에 의거한다. 이는 특히 값들이 변환 계수들이기고 하지만, 또한 다른 값들에 들어맞을 수도 있는 경우이다. 그러므로 코너에서 시작하는 직사각형 주사 영역은 블록의 값들에 대해 보다 효율적인 엔코딩을 생성한다. 영상에 대하여, 본 발명은 비디오/영상 엔코더들, 디코더들, 및 채널들에 따라 영상/비디오 데이터의 전달에서 필요한 영상 메모리를 최소화한다. 엔코더와 디코더가 이 주사에 대해 동조되는 한 주사 영역 내부의 주사는 어떤 양식으로도 행해질 수 있다. 본 발명은 특히 저 비용 분야 즉, 하드웨어 비디오 압축 분야에서 응용할 수 있다.
본 발명에 따른 제 2 실시예는 코딩이 각 블록 상에 개별적으로 실행되는 것을 특징으로 한다. 직사각형 주사 영역의 사용은 개개의 블록들을 처리하는데 적합하다. 개개의 블록들을 처리하는 이점은 신호의 모든 블록들을 수집하고 재배치할 필요 없이 각각의 수신된 블록에 "진행중(on the fly)"이라는 작동 가능성을 제공하는 것이다. 이는 일정량의 실행 메모리를 감소시킨다. 블록들이 독립적으로 코딩되기 때문에, 블록들은 병렬식으로 처리될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 주사 및 전달하는 단계는;
초기에 무의미한 모든 값들을 마크하는 단계와;
정지 기준이, 현재 비트 플레인에서 각각의 유효값에 대한 비트를 전달하는 단계와, 어떤 무유효값들이 현재 비트 플레인에서 새롭게 유효해지더라도 지시를 전달하는 단계와, 현재 비트 플레인에서 새로운 유효값들을 위해 직사각형 주사 영역의 치수들을 선택하고 전달하고 이어서, 상기 값이 새롭게 유효해지고 각각의 새롭게 유효해진 값이 되더라도 주사 영역 내부의 각각의 이전에 무유효값에 대한 지시를 선택하고 전달하는 단계와 교차할 될 때까지 각각의 비트 플레인을 위해 상기 단계들을 실행하는 단계를 포함한다.
본 실시예의 단계 순서는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 변경될 수 있다. 새로운 유효값들은 다음의 비트 플레인을 위해 그 값들이 유효하게 간주되도록 마크된다. 어떤 값이 이전 비트 플레인에서 새로 유효해지지 않는 한, 어떤 유효한 값들도 존재하지 않는다. 이러한 비트 플레인을 위해, 어떤 비트들은 유효값을 위해 전달되지 않는다. 즉, 이것은 예컨대 촤상의 비트 플레인을 위한 경우이다.
본 발명의 실시예에서, 장치는 하이브리드 엔코더(hybrid encoder), 어떤 비트 속도로 출력 신호를 얻기 위하여 스케일가능 비트 스트림을 절두하는 절두체(truncator)를 더 포함하는 하이브리드 엔코더에서 이용된다.
유리한 실시예에서, 장치는 이전의 프레임을 저장하는 메모리에 스케일가능 비트 스트림을 공급하기 위한 엔코더에서 이용된다. 이것은 필요한 메모리를 최소화하고, 상기 메모리는 단일 칩 상에 메모리와 하이브리드 코더를 통합시킬 수 있게 한다. 하이브리드 엔코더는 예컨대, 2차원 데이터 변환 및 모션 보상에 의해 시공간적으로 코딩되는 엔코더이다.
본 발명의 전술한 양상과 다른 양상은 이하 기술될 실시예들을 참조로 명백하고 명료해질 것이다.
도면들은 단지 본 발명을 이해하기에 필요한 소자들을 도시한다.
절두될 수 있는 비트 스트림을 생성하기 위하여, 최상의 정보는 첫 번째로 전달되어야 하고, 이어서 다음의 정제 정보(refinement information)가 전달되어야한다. 본 발명에서 바람직한 체계인 이산 코사인 변환(DCT ; Discrete Cosine Transformation) 코딩 체게의 경우에 있어서, 영상은 8×8 픽셀의 정방형 블록들로 분할된다. 각각의 블록은 개별적으로 2차원 DCT로 전달된다. 결과적인 DCT 계수들은 최상의 정보를 첫 번째로 전달하도록 양자화되고 전달되거나 점진하는 방법으로 저장된다. 이것은 연속적인 양자화에 의해 이루어질 수 있고, 코딩 잔여는 하나씩 줄어든다. 변환 후, 영상의 대부분의 에너지는 낮은 주파수 계수들에서 집중되고, 계수들의 나머지는 매우 작은 값들을 가진다. 이는 유효 비트 플레인들 대부분이 0이라는 것을 의미한다.
비트 플레인(BP)은 어떤 유효를 갖는 변환 계수들의 비트들을 포함하는 플레인이다. 이러한 비트 플레인의 실례는 도 1에 도시된다. 이 비트 플레인(BP)은 어떤 유효를 갖는 각각의 변환 계수(8×8)의 비트를 포함한다. 모든 변환 계수들의 최상의 비트들을 포함하는 비트 플레인은 최상의 비트 플레인(BPMSB)으로 불린다. 또한, 보다 덜 유효한 비트들은 각각 보다 덜 유효한 비트 플레인들을 형성한다. 도 1은 또한 RMAX=3 및 CMAX=4의 치수를 갖는 직사각형 주사 영역을 도시하며, RMAX은 최대 로우 수이고, CMAX는 최대 컬럼 수이다. 위치(0,0)가 DC 계수의 비트를 표현하는 것에 주목해야 한다.
본 발명에 따른 코딩 방법의 그래픽 구상화는 도 2에 도시되고, 그 방법은 하기에 설명할 것이다. 이 실시예에서, DC 계수는 완전히 비트 스트림의 개시부에서 전달된다. 다른 DCT 계수들은 최상의 비트 플레인(BPMSB)(부호 플레인(signplane)을 카운트하지 않음)으로 시작하여 비트 플레인씩 엔코딩되고 전달된다. 이것이 예컨대 하이브리드 엔코더들을 위한 바람직한 실시예라고 하더라도, 다른 DCT 계수들과 동일한 방법으로 DC 계수를 예컨대 비트 플레인씩 엔코딩할 수 있다. 각각의 비트 플레인을 엔코딩하는 동안, 유효 계수 및 무유효 계수 사이의 구별이 이루어진다. 유효 계수(SC)는 하나 이상의 비트들이 이미 전달(보다 더 유효한 비트 플레인에서)된 계수이다. 무유효 계수는 어떤 비트들도 아직 전달되지 않은 계수이다. 이것은 이전의 비트 플레인들에서 모든 비트들이 0인 경우이다. 계수가 0을 갖는 한, 유효하지 않은 것으로 간주된다.
유효 계수와 무유효 계수는 다른 확률 분포들(probability distributions)을 갖는다. 유효 계수의 현재 비트 플레인에서의 비트는 0 또는 1이 되는 대략 같은 확률을 갖는다. 그러므로, 그것을 더 효율적으로 전달하려고 노력하는 것에 의해 그다지 얻어지지 않는다. 그러나, 무유효 계수에서의 비트는 0일 가능성이 있다. 더구나, DCT(전형적인 영상들)의 특성 때문에, 유효 계수 및 무유효 계수는 클러스터(cluster)되기 쉽다. 이것은 구역 기술에 의해 많은“무유효한 0"을 효율적으로 전달하는 것을 가능하게 한다.
초기에, 모든 계수들은 무유효로 마크된다. 그 다음, 최상의 비트 플레인(BPMSB)으로 시작하여, 엔코딩이 시작된다. 예컨대, 이전 무유효 계수가 0 비트가 아닐 때, 어떤 무유효 비트들이 유효해지는 현재 비트 플레인에서 발견되더라도 지시(즉, 도 2에 도시된 한 비트(0 또는 1))가 전달된다. 이들 소위 새롭게 유효해진 계수들(NSC)이 발견되는 경우, 그들의 위치들은 도 1에 도시된 직사각형 주사 영역의 도움에 의해 전달된다. 새롭게 유효해진 계수들의 위치들이 전달된 이후, 그들의 부호 비트들이 전달된다. NSC의 위치등을 전달하는 방법은 하기에 설명된다. 새롭게 유효해진 계수들의 비트들은 항상 1이기 때문에 전달되지 않는다. 다른 방법으로, 계수는 무유효하게 남아있을 것이다. 상술된 절차는 각각의 비트 플레인(BPMSB...BPLSB)을 위해 어떤 정지 기준이 예컨대, 어떤 비트 속도 또는 질 또는 오직 모든 비트 플레인들(BPMSB...BPLSB)이 비트 스트림에 넣어지는 것과 교차할 때까지 반복된다.
어떤 비트 플레인을 위하여, 유효 계수들의 비트들(0 또는 0이 아닌)은, 새롭게 유효해진 계수들이 현재 비트 플레인에 존재하더라도 보내어지기 전에 자동적으로 전달된다. 모든 계수들이 절차의 시작에서 무유효한 것으로 마크되기 때문에, 최상의 비트 플레인(BPMSB)을 위하여, 어떤 유효 계수들도 존재하지 않고, 단지 비트들은 새롭게 유효해진 계수들을 위해 전달될 뿐이다. 이들 새롭게 유효해진 계수들은 그 다음 유효한 것으로 마크된다. 이는 다음 비트 플레인이 처리될 때, 이들 계수들이 유효하고, 그들의 비트들이 자동적으로 전달되는 것을 의미한다. 어떤 새롭게 유효해진 계수들도 발견되지 않은 경우, 지시는 (즉, 0 비트)을 보내고, 코딩은 다음 비트 플레인으로 나아간다.
상술된 바와 같이, 새롭게 유효해진 계수들의 위치를 엔코딩하기 위하여, 직사각형 주사 영역이 이용된다. 주사 영역은 새롭게 유효해진 계수들이 발견되는 영역을 가리킨다. 주사 영역의 치수들은 새롭게 유효해진 계수들의 맨 뒤의 위치들에의해 결정된다. 도 1을 참조로, RMAX는 최대 로우 수(여기서, 3)를 가리키고, CMAX는 최대 컬럼 수(여기서, 4)를 가리키며, 새롭게 유효해진 계수가 발견된다. 주사 영역이 단지 새롭게 유효해진 계수들이 발견되는 최대 영역을 가리키기 때문에, 정확한 위치들이 전달될 필요가 있다. 이것은 계수가 유효해지더라도 가리키게 되는 주사 영역 내부의 각각의 새롭게 유효해진 계수를 위해 한 개의 비트를 보냄으로써 이루어진다. 이미 유효한 계수를 위해 비트를 전달하기 것은 필요하지 않기 때문에(또한, 만일을 대비하여 DC 계수를 위해, 이 계수는 개별적으로 전달되었다), 이 위치 코딩은 매우 효율적이다.
엔코딩은 더 큰 크기를 가진 계수들이 더 낮은 수평 또는 수직의 주파수들로 가까워지기 쉽다는 관찰에 의거한다. 그러므로, 종래 기술 분야에서, 지그재그 또는 대각선 주사 순서가 사용된다. 이 주사 순사들은 신호-독립(signal-independent)이고, 데이터가 변환 블록의 상부 좌측 삼각형 영역에서 집중된다고 추측한다. 비록 이 가정이 평균적으로 사실이지만, 본 발명은 개개의 DCT 블록들이 종종 수평 또는 수직의 방향의 사선을 갖는다는 식견에 의거한다. 그러므로, 상술된 바와 같이 직사각형 주사 영역에 의존하는 신호(또한 상부 좌측 코너에서 시작하는 즉, 낮은 주파수들)는 계수들의 보다 더 효율적으로 엔코딩을 생성한다. 엔코더 및 대응하는 디코더가 이 주사에 동조하는 한 이 영역을 주사하는 것은 어떤 방법으로도 행할 수 있다. 가능한 주사 순서들은 예컨대, 대각선, 지그재그, 수직 또는 수평이다.
직사각형 주사 영역은 같은 블록내의 한 비트 플레인에서 다른 비트 플레인까지 뿐만 아니라 또한 한 블록에서 다른 블록까지 다를 수 있다. 어떤 새롭게 유효해진 계수들이 어떤 비트 플레인에 대한 블록내에서 발견되지 않을 때, 어떤 주사 영역이 정해진다. 이 경우에, 단지 비트는 어떤 새롭게 유효해진 계수들이 존재하지 않다는 것을 가리키기 위해 전달될 뿐이다.
상술된 실시예에서, 현재 비트 플레인의 유효 계수들이 같은 비트 플레인에 대한 구역 정보와 새롭게 유효해진 계수 앞에 비트 스트림에 삽입된다는 것에 주목해야 한다. 이 순서는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 변경될 것이다. 유효 계수들은 예컨대, 새롭게 유효해진 계수들에 대한 정보 다음에 비트 스트림에 삽입될 수 있다.
만일 새롭게 유효해진 계수들을 표현하는 비트 스트림의 일부가 엔트로피 코딩 즉, 산술 코딩(arithmetic coded)이라면 실행을 코딩하는 것의 증가는 부가적인 복잡한 비용으로 이루어질 수 있다. 구역 정보는 예컨대, 하프만 코딩(Huffman coded)이 될 수 있다.
도 3은 DCT 변환기(1), 스케일가능 코더(2) 및 절두체(T3)을 포함하는 본 발명에 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 스케일가능 코더(2)는 비트 플레인 스위치 검파기(BPS)(20), 주사 유닛(RMAX/CMAX)(21), 유효 계수의 인덱스(ISC)(22), 출력 멀티플렉서(23)를 포함한다. 디지털화된 영상을 나타내는 입력 신호는 신호(S)를 DCT(1)에서 DCT 변환되어 신호(S)가 된다. 스케일가능 코더(2)에서, DC 계수는 울력 멀티플레서(23)에 공급된다. DC 계수가 멀티플렉서(23)에 공급된 후, ISC(22)에서 인덱스된 유효 계수들(SC)의 비트들은 BPS(20)에서 검출된 현재 비트 플레인으로 나아간다. 주사 유닛(21)에서, 직사각형 주사 영역은 최상의 비트 플레인(BPMSB)에서 최하의 유효 비트 플레인(BPLSB)까지 어떤 새롭게 유효해진 계수들을 선택한다. 새롭게 유효해진 계수들이 존재하는 경우, RMAX및 CMAX를 위한 값들이 결정되어, 멀티플렉서(23)에 공급되며, 뒤이어 새롭게 유효해진 계수들(NSC)을 위한 비트들이 공급된다. 이들 비트들은 전술된 바와 같이 NSC의 위치 및 부호들을 포함한다. 이 과정이 BPS(20)에서 검출된 각각의 다음 비트 플레인을 위해 반복된다. NSC는 ISC(22)에서 인덱스되고, 다음 비트 플레인에서 유효한 것으로 간주된다. 생성된 스케일가능 비트 스트림(O)은 절두체(3)의 소망 위치에서 비트 스트림을 간단히 절두하여 소망의 비트 속도로 절두될 수 있다.
(DCT)블록들을 구성하는 전체 영상은 모든 DCT 블록들을 개별적으로 코딩함으로써 코딩될 수 있고, 주사 방법상 그들을 연결한다. 전체 영상을 코딩하는 다른 방식은 도 4에 도시되어 있다. 분리된 DCT 블록들(DCT_1 내지 DCT_N)을 연결하는 것에 의해, 코딩된 DCT 블록들을 주기적으로 주사하고, i=1내지 N을 갖는 개개의 블록들 DCT_i의 코딩된 변환 계수들(P1, P2,...) 즉, 1 또는 적은 비트의 일부만을 전달하는 것에 의해, 영상은 스케일가능 방식에 전달된다. 다음 주사 경로는 그 다음 DCT 블록들의 코딩된 변환 계수들의 다음 부분을 얻는다. 부분(P3)에 대해 도 4에 도시된 바와 같이, 선택된 부분에서의 비트들의 수는 예컨대, 코딩된 변환 계수들 부분의 유효에 의존하여, 각각의 블록 또는 각각의 주사 경로에 따라 다를 수 있다. 어떤 유효 데이터 또는 어떤 계수를 나타내는 다소의 비트들을 선택할 수 있고, 이는 다른 블록들에 대한 비트들의 다른 양에 의해 나타난다. 어떤 ECT 블록이 주사 경로에서 요구하는 어떤 유효의 코딩된 부분을 갖고 있지 않다면, 특정 DCT 블록이 스킵될 수 있다. 이것은 도 4에서 설명되며, 블록 DCT_2가 어떤 코딩된 변환 계수들 이상 즉, 코드가 소모된 것을 내포하고 있지 않기 때문에 블록 DCT_2는 제 3 주사 경로(P3)에서 스킵된다. 어떤 주사 경로에서 블록을 또한 스킵할 수 있다. 왜냐하면, 유효가 DCT_4에 대한 제 4 주사 경로에서 설명된 요구보다 더 낮기 때문이다. 다음 주사 경로에서 이 블록 DCT_4의 코딩된 유효 계수들의 다음 부분을 선택할 수 있게 한다. 이런 방식으로, 모든 DCT 블록들이 개별적으로 코드화되는 경우에 얻어지고 스캐닝 형태로 연결하는 블록 단위의 스케일가능 코딩 대신에 전체 영상의 스케일가능 코딩이 얻어진다.
MPEG2 및 H.263 등의 하이브리드 비디오 압축 체계는 모션 보상 코딩을 위해 영상 메모리를 이용한다. VLSI 구현에 있어서, 이 영상은 대개 그것의 크기가 크다는 이유 때문에 외부 RAM에 저장된다. 전체 시스템의 원가를 줄이기 위하여, 저장 이전에 계수 4 내지 5로 영상의 압축이 제안되어 있는데, 이것은 엔코더 IC 자체에 영상 메모리를 내장할 수 있게 한다. DCT 영역 엔코더에서, 입력 신호에 대해 엔코딩 루프의 외측에서 DCT가 직접 행해진다(도 5 및 도 6 참조). 이것은 모션 추정 및 보상이 DCT 영역에서 수행되어야 함을 의미한다. 역양자화(IQ) 및 반전 MC(IMC)를 행하는 한 로컬 디코딩만이 행하여진다. 양자화(Q) 이후(현재까지는 IQ 이후)의 많은 수의 제로 계수들의 이점을 취하기 위하여, 본 발명을 따르는 스케일가능 코더(LLC)(도 3에 도시된 스케일가능 코더(2)와 유사)가 저장 단계 이전에 사용된다. 스케일가능 코딩 방법은 원래 손실이 없지만, 경우에 따라서는 비트 스트림으로부터 양자화될 수 있다. 모션 보상을 위한 메모리(MEM)로부터의 추출 동작이 스케일가능 디코더(LLD)에 의해 행해진다. 유의할 점은 거의 모든 엔코더 부분들이 통상적인 비DCT 영역 엔코더의 경우에 제한된 부분만이 DCT 영역내에 위치해있는 것과 마찬가지로 DCT 영역내에 현재 위치해 있다는 것이다.
실제 저장을 제어하고 보증하기 위해서는 상술한 바와 같이 스케일가능 압축이 사용된다.
도 5는 본 발명을 따르는 1차 DCT 영역 하이브리드 엔코더를 포함하는 카메라 시스템을 도시하고 있다. 이 경우에 상기 하이브리드 엔코더는 소위 'PIPI' 엔코더이며, 이것은 교번하는 I(intra) 및 P(inter) 프레임들을 엔코딩하는 것을 나타낸다. 상기 카메라 시스템은 카메라(4)와 하이브리드 엔코더(5)를 포함한다. 카메라(4)에 의해 발생된 신호가 DCT(50)에서 1차 DCT 변환된다. 그 후에 변환된 신호에 대해 ME(51)에서 모션 추정이 행해지고 MC(52)에서 모션 보상이 행해진다. 모션 보상된 신호는 Q(53)에서 양자화된다. 양자화된 신호는 지그재그 스캐너(ZZ)(58)와, 런랭스 엔코더(RLE)(59)와, 가변 길이 엔코더(VLE)(6)에 의해 한층 더 처리되어서 예컨대 MPEG 엔코딩된 신호를 얻는다. 양자화된 신호는 LLC(54)에서 추가로 스케일가능 코딩되고 이후에 메모리(55)에 제공된다. 메모리(55)의 요구되는 크기는 엔코더(5) 자체의 버퍼/레이트 제어 메카니즘에 의해 보증될 수 있다. 그 이유는 인트라 프레임 I의 계수들만이 메모리(55)에 효과적으로 저장되기 때문이다. 엔코더의 원가 및 편집 성능이 압축율보다 더 중요한저장 애플리케이션 등의 응용 분야의 경우에 이것은 적합한 엔코더가 된다. 루프 메모리(55)는 양자화기(53) 바로 다음에 배치되어, 원 엔코더 성능의 이점을 거의 전부 갖게 된다. 모션 추정기(51)에서 사용될 수 있는 재구성된 프레임을 얻기 위해, 엔코더는 메모리(55)에 결합된 스케일가능 디코더 LLD(56)와 역 양자화기 IQ(57)를 포함한다. 스케일가능 디코더 LLD(56)는 스케일가능 코더 LLC(54)의 역 동작을 수행한다.
더 높은 압축율에서, 더 낮은 비트 속도에 대하여, 연속적인 P 프레임들이 사용되어야 한다. 멀티플 P 프레임 엔코더(7)를 포함하는 카메라 시스템의 아키텍쳐는 도 6에 도시된다. 도 5와 유사하게, 엔코더(7)는 DCT(70), ME(71), MC(72), Q(73), ZZ(80), RLE(81) 및 VLE(82)를 포함한다. 상기 Q(73)는 재구성된 신호를 얻기 위해 IQ(74)를 통해, 역 모션 보상기(IMC)(75)에 결합된다. 상호 코딩된 프레임들(P) 사이에, 비 제로 계수들의 비지정수는 루프 메모리(78)에 직접적으로 IMC 메카니즘(75)을 통해 슬립(slip)되어 Q(73)를 바이패스한다. 저장 요구들을 능동적으로 제어하기 위한 방법은 루프 메모리(78)로 가는 신호들을 양자화하는 것이다. 엔코더의 목적된 출력 질보다 (훨씬) 더 높은 영상 질을 유지하는 한, 어느 정도 양의 양자화는 허용될 수 있고, 연속적인 P프레임들의 수는 제한된다. 이 양자화는 스케일가능 코딩 원리에 따라, 각각의 DCT 블록에 대한 임의의 퍼센트의 비트 스트림을 간단하게 스트림핑함으로써 실행된다. 분리된 버퍼 제어 메카니즘은 영상 콘텐츠를 프로파일하고, 주행중 이 퍼센트를 조절할 수 있다. 양자화 정보는 LLD(79)에서 실행되는 디코딩 위상에 대해 필요하지 않다. 추가의 양자화는 LLC(76)에 의해 스케일가능 비트 스트림 산물들에서 절두체 T(77)에 의해 실행된다. 폴-백 메카니즘은, 비 제로 계수들의 수가 수용될 수 있는 것 보다 더 높다면, 인트라 블록들(intra-blocks)에 대한 교환에 의해 사용될 수 있다. 도 5 및 6에 도시된 실시예들은 표준 MPEG 또는 유사하게 엔코딩된 비트 스트림을 산출한다. 이 비트 스트림은 표준 디코더에 의해 디코딩될 수 있다.
상술한 실시예들에서, 루프 메모리에 스케일가능 비트 스트림을 공급하기 위해, 스케일가능 코딩이 엔코더내에서 사용되었지만, 스케일가능 코딩은 원격 디코더에 스케일가능 비트 스트림을 전달하기 위해서도 사용될 수 있다. 그 뒤, 수신기는 스케일가능 비트 스트림을 디코딩하기 위한 수단을 필요로 한다. 도 7은 카메라(4)와 하이브리드 엔코더(9)를 포함하는 카메라 시스템을 도시한다. 하이브리드 엔코더(9)는 모션 추정기(ME)(90), 모션 보상기(MC)(91), DCT 변환기(92), 스케일가능 코더(LLC)(93)(도 3참조), 엔트로피 코더(EC)(94)(선택사양) 및 절두체(T)(95)를 포함한다. 엔코더는 엔트로피 엔코더(ED)(96)(선택사양), 스케일가능 디코더(LLD)(97), 역 DCT 변환기(IDCT)(98), 역 모션 보상기(IMC)(99) 및 메모리(MEM)(100)를 더 포함한다. 표준 지그재그 스캐닝, 주행 길이 코딩 및 가변 길이 코딩대신에, 하이브리드 코더(9)의 출력에 스케일가능 비트 스트림을 공급하기 위해, 스케일가능 코더 LLC(93)이 사용될 수 있다. 상기 스케일가능 비트-스트림은 EC(94) 예를들어, 산술법 이나 허프만 코팅으로 부호화된 엔트로피이다. 도7 에 따른 실시예는 소망의 비트 속도로 출력 비트 스트림(BS)을 얻기 위해 상기 스케일가능한 비트 스트림을 절두하는 출력 통로의 절두체(T)를 포함하고 있다. 상기 실시예는 양자기에 적합하도록 피드백 루프를 사용하는 실시예보다 빠르고 좋은 비트 속도를 채택하는 편리하고 단순한 비트 속도 제어를 제공한다. 도5 및 도6에 도시된 실시예와 도7 에 도시된 실시예의 콤비네이션도 실시할 수 있다. 모션 보상이 필요하지 않은 경우, 주로, DCT(92), 스케일가능한 LLC 코더(93) 및 절두체 T(95)를 포함하는 실시예가 사용될 수 있다(도3 과 유사).
도7 의 실시예의 출력이 표준 MPEG-2 출력이 아니므로, 비 MPEG-2 표준 디코더는 상기 비트 스트림(BS)를 디코딩할 필요가 있다. 스케일가능 디코더(11)를 포함하는 수신기는 도8 에 도시되어 있다. 스케일가능 비트 스트림(BS)은 디코더 특히, 엔트로피 디코더(ED)에 수용된다. 상기 비트 스트림(BS)의 소스는 저장 매체(10)일 수 있지만, 일정 종류의 매체 상의 전달일 수도 있다. 엔트로피 디코딩 후에, 비트 스트림(BS)은 LLD(112)에 스케일가능하게 디코딩된다. 또한, 상기 디코더의 부가의 소자로는, 상기 엔코더(9)의 그 상대물과 유사한 역전 DCT 변환(IDCT;113)이 있다. 절두에 의한 비트 계수는 디코더(11)에 의한 예상치 또는 임의값에 대해 0 으로 설정될 수 있다. 상기 디코딩된 비트 스트림은 디스플레이D(12) 상에 표시될 수 잇다. 엔코더의 복잡도에 따라서, 상기 ED(111) 이나 IMC(114) 및 MEM(115)은 생략될 수 있다.
요약하면, 본 발명은 스케일가능한 비트 스트림을 얻기 위해서 신호를 코딩하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 상기 신호는 값의 블록을 포함한다. 각 블록은 비트 플레인의 시퀸스로서 표시되며, 상기 값은 비트 플레인을 감소시키도록주사되어 전달된다. 각 비트면 때문에, 상기 주사 및 전달은 상기 블록의 코너(통상, 상부 좌측코너)로부터 시작되는 직사각형 주사 영역에서 실행된다. 양호하게는, 상기 주사 및 전달은 각 블록에서 개별적으로 실행된다. 생성된 비트 스트림은 소망의 위치에서 비트 스트림을 간단히 절두함으로써 소망의 비트 속도로 양자화된다. 초기에 모든 값은 마크된다. 각 비트면에서, 비트는 각 유효값 즉, 이전의 비트 플레인의 새로운 중요한 값을 전달한다. 유효값 외에도, 어떠한 무유효값이 현재의 비트 플레인에서 새롭게 유효되는 지의 여부를 전달한다. 직사각형 주사 영역의 크기는 현재의 비트 플레인의 새로운 유효값으로 선택되어 전달된다. 이는 값이 새롭게 유효해진 값(NSC)과 각각의 새롭게 유효해진 값(NSC)을 위한 부호 비트를 갖더라도 주사 영역 내부에 각각의 이전의 무유효한 값을 위한 지시가 뒤따른다. 그 후, 다음 비트 플레인(20)이 진행된다. 값들은 변환 계수들일 수 있다.
상술된 실시예들이 본 발명을 제한하기 보다는 오히여 실례를 보여 주고, 본 기술분야에 숙련된 자들이 많은 대안의 실시예들을 첨부된 청구항의 범위에서 벗어나지 않고 설계할 수 있다는 것에 주목할 필요가 있다. 영상들은 서브-영상들로 분할 될 수 있으며, 여기서 본 발명은 영상보다 오히여 서브 영상들에 적용된다. 청구항에서, 괄호 사이에 놓인 어떤 참조 부호들은 청구항을 제한하면서 해석되진 않을 것이다. 용어 "포함하는"은 청구항에 기술된 것들보다 다른 소자들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 다른 소자들을 포함하는 하드웨어에 의해, 적절히 프로그램된 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다. 몇개의 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 몇 개의 수단들은 하드웨어의 어떤 및 동일한 아이템에 의해 구현될 수 있다.

Claims (15)

  1. 스케일가능 비트 스트림(O, BS)을 얻기 위하여 블록들의 값들을 포함하는 신호(S)를 코딩(2)하는 방법에 있어서,
    각각의 블록을 비트 플레인들(BP)의 시퀀스로 표현(20)하는 단계로서, 최상의 비트들의 값들은 최상의 비트 플레인(BPMSB)을 형성하고, 각각 보다 덜 유효한 비트들의 값들은 각각 보다 덜 유효한 비트 플레인들을 형성하는, 상기 표현 단계(20), 및
    비트 플레인(BP)의 유효도를 감소시키기 위하여 상기 값들을 주사하고 전달(21, 23)하는 단계를 포함하고;
    각각의 비트 플레인을 위하여, 상기 주사하고 전달(21, 23)하는 단계는 상기 블록의 코너로부터 시작하여 직사각형 주사 영역(RMAX, CMAX)에서 실행되는 신호 코딩 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 값들은 변환 계수들인 신호 코딩 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코딩(2)은 각각 개개의 블록들에 대한 각각 스케일가능 비트 스트림들을 얻기 위해 개별적으로 각각의 블록에서 실행되는 신호 코딩 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주사하고 전달(21, 23)하는 단계는 초기에 모든 무의미한 값들을 마크하는 단계와,
    정지 기준이, 현재 비트 플레인(BP)에서 각각의 유효한 값(SC)에 대한 비트를 전달(22, 23)하는 단계와, 어떤 무의미한 값들이 상기 현재 비트 플레인에서 새로 유효해지더라도 지시를 전달(21, 23)하는 단계와, 상기 현재 비트 플레인에서 새로 유효해진 값들을 위해 직사각형 주사 영역(RMAX/CMAX)의 치수들을 선택한 다음, 상기 값이 새롭게 유효해지고(NSC) 각각의 새롭게 유효해진 값(NSC)이 되더라도 주사 영역 내부의 각각의 이전에 유효해진 것이 아닌 값에 대한 지시를 선택하고 전달(21, 23)하는 단계와 교차될 때까지 각각의 비트 플레인(BPMSB...BPLSB)을 위해 상기 단계들을 실행하는 단계를 포함하는 신호 코딩 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 새로 유효해진 값들(NSC)을 표현하는 상기 비트 스트림의 일부분들은 엔트로피 코딩되는 신호 코딩 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    스케일가능 비트 스트림은 상기 각각 개개의 블록들의 각각 스케일가능 비트 스트림들(DCT_1....DCT_N)의 주기적이고 연속적으로 주사 선택된 부분들(P1, P2,..)로 얻어지는 신호 코딩 방법.
  7. 스케일가능 비트 스트림(O, BS)을 얻기 위하여 값들의 블록들을 포함하는 신호(S)를 코딩(2)하는 장치(2)에 있어서,
    각각의 블록들을 비트 플레인들(BP)의 시퀀스로 표현(20)하는 수단으로서, 상기 값들의 최상의 비트들은 최상의 비트 플레인(BPMSB)을 형성하고, 상기 값들의 각각 보다 덜 유효한 비트들은 각각 보다 덜 유효한 비트 플레인들을 형성하는, 상기 표현(20) 수단과,
    비트 플레인(BP)의 유효도를 감소시키기 위하여 상기 값들을 주사하고 전달(21, 23)하는 수단을 포함하고;
    각각의 비트 플레인을 위하여, 상기 주사하고 전달(21, 23)하는 수단은 상기 블록의 상부 좌측 코너에서 시작하여 직사각형 주사 영역(RMAX, CMAX)내의 각각의 비트 플레인에 대하여 주사하고 전달하는 단계를 실행하기 위하여 배치된, 신호 코딩 장치.
  8. 청구항 7 항에 청구된 장치와,
    어떤 비트 속도로 상기 스케일가능 비트 스트림(O, BS)을 절두하는절두체(95)를 포함하는 엔코더(9).
  9. 청구항 7 항에 청구된 장치(54, 76)와,
    이전 플레임을 저장하는 메모리(55, 78)를 포함하고;
    상기 장치(54, 76)는 상기 메모리(55, 78)에 상기 스케일가능 비트 스트림(O, BS)을 공급하기 위해 배치되는, 엔코더(5, 7).
  10. 카메라(4)와,
    청구항 8 또는 9 항에 청구된 엔코더(5, 7, 9)를 포함하는 카메라 시스템.
  11. 디코딩(11)하는 방법에 있어서,
    값들의 블록들을 포함하는 스케일가능 비트 스트림(O, BS)을 수신(111)하는 방법으로서, 각각의 블록에 대한 값들은 비트 플레인의 유효도를 감소시키는 순서로 또한 블록의 상부 좌측 코너에서 시작하여 직사각형 주사 영역에서 주사된 각각의 비트 플레인을 위해 이용될 수 있는, 상기 수신(111) 단계과,
    상기 스케일가능 비트 스트림(O, BS)으로부터 상기 값들의 블록들을 재생(112)시키는 단계와,
    상기 값들의 블록들을 디코딩(113 내지 115)하는 단계를 포함하는 디코딩 방법.
  12. 값들의 블록들을 포함하는 스케일가능 비트 스트림(O, BS)을 수신(111)하는 수단으로서, 상기 각각의 블록들에 대한 값들은 비트 플레인 유효도를 감소시키는 순서로 또한 상기 블록의 상부 좌측 코너에서 시작하여 직사각형 주사 영역에서 주사된 각각의 비트 스트림을 위해 이용될 수 있는, 상기 수신(111) 수단과,
    상기 스케일가능 비트 스트림(O, BS)으로부터 상기 값들의 블록들을 재생(112)시키는 수단과,
    상기 값들의 블록들을 디코딩(113 내지 115)하는 수단을 포함하는 스케일가능 디코더(11).
  13. 청구항 12 항에 청구된 스케일가능 디코더(11)와,
    상기 디코딩된 값들을 출력(12)하는 수단을 포함하는 수신기.
  14. 값들의 블록들을 포함하는 스케일가능 비트 스트림(BS)으로서, 상기 각각의 블록에 대한 값들은 비트 플레인 유효도를 감소시키는 순서로 또한 상기 블록의 상부 좌측 코너에서 시작하여 직사각형 주사 영역에서 주사된 각각의 비트 스트림을 위해 이용될 수 있는, 스케일가능 비트 스트림(BS).
  15. 청구항 14 항에 청구된 스케일가능 비트 스트림(BS)이 저장 매체(10)에 기록되는 것을 특징으로 하는 저장 매체(10).
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