KR20030062036A - 영상신호 처리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

영상신호 처리장치 및 방법이 개시된다. 화소값정렬부는 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하고, 정렬된 화소값의 위치정보를 생성한다. 부호화부는 정렬된 화소값 및 위치정보를 부호화 한다. 복호화부는 입력되는 부호화된 데이터를 수신하여 복호화하여 화소값 및 화소값에 대한 위치정보를 복원한다. 화소값재정렬부는 복원된 위치정보를 기초로 화소값을 재정렬한다. 이에 의해, 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하여 화소간의 연관성을 높여줌으로써 저주파 영역의 일부 계수만으로 부호화가 가능하고, 적은 정보의 양으로도 고화질의 영상을 복원할 수 있다.

Description

영상신호 처리장치 및 방법{Device for processing image signal and method thereof}
본 발명은 영상신호 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 입력되는 영상신호의 부호화 및 복호화에 대한 영상신호 처리장치 방법에 관한 것이다.
최근에는 화질의 개선을 위하여 영상신호를 디지털 데이터로 부호화하여 처리하는 방식이 보편화되고 있다. 영상신호를 부호화할 때 영상신호에 포함되어 있는 중복 데이터를 제거하여 전체 데이터의 양을 감소시킬 필요가 있다. 이를 위해, 변환부호화, DPCM(Differential Pulse CodeModulation), 벡터양자화 및 가변장부호화(Variable Length Coding)등을 수행한다.
도 1은 종래의 영상 부호화 장치에 대한 일 실시예의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치는 DCT부(100), 지그재그 스캔부(110), 및 가변길이 부호화부(120)를 갖는다. 영상신호가 입력되면 움직임 벡터를 이용하여 화소값을 선택한다. DCT부(100)는 선택된 각각의 화소값들에 대해 이산여현변환(Disrete Cosine Transform; DCT)을 수행한다. DCT 변환을 수행함으로써 입력된 시간 영역의 상기 화소값들은 전혀 다른 차원인 주파수 영역으로 전환되며 에너지 압축(energy compaction)대한 가능성을 제공한다.
지그재그 스캔부(110)는 DCT 변환을 거친 상기 화소값들을 실질적으로 에너지 압축을 위해 저주파 영역의 데이터로부터 고주파 영역의 데이터에 이르기까지일정한 순서에 따라 스캐닝 한다. 스캐닝된 상기 화소값들은 가변길이 부호화(encoding)되어 출력된다.
한편, 부호화된 영상신호들은 부호화의 역과정을 통해 복호화되어 일정한 순서에 따라 역지그-재그 스캐닝을 통해 역DCT 변환되어 원영상신호에 대응되는 신호로 복호(decoding)된다.
이와 같이, 종래의 영상신호 처리장치는 입력 화소들에 대해 아무런 처리 없이 그대로 DCT 변환을 수행하기 때문에 입력 영상의 종류에 따라서 고주파 영역에 변환계수가 많이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 적절한 화질을 유기하기 위해서는 모든 계수들을 코딩해 주어야 하며, 이에 의해 정보의 양이 증가하는 문제점이 초래한다.
정보의 양이 증가하는 문제점을 해결하기 위해 종래의 영상신호 처리장치에서는 양자화값을 조절함으로써 정보의 양을 조절하고 있다. 그러나, 양자화값을 낮게 하는 경우 저주파 영역뿐만 아니라 고주파 영역의 계수가 많이 발생한다. 이 경우, 모든 계수들을 부호화할 경우 본래의 화질에 근접한 영상으로 복원할 수 있으나 정보의 양이 증가하는 문제점이 있다.
이와 달리, 양자화값이 클 경우에는 저주파 영역에 계수들이 집중되며 고주파 영역에는 거의 존재하지 않는다. 따라서 낮은 양자화값을 이용하는 경우보다 함께 코딩해야 할 정보의 양은 적지만, 복원되는 화질은 원래의 영상에 비해 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 입력되는 영상신호에 대한 화소값을 정렬을 통해 화소간의 연관성을 높여 줌으로써 적은 양의 정보로도 고화질의 원영상신호로 복원할 수 있도록 하는 영상신호 처리장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 영상 부호화 장치에 대한 일 실시예의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 영상 부호화 장치에 대한 일 실시예의 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 소정의 정렬순서를 나타내는 정렬테이블의 일 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 위치정보테이블의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 영상 복호화 장치에 대한 일 실시예의 블록도,
도 6은 본 발명에 따른 영상신호 처리방법에 대한 일 실시예의 흐름도, 그리고,
도 7은 본 발명에 따른 영상 복호화 방법에 대한 일 실시예의 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : DCT부110 : 지그재그 스캔부
120 : 가변길이 부호화부200 : 저장부
210 : 화소값정렬부212 : 정렬부
214 : 정보생성부220 : 부호화부
300 : 복호화부310 : 화소값재정렬부
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 영상 부호화 장치는, 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 소정의 정렬순서에 따라 정렬하고, 정렬된 상기 위치정보를 생성하는 화소값정렬부; 및 정렬된 상기 화소값 및 상기 위치정보를 부호화하는 부호화부;를 갖는다.
한편, 상기 화소값정렬부는, 상기 화소값을 상기 정렬순서에 따라 정렬하는 정렬부; 및 정렬된 각각의 상기 화소값에 대응되는 상기 위치정보가 포함된 위치정보테이블을 생성하는 정보생성부;를 포함한다.
또한, 추출된 각각의 상기 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하기 위한 적어도 하나 이상의 정렬테이블이 저장되는 저장부;를 더 구비하며, 상기 화소값정렬부는 선택된 상기 정렬테이블의 정렬순서에 따라 상기 화소값을 정렬한다. 여기서, 상기 정렬순서는 추출된 상기 화소값의 크기를 기준으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 영상 복호화 장치는, 입력되는 부호화된 데이터를 수신하여 복호화하여 화소값 및 상기 화소값에 대한 위치정보를 복원하는 복호화부; 및 복원된 상기 위치정보를 기초로 상기 화소값을 재정렬하는 화소값재정렬부;를 갖는다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 영상신호 처리방법은, 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하는 단계; 정렬된 상기 화소값의 위치정보를 생성하는 단계; 및 정렬된 상기 화소값 및 상기 위치정보를 부호화하는 단계;를 갖는다.
또한, 부호화된 상기 화소값 및 상기 위치정보를 수신하여 복호화하는 단계; 및 복호화된 상기 위치정보를 기초로 상기 화소값을 재정렬하는 단계;를 더 포함한다. 여기서, 상기 정렬순서는 추출된 상기 화소값의 크기를 기준으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 입력되는 부호화된 데이터를 수신하여 복호화하여 화소값 및 정렬된 화소값에 대응되는 위치정보를 복원하는 단계; 및 복원된 상기 위치정보를 기초로 상기 화소값을 재정렬하는 단계;를 갖는다.
이에 의해, 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하여 화소간의 연관성을 높여줌으로써 DCT변환을 통해 변환된 계수들을 저주파 영역에 많이 분포시킬 수 있다. 따라서 저주파 영역의 일부 계수만으로 부호화가 가능하고, 적은 정보의 양으로도 고화질의 영상을 복호화할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 부호화 장치에 대한 일 실시예의 블록도 이다.
도 2를 참조하면, 영상 부호화 장치는 저장부(200), 화소값정렬부(210), 부호화부(220)를 갖는다. 화소값정렬부(210)는 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬한다. 여기서, 정렬순서는 추출된 화소값의 크기를 기준으로 하여 정렬순서를 정한다.
한편, 화소값정렬부(210)는 정렬부(212) 및 정보생성부(214)를 갖는다. 정렬부(212)는 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬한다. 정보생성부(214)는 정렬된 각각의 화소값에 대응되는 위치정보가 포함된 위치정보테이블을 생성한다. 부호화부(220)는 위치정보 및 정렬된 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 스캐닝하여 부호화한다.
일반적으로 외부 디바이스로부터 영상신호가 수신되면, 수신되는 영상신호를 일정한 크기의 블럭 단위(예컨대, 4x4, 8x8, 16x16...)로 구분한다. 또한, 각 블럭에 대하여 이전 프레임과 현재 프레임으로 부터 움직임을 예측하여 블럭간의 움직임 벡터를 검출한다. 움직임 벡터가 검출되면, 검출된 움직임 벡터에 의해 각 블럭에 대응되는 화소값을 추출하게 된다.
이 때, 추출된 각각의 블럭에 대응되는 화소값을 정렬되지 않은 상태로 이산여현변환을 수행하는 경우 입력 영상의 종류에 따라 고주파 영역에 많은 계수가 나타날 수 있다. 이 경우 부호화시 정보량의 증가를 초래한다.
이산 여현 변환(Disrete Cosine Transform; DCT)이란 입력되는 영상신호를 DCT 변환함으로써, 공간 영역에서의 화소값들을 주파수 영역의 신호로 변환한다. 이것은 공간 영역에서의 화소값과 이 신호를 DCT 변환했을 경우, 공간 영역에서의 신호보다 주파수 영역에서의 변환계수들이 에너지 집중 효율면에서 훨씬 높다는 것을 의미한다. 이 변환된 변환계수의 에너지는 주로 저주파 영역으로 모이게 된다.
그러므로 추출된 화소값의 크기를 기준으로 내림차순 또는 오름차순으로 정렬하여 DCT변환을 수행하는 것이 바람직한다. 즉, 화소값의 크기를 기준으로 정렬된 화소값들을 DCT 변환하면 저주파 영역에서의 계수들은 상당히 큰값을 갖고, 고주파 성분의 계수일수록 작은 값을 갖으므로 DCT 계수의 저주파 성분만으로 부호화 할 수 있다.
화소값정렬부(210)는 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬한다. 한편, 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하기 위해 기 작성된 복수의 정렬테이블중 하나를 선택하여 정렬할 수 있다. 저장부(200)에는 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하기 위한 적어도 하나 이상의 정렬테이블이 저장된다. 이때, 화소값정렬부(210)는 화소값을 선택된 정렬테이블의 정렬순서에 따라 정렬하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 소정의 정렬순서를 나타내는 정렬테이블의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 정렬순서는 화소값의 크기를 기준으로 정렬하며, 정렬테이블 (a), (b), (c)와 같은 정렬순서로 정렬할 수 있으며, 이와는 역방향으로 정렬할 수도 있다. 화소값정렬부(210)는 저장부(200)에 저장된 복수의 정렬테이블 중 하나를 선택한다. 화소값정렬부(210)는 선택된 정렬테이블의 정렬순서에 따라 화소값을 정렬한다. 정렬을 통해 각 화소간에 존재하는 고주파 성분을 제거할 수 있다. 또한, 이렇게 정렬된 화소값들을 DCT변환에서 고주파 영역의 계수를 줄일 수 있다.
비록 본 실시예에서 도 3에 도시된 바와 같이 화소값의 크기를 기준으로 오름차순으로 정렬된 정렬테이블에 대해 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니면 화소값의 크기를 기준으로 어떠한 방법으로도 정렬이 가능하다.
화소값이 소정의 정렬순서에 따라 정렬되면, 정보생성부(214)는 정렬된 각각의 화소값에 대응되는 위치정보가 포함된 위치정보테이블을 생성한다. 이 위치정보는 부호화된 영상신호를 복호시 필요하다.
도 4는 본 발명에 따른 위치정보테이블의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 위치정보테이블에는 소정의 정렬순서에 의해 정렬되기전 각각의 화소값에 대응되는 원위치에 대한 정보가 기록된다. 예컨대, 정렬후 화소값 1의 위치는 P11이지만, 정렬전 화소값 1에 해당하는 원위치는 P24이다. 이 경우 위치정보테이블의 P11위치에 저장되는 화소값의 위치정보는 P24이 된다. 즉, 위치정보테이블에는 정렬되기전 화소값의 원위치에 대한 정보가 기록되는 것이다.
부호화부(220)는 정렬된 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 스캐닝하여 부호화하고, 위치정보에 대해서도 부호화 한다.
도 5은 본 발명에 따른 영상 복호화 장치에 대한 일 실시예의 블록도이다.
도 5을 참조하면, 영상 복호화 장치는 복호화부(300), 및 화소값재정렬부(310)를 갖는다. 복호화부(300)는 입력되는 부호화된 데이터를 수신하여 복호화하여 영상데이터로부터 화소값 및 정렬된 화소값에 대응되는 위치정보를 복원한다. 화소값재정렬부(310)는 복원된 위치정보를 기초로 화소값을 재정렬한다.
외부 디바이스로부터 부호화된 데이터를 수신하는 경우, 부호화된 데이터에는 영상신호에 대한 화소값 및 정렬된 각각의 화소값에 대응되는 위치정보가 포함되어 있다. 그러므로, 양자화된 디지탈 신호를 수신한 후 이를 양자화부(도면에 도시되지 않음)에서와는 반대의 과정을 수행하여 역양자화한다. 또한, 역 양자화된 신호를 다시 역 DCT 변환하여 공간 영역의 신호를 역변환한다.
복호화부(300)는 부호화된 데이터를 수신하여 복호화하고, 화소값 및 정렬된 화소값에 대응되는 위치정보를 복원한다. 영상신호에 대한 각각의 화소값 및 위치정보가 복원되면, 화소값재정렬부(310)는 복원된 위치정보를 기초로 화소값을 재정렬한다. 여기서, 위치정보란 정렬된 화소값에 대해 정렬되기전 각각의 화소값에 대응되는 원위치에 대한 정보를 의미한다.
도 6은 본 발명에 따른 영상신호 처리방법에 대한 일 실시예의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 외부 디바이스로부터 영상신호가 수신되면, 수신되는 영상신호를 일정한 크기의 블럭 단위(예컨대, 4x4, 8x8, 16x16...)로 구분하고, 각 블럭에 대하여 움직임을 예측하여 검출한 움직임 벡터로부터 화소값을 추출한다. 정렬부(212)는 추출된 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬한다(S600). 이때, 정렬순서는 추출된 화소값의 크기를 기준으로 정렬한다. 예컨대, 화소값의 크기를 기준으로 오름차순 또는 내림차순으로 정렬할 수 있다.
또는, 추출된 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하기 위해 기 작성된 복수의 정렬테이블중 하나를 선택한다. 정렬부(212)는 화소값을 선택된 정렬테이블의 정렬순서에 따라 정렬한다. 소정의 정렬순서에 따라 화소값이 정렬되는 경우,정보생성부(214)는 정렬된 각각의 화소값에 대응되는 위치정보가 포함된 위치정보테이블을 생성한다(S610). 위치정보테이블에는 정렬되기전 각각의 화소값에 대응되는 원위치에 대한 정보가 기록되는 것이다.
화소값이 소정의 정렬순서에 따라 정렬되고, 정렬된 화소값에 대한 위치정보가 생성되는 경우 부호화부(220)는 화소값 및 위치정보를 부호화 한다(S620). 복호화부(300)는 부호화된 화소값 및 위치정보를 복호화하여 화소값 및 정렬된 화소값에 대응되는 위치정보를 복원한다(S630). 화소값재정렬부(310)는 복원된 위치정보를 기초로 화소값을 재정렬한다(S640). 여기서, 위치정보란 정렬된 화소값이 정렬되기전 각각의 화소값에 대응되는 원위치에 대한 정보를 의미한다.
도 7은 본 발명에 따른 영상 복호화 방법에 대한 일 실시예의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 외부디바이스로부터 부호화된 데이터를 수신하는 경우(S700) 부호화된 데이터에는 영상신호에 대한 화소값 및 정렬된 각각의 화소값에 대응되는 위치정보가 포함되어 있다. 그러므로, 양자화된 디지탈 신호를 수신한 후 이를 양자화부(도면에 도시되지 않음)에서와는 반대의 과정을 수행하여 역양자화한다. 또한, 역 양자화된 신호를 다시 역 DCT 변환하여 공간 영역의 신호를 역변환한다.
복호화부(300)는 부호화된 데이터를 복호화하여 데이터로부터 화소값 및 각각의 화소값에 대응되는 위치정보를 복원한다(S710). 복호화를 통해 화소값 및 화소값에 대응되는 위치정보가 복원되는 경우, 화소값재정렬부(310)는 복원된 위치정보를 기초로 화소값을 재정렬한다(S720). 위치정보란 정렬된 화소값에 대해 정렬되기전 각각의 화소값에 대응되는 원위치에 대한 정보를 의미한다.
본 발명에 따른 영상 부호화/복호화 장치 및 방법에 의하면, 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하여 화소간의 연관성을 높여줌으로써 DCT변환을 통해 변환된 계수들을 저주파 영역에 많이 분포시킬 수 있다. 따라서 저주파 영역의 일부 계수만으로 부호화가 가능하고, 적은 정보의 양으로도 고화질의 영상을 복원할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하고, 정렬된 상기 화소값의 위치정보를 생성하는 화소값정렬부; 및
    정렬된 상기 화소값 및 상기 위치정보를 부호화하는 부호화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화소값정렬부는,
    상기 화소값을 상기 정렬순서에 따라 정렬하는 정렬부; 및
    정렬된 각각의 상기 화소값에 대응되는 상기 위치정보가 포함된 위치정보테이블을 생성하는 정보생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    추출된 각각의 상기 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하기 위한 적어도 하나 이상의 정렬테이블이 저장되는 저장부;를 더 포함하며,
    상기 화소값정렬부는 선택된 상기 정렬테이블의 정렬순서에 따라 상기 화소값을 정렬하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬순서는 추출된 상기 화소값의 크기를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  5. 입력되는 부호화된 데이터를 수신하여 복호화하여 화소값 및 상기 화소값에 대한 위치정보를 복원하는 복호화부; 및
    복원된 상기 위치정보를 기초로 상기 화소값을 재정렬하는 화소값재정렬부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  6. 입력되는 영상신호에 대해 추출된 각각의 화소값을 소정의 정렬순서에 따라 정렬하는 단계;
    정렬된 상기 화소값의 위치정보를 생성하는 단계; 및
    정렬된 상기 화소값 및 상기 위치정보를 부호화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    부호화된 상기 화소값 및 상기 위치정보를 수신하여 복호화하는 단계; 및
    복호화된 상기 위치정보를 기초로 상기 화소값을 재정렬하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 정렬순서는 추출된 상기 화소값의 크기를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 방법.
  9. 입력되는 부호화된 데이터를 수신하여 복호화하여 화소값 및 정렬된 화소값에 대응되는 위치정보를 복원하는 단계; 및
    복원된 상기 위치정보를 기초로 상기 화소값을 재정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
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