KR20020001062A - 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기 - Google Patents

응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구현이 용이하고 응용 분야에 적응적으로 변경이 가능한 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 영상 부호화 모드를 지원하기 위한 프레임 순서를 재구성하여 다음 모듈들로 전송하는 비디오인터페이스모듈과, 움직임 벡터를 추정하여 다음 모듈로 전송하는 움직임추정모듈과, 피-픽쳐 및 비-픽쳐에 대해 상기 움직임추정모듈에서 보내진 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임을 보상하고 매크로블럭의 움직임 보상 모드를 결정하는 움직임보상모듈과, 아이-픽쳐에서는 원 영상을, 피-픽쳐 및 비-픽쳐에서는 원 영상과 움직임보상모듈에서 보내진 움직임 보상 예측 영상과의 차 영상을 출력데이터의 전송률을 조절하기 위해 양자화 레벨을 이용해 복호화 영상을 만들어 다시 움직임보상모듈 및 움직임추정모듈로 보내는 이산여현변환/양자화모듈과, 상기 이산여현변환/양자화모듈로부터 전송받은 영상 데이터와 움직임추정모듈에서 전송된 움직임벡터를 가변길이 부호화를 해서 출력하는 가변길이부호화모듈로 구성된다.

Description

응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기{Moving picture encoder adapted in application part}
본 발명은 동영상 부호화를 위한 엠펙 영상압축 부호화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구현이 용이하고 응용 분야에 적응적으로 변경이 가능한 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기에 관한 것이다.
최근 수년 동안 영상 부호화에 관심이 고조되어 엠펙(MPEG: Moving Picture Experts Group)-1 및 엠펙-2와 같은 표준안들이 많이 제정되었다. 이들 표준안들은 영상 전화, 디지털 저장 매체, 디지털 방송, 고화질 TV등의 다양한 분야에 응용되고 있으며, 이들의 영상 부호화 방식은 대부분 복합 움직임 보상/이산여현부호화(DCT: Discrete Cosine Transform) 방식을 채택하고 있다. 이러한 표준안들은 모두 복호화기에 대한 표준안들이며, 이들을 만족시키는 부호화기의 구현은 복호화가 가능한 범위에서 가변이 가능하다. 현재 엠펙 기술을 이용한 응용은 활발이 진행되고 있거나 개발 중에 있다. 따라서 이들의 구현은 다양한 방법으로 이루어질 수 있으며 효과적인 구현 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 엠펙 영상압축 부호화기의 블록구성도이다.
도 1에 도시된 바와같이, 입력영상과 움직임보상을 위해 예측된 영상의 차를 구하는 감산기(10)와, 상기 감산기(10)의 출력 영상을 이산 여현 변환하는 이산여현변환기(12)와, 상기 이산여현변환기(12)에서 출력되는 데이터를 양자화하는 양자화기(14)와, 상기 양자화기(14)에서 양자화된 데이터를 가변장 부호화 하여 비트열로 출력하는 가변장부호화기(16)와, 상기 가변장부호화기(16)에서 출력되는 비트 열을 일시 저장한후 비트 열로 출력하는 버퍼(20)와, 상기 버퍼(20)에서 출력되는 비트율 제어신호에 따라 양자화기(14)의 출력 비트율을 제어하는 비트율제어기(22)와, 상기 양자화기(14)에서 출력되는 데이터를 역양자화하는 역양자화기(24)와, 상기 역양자화기(24)에서 출력된 데이터를 역 이산 여현 변환하는 역이산여현변환기(26)와, 상기 역이산여현변환기(26)의 출력 데이터와 움직임 보상을 위해 예측된 영상을 합하는 가산기(28)와, 상기 가산기(28)의 출력 데이터를 저장 및 인출하는 프레임메모리(30)와, 상기 프레임메모리(30)에서 얻어지는 이전 영상을 이용하여 상기 입력 영상의 움직임을 추정하는 움직임추정부(32)와, 상기 움직임추정부(32)에서 얻어지는 움직임 벡터를 이용하여 상기 프레임메모리(30)에 저장된 이전 영상으로부터 현재 처리될 영상 블록의 예측 값을 얻어내는 움직임보상부(34)로 구성된다.
이와 같이 이루어지는 일반적인 엠펙 영상 부호화기는, 움직임추정부(32)에서 입력영상과 예측을 위한 프레임메모리(30)에 저장되어 있는 이전 영상을 이용하여 움직임 추정을 수행한다.
이때, 얻어지는 움직임벡터는 가변장부호화기(16) 및 움직임보상부(34)에 각각 입력되며, 상기 움직임보상부(34)는 그 움직임 벡터를 이용하여 상기 프레임메모리(30)에 저장된 이전 영상으로부터 현재 처리할 영상 블록의 움직임 보상 예측 값을 추출한다.
이렇게 하여 얻어지는 움직임 보상 예측 값과 현재 입력 영상을 감산기(10)에서 감산하여 그 차이를 구하고, 그 차이를 이산여현변환기(12)에서 이산 여현 변환(DCT)을 한다.
그리고, 이산 여현 변환이 수행된 데이터는 양자화기(14)에서 양자화된 후 가변장부호화기(16)에서 가변장 부호화 되어 비트 열로 출력되어지며, 역양자화기(24)는 상기 양자화기(14)에서 양자화된 현재 영상 블록을 역 양자화한다.
아울러, 상기 역이산여현변환기(26)는 그 역 양자화된 데이터를 역 이산 여현 변환하게 되고, 가산기(28)는 역 이산 여현 변환된 현재 영상 블록의 영상에 움직임 보상 예측 값을 가산하게 되며, 그 결과치는 다음 입력 영상블록의 움직임 추정 및 보상을 위해 프레임메모리(30)에 저장된다.
즉, 영상 데이터의 압축은 움직임 추정 및 보상, 이산 여현 부호화, 가변장부호와 등을 통해 이루어진다.
또한, 엠펙 영상 압축 방법에는 영상마다 다양한 부호화 모드를 지원한다.
즉, 현재 영사내의 정보만을 이용하여 압축 및 부호화를 하게 되는 아이-픽쳐(I-Picture)모드와 시간적으로 이전 또는 이후의 영상으로부터 움직임 보상을 수행하고 원 영상과의 차이를 압축 부호화하게 되는 피-픽쳐(P-Picture)와 비-픽쳐(B-Picture)모드의 3가지가 혀용된다.
그러나, 각 화면의 부호화 모드에 따라 처리방법이 다르기 때문에 이들 구현시 많은 고려를 해야 하는 문제점이 있었다.
한편, 엠펙 복호화기 관련해서는 상당 부분 연구가 진행되어 이미ASIC(Application Specific IC)화가 완료되어 출시되고 있으나, 부호화기 관련해서는 일부 칩(Chip)이 상용화되었으나 HDTV등의 응용에 대응할 수 있는 칩은 연구 단계에 있는 실정이다. 따라서 ASIC화의 전단계로서 엠펙 부호화 시스템의 개발은 중요한 부분이다. 그리고 엠펙-2 부호화기는 응용분야가 다양할 뿐만 아니라 여러 가지 부호화모드 및 영상 형식 등을 지원해야 하므로 구현 시에 고려해야 할 부분이 매우 많은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은, 부호화기의 각 부호화 블록을 모듈화하여 개발하므로 응용분야에 따라 즉각적으로 모듈을 추가 또는 제거할 수 있어 다양한 응용에 빠르게 대응할 수 있도록 함과 아울러 단계별 개발이 가능하여 설계 및 구현 시간을 빨리할 수 있도록 한 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영사압축 부호화기의 특징은, 엠펙 영상압축 부호화기에 있어서, 상기 부호화기에서 필요로 하는 영상 형식을 만들고 기타 부호화기에서 필요로 하는 클럭들을 생성하여 분배하는 역할을 담당하며 휘도 및 색도 신호에 대한 전처리를 수행하고 엠펙에서의 영상 부호화 모드를 지원하기 위한 프레임 순서를 재구성하여 다음 모듈들로 전송하는 비디오인터페이스모듈과, 상기 엠펙에서 필요로 하는 모든 움직임 벡터를 추정하기 위해 순방향 혹은 역방향으로 필드와 프레임의 움직임을 추정하고 동시에화소 정밀도로 움직임 벡터를 추정하여 다음 모듈로 전송하는 움직임추정모듈과, 피-픽쳐 및 비-픽쳐에 대해 상기 움직임추정모듈에서 보내진 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임을 보상하고 매크로블럭의 움직임 보상 모드를 결정하는 움직임보상모듈과, 아이-픽쳐에서는 원 영상을, 피-픽쳐 및 비-픽쳐에서는 원 영상과 움직임보상모듈에서 보내진 움직임 보상 예측 영상과의 차 영상을 출력데이터의 전송률을 조절하기 위해 양자화 레벨을 이용해 순방향 이산여현변환 및 순방향 양자화를 수행하고 움직임 추정 및 보상을 수행하기 위해 필요한 복호화 영상을 만들기 위해 역방향 양자화 및 역방향 이산 여현 변환등의 기능을 수행하여 복호화 영상을 만들어 다시 움직임보상모듈 및 움직임추정모듈로 보내는 이산여현변환/양자화모듈과, 상기 이산여현변환/양자화모듈로부터 전송받은 영상 데이터와 움직임추정모듈에서 전송된 움직임벡터를 가변길이 부호화를 해서 출력하는 가변길이부호화모듈로 구성된다.
도 1은 일반적인 엠펙 영상압축 부호화기의 블록구성도,
도 2는 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 블록별 모듈을 나타낸 제1실시예의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 블록별 모듈을 나타낸 제2실시예의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 모듈화를 위한 움직임추정모듈과 움직임보상모듈의 구성도,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 여러 실시예를 나타낸 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 비디오인터페이스모듈, 60 : 움직임추정모듈,
70 : 움직임보상모듈, 80 : 이산여현변환/양자화모듈.
이하, 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 블록별 모듈을 나타낸 제1실시예의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와같이, 부호화기에서 필요로 하는 영상 형식을 만들고 기타 부호화기에서 필요로 하는 클럭(clock)들을 생성하여 분배하는 역할을 담당하며휘도(luminance) 및 색도(chrominance) 신호에 대한 전처리를 수행하고 엠펙에서의 영상 부호화 모드를 지원하기 위한 프레임 순서를 재구성하여 다음 모듈들로 전송하는 비디오인터페이스모듈(50)과, 상기 엠펙에서 필요로 하는 모든 움직임 벡터를 추정하기 위해 순방향(forward) 혹은 역방향(backward)으로 필드(field)와 프레임(frame)의 움직임을 추정하고 동시에 1/2 화소 정밀도로 움직임 벡터를 추정하여 다음 모듈로 전송하는 움직임추정모듈(60)과, 피-픽쳐(P-Picture) 및 비-픽쳐(B-Picture)에 대해 상기 움직임추정모듈(60)에서 보내진 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임을 보상하고 매크로블럭의 움직임 보상 모드를 결정하는 움직임보상모듈(70)과, 아이-픽쳐(I-Picture)에서는 원 영상을, 피-픽쳐(P-Picture) 및 비-픽쳐(B-Picture)에서는 원 영상과 움직임보상모듈에서 보내진 움직임 보상 예측 영상과의 차 영상을 출력데이터의 전송률을 조절하기 위해 양자화 레벨을 이용해 순방향(forward) 이산 여현 변환 및 순방향 양자화를 수행하고 움직임 추정 및 보상을 수행하기 위해 필요한 복호화 영상을 만들기 위해 역방향 양자화 및 역방향 이산 여현 변환등의 기능을 수행하여 복호화 영상을 만들어 다시 움직임보상모듈(70) 및 움직임추정모듈(60)로 보내는 이산여현변환/양자화모듈(80)과, 상기 이산여현변환/양자화모듈(80)로부터 전송받은 영상 데이터와 움직임추정모듈(60)에서 전송된 움직임벡터를 가변길이 부호화를 해서 출력하는 가변길이부호화모듈(90)로 구성된다.
상기 비디오인터페이스모듈(50)은 입력영상의 휘도 및 색도신호에 대한 전처리를 수행하는 비디오전처리부(50-1)로 구성된다.
상기 움직임추정모듈(60)은 움직임벡터를 추정하는 움직임추정부(60-1)와 모듈화를 위해서 복호화 영상을 저장하는 프레임메모리(60-2)로 구성된다.
상기 움직임보상모듈(70)은 움직임벡터 정보를 저장하는 움직임보상부(70-1)와 모듈화를 위해서 복호화 영상을 저장하는 프레임메모리(70-2)로 구성된다.
상기 이산여현변환/양자화모듈(80)은 감산기(80-1), 이산여현변환기(80-2), 양자화기(80-3), 역양자화기(80-4), 역이산여현변환기(80-5) 및 가산기(80-6)로 구성된다.
상기 가변길이부호화모듈(90)은 가변장부호화기(90-1), 버퍼(90-2) 및 비트율제어기(90-3)로 구성된다.
이와 같이 구성된 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 블록별 모듈을 나타낸 제1실시예의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 비디오인터페이스모듈(50)에서는 입력영상을 부호화기에서 필요로 하는 영상 형식을 만들어 출력함과 아울러 기타 부호화기에서 필요로 하는 클럭(clock)들을 생성하여 분배하는 역할을 하고, 엠펙에서의 영상 부호화 모드를 지원하기 위한 프레임 순서를 재구성하여 움직임추정부(60)와 다음 모듈들로 전송하는 비디오인터페이스모듈(50)과 이산여현변환/양자화모듈(80)로 전송한다.
특히, 상기 비디오인터페이스모듈(50)의 비디오전처리부(50-1)은 입력영상을 휘도(luminance) 및 색도(chrominance) 신호에 대한 전처리를 수행한다.
상기 움직임추정모듈(60)의 움직임추정부(60-1)은 비디오인터페이스모듈(50)로부터 출력되는 프레임을 인가받아 움직임 벡터를 추정하기 위해 순방향 혹은 역방향으로 필드와 프레임 움직임을 추정하고, 동시에 1/2 화소 정밀도로 움직임 벡터를 추정하여 움직임보상모듈(70)과 가변길이부호화모듈(90)로 전송한다.
여기서, 상기 움직임추정모듈(60)의 프레임메모리(60-2)는 모듈화를 위해서 복호화 영상을 저장한다.
상기 움직임보상모듈(70)의 움직임보상모듈(70-1)은 피-픽쳐(P-Picture) 및 비-픽쳐(B-Picture)에 대해 움직임추정모듈(60)에서 보내진 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임을 보상하고 매크로블럭의 움직임 보상 모드를 결정한다.
또한, 상기 움직임보상모듈(70)의 프레임메모리(70-2)는 모듈화를 위해서 복호화 영상을 저장한다.
상기 이산여현변환/양자화모듈(80)의 감산기(80-1)은 비디오인터페이스모듈(50)과 움직임보상모듈(70)로부터 출력되는 원 영상과 움직임 보상데이터의 예측 차 영상을 출력하고, 그 차이를 이산여헌변환기(80-2)에서 이산 여현 변환을 한다.
그리고, 이산 여현 변환이 수행된 데이터는 이산여현변환/양자화모듈(80)의 양자화기(80-3)에서 양자화된 후 가변길이부호화모듈(90)의 가변장부호화기(90-1)에서 가변장 부호화 되어 열로 출력되어지며, 역양자화기(80-4)는 상기 양자화기(80-3)에서 양자화된 현재 영상 블록을 역 양자화한다.
아울러, 상기 역이산여현변환기(80-5)는 그 역 양자화된 데이터를 역 이산 여현 변환하게 되고, 가산기(80-6)는 역 이산 여현 변환된 현재 영상 블록의 영상에 움직임 보상 예측 값을 가산하게 되며, 그 결과치는 다음 입력 영상블록의 움직임 추정 및 보상을 위해 움직임추정모듈(60)/움직임보상모듈(70)의 프레임메모리(60-2)(70-2)에 각각 저장된다.
또한, 양자화 레벨을 이용해 순방향 이산여현변환, 순방향 양자화를 수행하여 결과를 가변길이부호화모듈(90)로 보내는 역할을 담당한다.
한편, 상기 가변길이부호화모듈(90)의 가변장부호화기(90-1)는 이산여현변환/양자화모듈(80)로부터 전송 받은 영상 데이터와 움직임추정모듈(60)에서 전송된 움직임 벡터를 가변길이 부호화를 해서 버퍼(90-2)에 일시 저장한 후 출력한다.
또한, 상기 가변길이부호화모듈(90)의 비트율제어기(90-3)는 가변장부호화(90-1)에서 출력되는 비트율 제어신호에 따라 양자화기(80-3)로 양자화레벨신호를 인가한다.
도 3은 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 블록별 모듈을 나타낸 제2실시예의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 소스 영상을 입력으로 하여 몇 가지 전처리를 한 다음 부호화기에 사용될 순서에 맞게 원 영상을 출력함과 아울러 전체 시스템이 동작이 가능하도록 하기 위해 전체가 "0"의 값을 가지는 움직임보상 예측 영상 및 "0"의 벡터 값을 가지는 움직임 벡터 정보와 매크로블럭의 부호화 모드를 프레임 내(Intra frame) 처리를 하는 "Intra MB" 모드로 설정해서 다음 모듈로 내보내는 비디오인터페이스모듈(100)과, 국부적으로 복호화 된 영상 데이터를 받아 각 매크로블럭 단위로 다양한 움직임 벡터를 추정한 후, 여러 가지 움직임 보상 모드에 대해 예측 오차를 구하고 최소의 예측 오차를 가지는 모드로 결정을 한 후 해당되는 움직임보상 예측 영상과 매크로블럭 부호화 모드를 보내는 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110)과, 상기 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110)로부터 받은 원 영상데이터와 움직임 보상 예측 영상 데이터의 차이 값에 대해서 이산여현변환 및 양자화를 수행하고, 이전에 움직임 보상이 존재하면 움직임 보상 예측 영상이 실제 값을 가지므로 프레임 간(Inter frame)처리를 하며, 만약 상기 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110)이 없을 경우에 움직임 보상 예측 영상으로 상기 비디오인터페이스 모듈에서"0"의 값을 보내므로 원 영상을 이산여현변환 및 양자화하여 프레임내 부호화를 하고, 다음 부호화될 영상의 움직임 추정 및 보상을 위해 복호화기에서와 같은 작업을 하여 복호화 영상을 만들며, 이산여현변환 및 양자화 된 결과를 다시 역 양자화 및 역이산여현변환 하고 그 결과를 움직임 보상 예측 영상과 합하여 복호화 영상을 만들어 이를 이전 모듈로 보내는 이산여현변환/양자화모듈(120)과, 상기 이산여현변환/양자화모듈(120)에서 출력되는 신호를 인가받아 이산여현변환 및 양자화의 결과인 이산여현변환 계수와 움직임 벡터를 매크로블럭 부호화 모드에 맞추어 가변길이 부호화를 수행하여 출력 비트열을 만들어 내보내는 가변길이부호화모듈(130)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 도 3의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 비디오인터페이스모듈(100)은 소스 영상을 입력으로 하여 몇 가지 전처리를 한 다음 부호화기에 사용될 순서에 맞게 원 영상을 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110)로 출력한다.
또한, 상기 비디오인터페이스모듈(100)은 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110) 없이도 전체 시스템이 동작이 가능하도록 하기 위해 전체가 "0"의 값을 가지는 움직임보상 예측 영상 및 "0"의 벡터 값을 가지는 움직임 벡터 정보와 매크로블럭의 부호화 모드를 프레임 내(Intra frame) 처리를 하는 "Intra MB" 모드로 설정해서 다음 모듈로 내보낸다.
이어, 상기 비디오인터페이스모듈(100)로부터 출력되는 신호를 인가받은 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110)에서는 이산여현변환/양자화모듈(120)로부터 국부적으로 복호화 된 영상 데이터를 받아 각 매크로블럭 단위로 다양한 움직임 벡터를 추정한 후, 여러 가지 움직임 보상 모드에 대해 예측 오차를 구하고 최소의 예측 오차를 가지는 모드로 결정을 한 후 해당되는 움직임보상 예측 영상과 매크로블럭 부호화 모드를 보낸다.
그리고 이산여현변환/양자화모듈(120)은 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110)로부터 받은 원 영상데이터와 움직임 보상 예측 영상 데이터의 차이 값에 대해서 이산여현변환 및 양자화를 수행한다.
특히, 이전에 움직임 보상이 존재하면 움직임 보상 예측 영상이 실제 값을 가지므로 프레임 간(Inter frame)처리를 하게 되는 것이며, 만약 상기 움직임추정모듈/움직임보상모듈(110)이 없을 경우에 움직임 보상 예측 영상으로 상기 비디오인터페이스 모듈에서"0"의 값을 보내므로 원 영상을 이산여현변환 및 양자화하여 프레임내 부호화를 하고, 다음 부호화될 영상의 움직임 추정 및 보상을 위해 복호화기에서와 같은 작업을 하여 복호화 영상을 만들어야 한다.
이를 위해 이산여현변환 및 양자화 된 결과를 다시 역 양자화 및 역이산여현변환 하고, 그 결과를 움직임 보상 예측 영상과 합하여 복호화 영상을 만들어 이를 이전 모듈로 보낸다.
마지막으로 가변길이부호화모듈(130)은 상기 이산여현변환/양자화모듈(120)에서 출력되는 신호를 인가받아 이산여현변환 및 양자화의 결과인 이산여현변환 계수와 움직임 벡터를 매크로블럭 부호화 모드에 맞추어 가변길이 부호화를 수행하여 출력 비트열을 만들어 내보낸다.
도 4는 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 모듈화를 위한 움직임추정모듈과 움직임보상모듈의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 엠펙-2 응용에서는 다양한 움직임보상모드가 존재하므로 4개의 움직임추정모듈(200)(210)(230)(240)과 2개의 움직임보상모듈(220)(250)로 구성되었다.
이들은 16×16움직임추정 및 보상을 위한 쌍과 16×8움직임추정 및 보상을 위한 쌍을 구성한다.
즉, 프레임 픽쳐구조에서는 16×16 움직임추정모듈(200)(210)에서는 두 모듈이 각각 순방향과 역방향의 프레임 움직임 추정을 수행하고,
16×8 움직임추정모듈(230)(240)에서는 두 모듈이 각각 순방향과 역방향의 필드 움직임 추정을 수행한다.
그리고 필드 픽쳐 구조에서는 16×16 움직임추정모듈(200)(210)에서는 각각 순방향과 역방향의 필드 움직임 추정을 수행하고, 16×8 움직임추정모듈(230(240)에서는 각각 순방향과 역방향의 움직임 보상을 위한 움직임 추정을 수행한다.
한편, 16×16 움직임보상모듈(220)은 이전 움직임 추정 모듈로부터의 움직임 벡터를 이용해 순방향/역방향/향방향의 움직임 보상을 수행하고, 이들에 대한 움직임 보상 예측 오차를 비교하여 최소의 오차를 가지는 움직임 벡터를 선정하는 움직임 보상 모드 결정도 함께 수행한다.
그리고 뒤쪽에 존재하는 16×8 움직임보상모듈(250)에서도 비슷한 과정을 수행한 후 16×16 움직임보상모듈(230)에서의 결과와 비교하여 최종적인 매크로블럭의 움직임 보상 모드를 결정하는 것이다.
이러한 구성은 움직임 추정 및 보상 모듈 쌍을 적절히 추가 또는 제거를 용이하게 할 수 있게 한다.
즉, 비월 주사(interlaced scan)를 허용하지 않는 엠펙-1과 같은 응용에서는 16×8 블럭을 위한 움직임 추정 및 보상 모듈은 필요가 없으므로, 이 경우 뒤쪽의 움직임 추정 및 보상 모듈을 사용하지 않으면 손쉽게 적용이 가능하게 되는 것이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기의 여러 실시예를 나타낸 구성도이다.
먼저, 도 5a에 도시된 부호화기는 비디오인터페이스모듈(300), 이산여현변환/양자화모듈(310) 및 가변길이부호화모듈(320)로 구성된다.
이러한 구성은 JPEG(Joint Photographic Experts Group)과 비슷한 구조로서, 전송 대역폭이 충분하게 확보되어 있는 응용에 적합하다.
도 5b에 도시된 부호화기는 도 5a의 부호화기에 움직임보상모듈(330)이 1개 추가된 경우이며, 이 경우 움직임 벡터가 "0"으로 처리되므로 움직임이 비교적 작은 영상 소스를 높은 전송률로 부호화할 경우에 사용될 수 있는 구성이다.
도 5c에 도시된 부호화기는 도 5b의 부호화기에 16×16블록 크기의 순방향과 역방향의 움직임추정/보상 모듈(330)(340)이 추가된 것이다.
이는 엠펙-1과 같은 응용에 적합한 구성이다.
도 5d에 도시된 부호화기는 도 5c의 부호화기에 움직임추정/보상 모듈(330, 350)(340, 360)이 추가된 것으로 엠펙-2 응용에 적합한 방법이다.
이 밖에도 역방향 움직임 추정을 담당하는 모듈을 제거하고 비-픽쳐(B-Picture)가 없는 부호화 모드를 고려한 구조도 가능하게 된다.
이상에서 상기한 바와 같이 본 발명은, 부호화를 위한 각 블록을 모듈화 함으로 응용분야에 빠르게 대응 할 수 있는 부호화기의 설계가 가능하고, 단계 별로 설계 및 검증을 할 수 있으므로 개발 기간을 효과적으로 단축할 수 있다.

Claims (9)

  1. 엠펙 영상압축 부호화기에 있어서,
    상기 부호화기에서 필요로 하는 영상 형식을 만들고 기타 부호화기에서 필요로 하는 클럭들을 생성하여 분배하는 역할을 담당하며 휘도 및 색도 신호에 대한 전처리를 수행하고 엠펙에서의 영상 부호화 모드를 지원하기 위한 프레임 순서를 재구성하여 다음 모듈들로 전송하는 비디오인터페이스모듈과;
    상기 엠펙에서 필요로 하는 모든 움직임 벡터를 추정하기 위해 순방향 혹은 역방향으로 필드와 프레임의 움직임을 추정하고 동시에 화소 정밀도로 움직임 벡터를 추정하여 다음 모듈로 전송하는 움직임추정모듈과;
    피-픽쳐 및 비-픽쳐에 대해 상기 움직임추정모듈에서 보내진 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임을 보상하고 매크로블럭의 움직임 보상 모드를 결정하는 움직임보상모듈과;
    아이-픽쳐에서는 원 영상을, 피-픽쳐 및 비-픽쳐에서는 원 영상과 움직임보상모듈에서 보내진 움직임 보상 예측 영상과의 차 영상을 출력데이터의 전송률을 조절하기 위해 양자화 레벨을 이용해 순방향 이산여현변환 및 순방향 양자화를 수행하고 움직임 추정 및 보상을 수행하기 위해 필요한 복호화 영상을 만들기 위해 역방향 양자화 및 역방향 이산 여현 변환등의 기능을 수행하여 복호화 영상을 만들어 다시 움직임보상모듈 및 움직임추정모듈로 보내는 이산여현변환/양자화모듈과;
    상기 이산여현변환/양자화모듈로부터 전송받은 영상 데이터와 움직임추정모듈에서 전송된 움직임벡터를 가변길이 부호화를 해서 출력하는 가변길이부호화모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  2. 소스 영상을 입력으로 하여 몇 가지 전처리를 한 다음 부호화기에 사용될 순서에 맞게 원 영상을 출력함과 아울러 전체 시스템이 동작이 가능하도록 하기 위해 전체가 "0"의 값을 가지는 움직임보상 예측 영상 및 "0"의 벡터 값을 가지는 움직임 벡터 정보와 매크로블럭의 부호화 모드를 프레임 내 처리를 하는 "Intra MB" 모드로 설정해서 다음 모듈로 내보내는 비디오인터페이스모듈과;
    국부적으로 복호화 된 영상 데이터를 받아 각 매크로블럭 단위로 다양한 움직임 벡터를 추정한 후, 여러 가지 움직임 보상 모드에 대해 예측 오차를 구하고 최소의 예측 오차를 가지는 모드로 결정을 한 후 해당되는 움직임보상 예측 영상과 매크로블럭 부호화 모드를 보내는 움직임추정모듈/움직임보상모듈과;
    상기 움직임추정모듈/움직임보상모듈로부터 받은 원 영상데이터와 움직임 보상 예측 영상 데이터의 차이 값에 대해서 이산여현변환 및 양자화를 수행하고, 이전에 움직임 보상이 존재하면 움직임 보상 예측 영상이 실제 값을 가지므로 프레임 간 처리를 하며, 상기 움직임추정모듈/움직임보상모듈이 없을 경우에 움직임 보상 예측 영상으로 상기 비디오인터페이스 모듈에서"0"의 값을 보내므로 원 영상을 이산여현변환 및 양자화하여 프레임내 부호화를 하고, 다음 부호화될 영상의 움직임 추정 및 보상을 위해 복호화기에서와 같은 작업을 하여 복호화 영상을 만들며, 이산여현변환 및 양자화 된 결과를 다시 역 양자화 및 역이산여현변환 하고 그 결과를 움직임 보상 예측 영상과 합하여 복호화 영상을 만들어 이를 이전 모듈로 보내는 이산여현변환/양자화모듈과;
    상기 이산여현변환/양자화모듈에서 출력되는 신호를 인가받아 이산여현변환 및 양자화의 결과인 이산여현변환 계수와 움직임 벡터를 매크로블럭 부호화 모드에 맞추어 가변길이 부호화를 수행하여 출력 비트열을 만들어 내보내는 가변길이부호화모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 움직임추정모듈/움직임보상모듈은 16×16움직임추정 및 보상을 위한 쌍과 16×8움직임추정 및 보상을 위한 쌍으로 구성된 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 16×16 움직임추정모듈은 프레임 픽쳐구조에서 순방향과 역방향의 프레임 움직임 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 16×8 움직임추정모듈은 프레임 픽쳐구조에서 순방향과 역방향의 필드 움직임 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 16×16 움직임추정모듈은 필드 구조에서 순방향과 역방향의 필드 움직임 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 16×8 움직임추정모듈은 필드 구조에서 순방향과 역방향의 움직임 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 16×16 움직임보상모듈은 이전 움직임 추정 모듈로부터의 움직임 벡터를 이용해 순방향/역방향/향방향의 움직임 보상을 수행하고, 이들에 대한 움직임 보상 예측 오차를 비교하여 최소의 오차를 가지는 움직임 벡터를 선정하는 움직임 보상 모드 결정도 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 16×8 움직임보상모듈은 상기 16×16 움직임보상모듈에서의 결과와 비교하여 최종적인 매크로블럭의 움직임 보상 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 응용분야에 적응적인 엠펙 영상압축 부호화기.
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