KR20090081277A - The apparatus for decoding the total zeros information with low power based on new reconstruction table and the method of thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보(Total_zeros)의 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산술 연산을 통해 토탈 제로 정보를 복원하고, 산술 연산이 불가능한 경우 부호어(codeword)들의 특성을 이용하여 만든 새로운 복호화 테이블을 이용하여 토탈 제로 정보를 복원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for decoding total zero information based on a decoding table. More particularly, the present invention relates to restoring total zero information through an arithmetic operation. The present invention relates to a method and apparatus for restoring total zero information using a new decryption table created using a feature.
2005년 ITU-T/ISO/IEC Joint Video Team에서 발표한 H.264/AVC 동영상 압축 표준은 MPEG-2 및 MPEG-4를 대체하는 새로운 표준으로서 세계 각국에서 신 개념 멀티미디어 서비스의 기본 기술로서 채택하고 있다. 방송과 통신의 구분이 모호한 디지털 멀티미디어 방송(DMB)이 부상하고 있는 국내에서는 DMB 서비스를 위한 기본 비디오 기술로 H.264/AVC 표준을 채택하고 있다. 그리고 미국 및 유럽 등에서는 차세대 HD 서비스를 위한 비디오 코덱으로 H.264/AVC 표준이 받아들여지고 있으며, HD급 H.264/AVC 시스템 기술 경쟁이 날로 치열해지고 있는 상황이다. 그런데 H.264/AVC 표준에서 새롭게 도입된 다양한 기능들은 부호화뿐만 아니라 복호화에서도 상당한 계산량 증가를 가져왔다. 한 예로, H.264/AVC 복호화기의 계산량은 MPEG-2 복호화기 계산량의 4배 정도인 것으로 알려져 있다. 이러한 복호화기의 과도한 계산량은 경쟁력 있는 H.264/AVC 기반의 멀티미디어 서비스 및 제품 개발에 큰 문제점으로 인식되고 있다. The H.264 / AVC video compression standard, released by the ITU-T / ISO / IEC Joint Video Team in 2005, is a new standard that replaces MPEG-2 and MPEG-4. have. In Korea, where digital multimedia broadcasting (DMB), which is difficult to distinguish between broadcasting and communication, is emerging, the H.264 / AVC standard is adopted as a basic video technology for DMB service. Also, in the US and Europe, H.264 / AVC standard is being adopted as a video codec for next generation HD service, and competition for HD H.264 / AVC system technology is getting fierce. However, various new functions introduced in the H.264 / AVC standard have resulted in a significant increase in computation not only in encoding but also in decoding. For example, it is known that the calculation amount of the H.264 / AVC decoder is about four times that of the MPEG-2 decoder. The excessive computation amount of such a decoder is recognized as a major problem in developing competitive H.264 / AVC based multimedia services and products.
H.264/AVC 표준에서 변환 계수들은 CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding)와 CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)에 의하여 부호화 및 복호화가 이루어진다. 현재, H.264/AVC Baseline Profile과 X Profile에서는 CAVLC를 사용하고 있으며, Main Profile에서는 CAVLC와 CABAC를 모두 사용하고 있다. 그런데 PMP, PDA, DMB, DVB-H와 같은 이동 동영상 단말 서비스를 주 응용으로 하는 H.264/AVC Baseline Profile에 있어서, 전체 복호화 계산량의 30% 정도가 CAVLC 복원부에서 소모된다. 따라서, 경쟁력 있는 H.264/AVC Baseline Profile 복호화기 개발을 위해서는 CAVLC 복원부의 효율적인 구현이 무엇보다 중요하다. In the H.264 / AVC standard, transform coefficients are encoded and decoded by Context-based Adaptive Variable Length Coding (CAVLC) and Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC). Currently, CAVLC is used in H.264 / AVC Baseline Profile and X Profile, and CAVLC and CABAC are used in Main Profile. However, in the H.264 / AVC Baseline Profile which mainly uses mobile video terminal services such as PMP, PDA, DMB and DVB-H, about 30% of the total decoding calculation amount is consumed by the CAVLC reconstruction unit. Therefore, for the development of a competitive H.264 / AVC Baseline Profile decoder, efficient implementation of the CAVLC reconstruction unit is of paramount importance.
CAVLC 복호화부에서는 다음 4단계에 의하여 4x4 블록내의 변환 계수들을 복원하다. 첫째는 T1s (Trailing_ones)와 난-제로 계수 수(Tc)를 구하여 제로가 아닌 계수값을 지니는 전체 변환 계수의 총 수(Coeff_token)를 정하고, 둘째는 레벨값 복원을 통하여 계수값이 제로가 아닌 변환 계수들을 구하고, 셋째는 토탈 제로(Total_zeros) 복원을 통하여 계수값이 제로인 변환 계수의 개수를 정한다. 그리고 마지막으로 Run_before 복원을 수행함으로써 4x4 블록내에 변환 계수들의 실질 적인 위치를 결정한다. 이와 같은 복원 단계들은 가변길이 부호어 테이블(variable length code table, 이하 "VLCT"라 한다)을 토대로 하기 때문에 많은 메모리 엑세스를 필요로 한다. The CAVLC decoder restores transform coefficients in a 4x4 block by the following four steps. First, T1s (Trailing_ones) and the number of non-zero coefficients (Tc) are used to determine the total number of transform coefficients (Coeff_token) with non-zero coefficients. The coefficients are obtained, and the third method determines the number of transform coefficients having a coefficient value of zero through total zero restore. Finally, by executing Run_before restoration, the actual position of transform coefficients in the 4x4 block is determined. These restoration steps require a lot of memory access because they are based on a variable length code table (hereinafter referred to as "VLCT").
지금까지 하드웨어 비용과 파워 소모를 감소시킬 수 있는 몇몇 구현 기술들을 이용하여 CAVLC 복원부를 VLSI로 설계하는 기법이 개발되었다. 그러나 상기 CAVLC 복원부는 H.264/AVC 표준에서 제시된 복원 방식을 토대로 하기 때문에 개선되어 할 부분들이 많이 존재한다. 최근에 FSM(Finite State Machine) 기법을 이용하여 VLCT를 사용하지 않고 Run-Before요소를 복원하는 새로운 복호화 기법이 개발되었다. 또한 새롭게 고안된 VLCT에 의해 메모리 엑세스가 크게 감소한 효율적인 Coeff_token 복원 방식이 제시되었다. To date, techniques have been developed for designing CAVLC reconstructors into VLSI using several implementation techniques that can reduce hardware cost and power consumption. However, since the CAVLC reconstruction unit is based on the reconstruction method proposed in the H.264 / AVC standard, there are many parts to be improved. Recently, a new decoding technique has been developed that uses the finite state machine (FSM) technique to restore run-before elements without using VLCT. In addition, an efficient Coeff_token reconstruction method has been proposed, which greatly reduces memory access by the newly designed VLCT.
그러나 토탈 제로 정보(Total_Zeros) 구문 요소의 복원은 여전히 H.264/AVC 표준에서 제시된 VLCT를 기반으로 하기 때문에 많은 메모리 엑세스가 이루어진다. 도 1은 종래의 H.264/AVC에서 이용되는 토탈 제로 정보 구문 요소에 대한 VLCT이다. 부호어의 불규칙성과 복잡성 때문에 도 1의 VLCT는 일반적으로 메모리로 구현된다. 기존 토탈 제로 정보 복원은 Coeff_Token 복호화에서 얻어진 난-제로 계수 정보값과 주어진 입력 비트열을 이용하여 입력 비트열과 일치하는 부호어를 발견할 때까지 반복적으로 메모리를 엑세스한다. 그리고 입력 비트열과 일치하는 부호어가 발견될 때 메모리 주소(Address)로부터 토탈 제로 정보를 복원한다. 그런데 이러한 반복 과정은 비트 단위로 이루어지기 때문에 많은 메모리 엑세스가 발생한다는 문제점을 지닌다. 일반적으로 메모리 엑세스는 시스템의 파워 소모를 증가시키고 시 스템의 전체 동작 속도를 제한하는 주요 요인들 중의 하나이다. 특히 상기와 같은 문제는 이동 동영상 단말기나 멀티미디어 서비스 구현에 있어서는 매우 중요한 고려 사항이다. 따라서 메모리 엑세스 감소를 통한 저전력 토탈 제로 정보 복호화 기법 및 장치의 개발이 필요하다.However, since the restoration of the Total_Zeros syntax element is still based on the VLCT proposed in the H.264 / AVC standard, many memory accesses are made. 1 is a VLCT for a total zero information syntax element used in conventional H.264 / AVC. Due to the irregularity and complexity of the codeword, the VLCT of FIG. 1 is typically implemented in memory. Existing total zero information recursively accesses memory until a codeword matching the input bit string is found using the non-zero coefficient information value obtained in Coeff_Token decoding and a given input bit string. When the codeword matching the input bit string is found, the total zero information is recovered from the memory address. However, this repetition process is performed in units of bits, which causes a lot of memory access. In general, memory access is one of the major factors that increases the power consumption of the system and limits the overall operating speed of the system. In particular, the above problems are very important considerations when implementing a mobile video terminal or a multimedia service. Therefore, it is necessary to develop a low power total zero information decoding technique and apparatus through memory access reduction.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 산술 연산을 통해 토탈 제로 정보를 복원하고, 산술 연산이 불가능한 경우에 기존 VLCT에 존재하는 부호어 에 대한 구조적 특징 분석을 통하여 생성된 새로운 복호화 테이블을 이용하여 토탈 제로 정보를 복원하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problem, the present invention restores the total zero information through arithmetic operations, and when the arithmetic operations are impossible, total zeros using the new decoding table generated through structural feature analysis of the codeword existing in the existing VLCT. Its purpose is to provide a method and apparatus for restoring information.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보(Total_Zeros) 복원 방법에 있어서, 제로가 아닌 계수들의 총수를 나타내는 난-제로 계수 수 정보(Tc)를 획득하는 단계; 상기 난-제로 계수 수 정보에 대응되는 부호어들과 토탈 제로 정보간의 관계가 간단한 경우에, 산술 연산을 통하여 상기 토탈 제로 정보를 계산하는 단계; 및 상기 난-제로 계수 수 정보에 대응되는 부호어들과 토탈 제로 정보간의 관계가 간단하지 않는 경우에, 상기 부호어들의 특성을 이용하여 만들어진 복호화 테이블을 이용하여 상기 토탈 제로 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 새로운 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보 복원 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for restoring total zero information based on a decoding table, the method comprising: obtaining non-zero coefficient number information (Tc) representing a total number of non-zero coefficients; Calculating the total zero information through an arithmetic operation when the relationship between the code words corresponding to the non-zero coefficient number information and the total zero information is simple; And when the relationship between the code words corresponding to the non-zero coefficient number information and the total zero information is not simple, acquiring the total zero information by using a decoding table generated by using the characteristics of the code words. It provides a total zero information recovery method based on a new decoding table comprising a.
상기 새로운 복호화 테이블은 기존 부호어를 포함하지 않고, 상기 토탈 제로 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.The new decoding table does not include the existing codeword, but includes the total zero information.
상기 부호어와 토탈 제로 정보간의 관계가 간단한 경우는 상기 난-제로 계수 수 정보가 1, 14 또는 15인 것을 특징으로 한다.If the relationship between the codeword and the total zero information is simple, the non-zero coefficient number information is 1, 14 or 15.
상기 토탈 제로 정보를 계산하는 단계는 상기 난-제로 계수 수 정보가 1인 경우에는 상기 난-제로 계수 수 정보에 대응하는 부호어들의 최초 비트 1 이전의 제로비트 개수 정보(Num_Z)를 구한 후에 1 비트의 나머지 비트 정보(iNFO)를 읽고, 상기 난-제로 계수 수 정보가 14 또는 15인 경우에는 2비트의 입력 비트열 정보(IN[1:0])를 읽는 단계; 및 상기 제로비트 개수 정보, 상기 나머지 비트 정보, 상기 입력 비트열 정보 중에서 상기 난-제로 계수 수 정보에 따라 필요한 정보를 이용하여 상기 산술 연산을 통해 상기 토탈 제로 정보를 계산하는 단계;를 포함하되, 상기 나머지 비트 정보는 상기 부호어들의 최초 비트 1 이후에 존재하는 비트를 나타내는 것을 특징으로 한다.The calculating of the total zero information may be performed after obtaining zero bit number information Num_Z before the
상기 토탈 제로 정보를 계산하는 단계는 상기 입력 비트열 정보 및 상기 제로비트 개수 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비트열 길이 정보(bit_rd_len)를 구한 후, 상기 비트열 길이 정보를 이용하여 입력 비트열 버퍼의 포인터를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The calculating of the total zero information may include obtaining bit string length information bit_rd_len using at least one of the input bit string information and the zero bit number information, and then using the bit string length information, And correcting the pointer.
토탈 제로 정보를 획득하는 단계는 상기 난-제로 계수 수 정보를 이용하여 제어 정보(i, j, k, m)를 획득하는 단계; 상기 제어 정보를 이용하여 상기 제로비트 개수 정보의 최대 가능 값(max_Z_len)을 구하는 단계; 상기 최대 가능 값만큼의 비트열에서 상기 제로비트 개수 정보를 구하는 단계; 상기 제로비트 개수 정보 및 상기 부호어들의 최초 비트 1 이후에 존재하는 나머지 비트를 나타내는 나머지 비트 정보 중 적어도 하나를 이용하여 복호화 테이블의 주소 정보(Add information)를 획득하는 단계; 및 상기 주소 정보를 이용하여 상기 복호화 테이블로부터 토탈 제로 정보를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 새로운 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보 복원 방법을 제공한다.Acquiring total zero information may include acquiring control information (i, j, k, m) using the non-zero coefficient number information; Obtaining a maximum possible value (max_Z_len) of the zero bit number information using the control information; Obtaining the zero bit number information from the bit string by the maximum possible value; Obtaining address information of the decoding table using at least one of the zero bit number information and the remaining bit information indicating the remaining bits present after the
토탈 제로 정보를 선택하는 단계는 상기 주소 정보를 이용하여 상기 복호화 테이블로부터 상위 4비트 토탈 제로 정보(U4)와 하위 4비트 토탈 제로 정보(L4)를 읽는 단계; 및 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보와 하위 4비트 토탈 제로 정보가 같지 않은 경우, 입력 비트열 버퍼로부터 1비트를 추가로 읽은 후에 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보(U4) 및 하위 4비트 토탈 제로 정보(L4) 중 하나를 선택하고, 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보와 하위 4비트 토탈 제로 정보가 같은 경우, 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보 또는 하위 4비트 토탈 제로 정보를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Selecting total zero information may include reading upper 4-bit total zero information (U4) and lower 4-bit total zero information (L4) from the decoding table using the address information; And when the upper 4 bits total zero information and the lower 4 bits total zero information are not the same, after additionally reading 1 bit from an input bit string buffer, the upper 4 bits total zero information U4 and lower 4 bits total zero information ( Selecting one of L4) and selecting the upper 4 bit total zero information or the lower 4 bit total zero information when the upper 4 bit total zero information and the lower 4 bit total zero information are the same. do.
상기 토탈 제로 정보를 획득하는 단계는 상기 제로비트 개수 정보를 이용하여 비트열 길이 정보(bit_rd_len)를 구한 후, 상기 비트열 길이 정보를 이용하여 입력 비트열 버퍼의 포인터를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The acquiring of the total zero information may further include obtaining bit string length information bit_rd_len using the zero bit number information, and then correcting a pointer of an input bit string buffer using the bit string length information. It is characterized by.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보 복원 장치에 있어서, 상기 난-제로 계수 수 정보를 이용하여 제어 정보(i, j, k, m)를 생성하고, 상기 제어 정보를 이용하여 상기 제로비트 개수 정보의 최대 가능 값을 생성하는 제어정보 및 최대가능값 생성부; 상기 최대 가능 값만큼의 비트열에서 상기 제로비트 개수 정보를 구하는 제로비트 개수 정보 획득부; 상기 제로비트 개수 정보 및 상기 부호어들의 최초 비트 1 이후에 존재하는 나머지 비트를 나타내는 나머지 비트 정보 중 적어도 하나를 이용하여 복호화 테이블 의 주소 정보(Add information)를 획득하는 주소정보 획득부; 및 상기 주소 정보를 이용하여 상기 복호화 테이블로부터 토탈 제로 정보를 선택하는 토탈 제로 정보 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보 복원 장치를 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention provides a total zero information recovery apparatus based on a decoding table, generating control information (i, j, k, m) by using the non-zero coefficient number information A control information and a maximum possible value generator for generating a maximum possible value of the zero bit number information using the control information; A zero bit number information obtaining unit for obtaining the zero bit number information from the bit string corresponding to the maximum possible value; An address information obtaining unit for obtaining address information of the decoding table using at least one of the zero bit number information and the remaining bit information indicating the remaining bits present after the
상기 토탈 제로 정보 복원 장치는 상기 부호어들의 특성을 이용하여 만들어진 새로운 복호화 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 주소 정보를 이용하여 상기 복호화 테이블을 저장하는 메모리로부터 상위 4비트 토탈 제로 정보와 하위 4비트 토탈 제로 정보를 읽는 것을 특징으로 하는 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보 복원 장치를 제공한다.The apparatus for restoring total zero information further includes a memory configured to store a new decryption table generated by using the characteristics of the codewords, and the upper four bits of total zero information and a lower order from a memory storing the decryption table by using the address information. The present invention provides a total zero information restoring apparatus based on a decoding table characterized by reading 4-bit total zero information.
상기 토탈 제로 복호화 장치는 상기 복호화 테이블을 저장하는 메모리로부터 읽은 상위 4비트 토탈 제로 정보와 하위 4비트 토탈 제로 정보를 비교하는 4비트 비교부를 더 포함하고, 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보와 하위 4비트 토탈 제로 정보가 같지 않은 경우, 입력 비트열 버퍼로부터 1비트를 추가로 읽은 후에 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보 및 하위 4비트 토탈 제로 정보 중 하나를 선택하고, 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보와 하위 4비트 토탈 제로 정보가 같은 경우, 상기 상위 4비트 토탈 제로 정보를 선택하는 것을 특징으로 한다.The total zero decoding apparatus further includes a 4-bit comparison unit configured to compare upper 4-bit total zero information and lower 4-bit total zero information read from a memory storing the decoding table, and the upper 4-bit total zero information and the lower 4 bits. If the total zero information is not the same, after one additional bit is read from the input bit string buffer, one of the upper four bits total zero information and the lower four bits total zero information is selected, and the upper four bits total zero information and the lower four are selected. When the bit total zero information is the same, the upper 4 bit total zero information is selected.
상기 토탈 제로 복원 장치는 상기 제로비트 개수 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비트열 길이 정보를 구하는 입력 비트열 계산부를 더 포함하고, 상기 비트열 길이 정보를 이용하여 입력 비트열 버퍼의 포인터를 보정하는 것을 특징으로 한다.The total zero recovery apparatus further includes an input bit string calculator that obtains bit string length information using at least one of the zero bit number information, and corrects a pointer of an input bit string buffer using the bit string length information. It features.
본 발명에 따른 새로운 복호화 테이블을 이용하여 토탈 제로 정보를 복원하는 방법 및 장치는 기존 방식과는 달리 토탈 제로 정보를 저장하는 효율적인 메모리 구조를 제공함으로써, 반복적인 메모리 엑세스를 감소시킨다. The method and apparatus for restoring total zero information using the new decryption table according to the present invention, unlike the conventional scheme, provide an efficient memory structure for storing total zero information, thereby reducing repetitive memory access.
구체적으로 본 발명에 따른 새로운 복호화 테이블을 이용하여 토탈 제로 정보를 복원하는 방법 및 장치는 기존 방식보다 약 80-90% 정도의 메모리 엑세스 감소를 가져와 시스템의 파워 소모를 감소시키는 동시에 시스템의 동작 속도를 증가시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서 제안된 메모리 구조는 불필요한 메모리의 증가를 가져오지 않는 효과가 있다. Specifically, the method and apparatus for restoring total zero information by using the new decryption table according to the present invention can reduce the power consumption of the system by reducing the memory access by about 80-90% compared to the conventional method, and at the same time increase the operating speed of the system. There is an increasing effect. In addition, the memory structure proposed in the present invention has an effect of not causing an unnecessary increase in memory.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우는 해당되는 발명의 상세한 설명 부분에서 그 의미를 기재하였으므로 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로 본 발명을 파악하여야 한다. The terminology used in the present invention is a general term that is currently widely used as possible, but in certain cases, the term is arbitrarily selected by the applicant, in which case the meaning of the term is described in the detailed description of the invention. It should be understood that the present invention in terms of terms other than these terms.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명이 상기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention that can specifically realize the above object, the present invention is not limited or limited by the above embodiments.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 난-제로 계수 수 값(Tc)에 따라 도 1의 테이블을 재구성한 테이블이다. 본 발명은 H.264/AVC에서 사용되는 VLCT를 예로하여 기술하나, 본 발명은 H.264/AVC에 한정되지 않고, 토탈 제로 정보를 복호화하는 모든 복원 장치 및 방법에 적용될 수 있다.2 is a table reconstructing the table of FIG. 1 according to a non-zero coefficient number value Tc according to an embodiment of the present invention. Although the present invention is described using the VLCT used in H.264 / AVC as an example, the present invention is not limited to H.264 / AVC, but may be applied to all decompression apparatuses and methods for decoding total zero information.
고속으로 토탈 제로 정보를 복원하기 위해서는 ⅰ) 메모리 엑세스를 가능한 한 산술 연산으로 대체하여야 하고, ⅱ) 산술 연산으로 대체가 불가능한 경우 메모리 엑세스를 감소시킬 수 있는 새로운 복호화 테이블 및 이를 효율적으로 저장하는 메모리 구조를 설계하여야 한다. In order to recover total zero information at high speed, i) memory access should be replaced by arithmetic operations as much as possible, and ii) new decryption tables that can reduce memory access when it is impossible to replace arithmetic operations, and memory structures that efficiently store them. Should be designed.
상기의 요구 조건들을 해결하기 위해서는 무엇보다도 도 1의 부호어 특성을 파악하는 것이 중요하다. 이를 위하여 본 발명은 최초 비트 1 이전에 존재하는 비트 0의 개수 정보(Num_Z)에 따라 도 1을 분석하고 재구성한다. 도 2는 Tc=1 내지 Tc=8에 대한 재구성 예를 보여준다. 도 1과 도 2를 참조할 때 다음의 특징들을 알 수 있다. In order to solve the above requirements, it is important to understand the codeword characteristics of FIG. 1. To this end, the present invention analyzes and reconstructs FIG. 1 according to the number information Num_Z of the
1) 토탈 제로 정보의 값은 0~15이므로 4비트로 표현 가능하다.1) Since total zero information is 0 ~ 15, it can be represented by 4 bits.
2) 제로비트 개수 정보(Num_Z) 값이 동일한 부호어는 최대 4개 존재한다.2) Up to four codewords having the same number of zero bits information (Num_Z) exist.
3) 최초 비트 1 이후에 존재하는 나머지 비트 정보(iNFO)는 최대 2비트이다.3) The remaining bit information (iNFO) present after the
4) 동일한 제로비트 개수 정보(Num_Z)를 지니는 부호어들은 나머지 비트 정보(iNFO)로 정확하게 구분된다.4) Codewords having the same number of zero bits information Num_Z are accurately classified into the remaining bit information iNFO.
5) Tc=1,14,15의 경우 토탈 제로 정보와 부호어간의 관계가 단순하다.5) For Tc = 1,14,15, the relationship between total zero information and codeword is simple.
이 같은 특성들은 토대로 본 발명에서는 기존의 복원 방식을 산술 연산을 기반으로 하는 복원 방법과 새로운 복호화 테이블을 기반으로 하는 복원 방법으로 분리한다. 이하에서, 산술 연산을 기반으로 하는 복원 방법과 새로운 복호화 테이블을 기반으로 하는 복원 방법에 관하여 구체적으로 기술한다.Based on these characteristics, the present invention divides an existing restoration method into a restoration method based on an arithmetic operation and a restoration method based on a new decoding table. Hereinafter, a restoration method based on an arithmetic operation and a restoration method based on a new decoding table will be described in detail.
1. 산술 연산 기반 복원 1. Arithmetic-based Restoration
Tc=1의 경우, 토탈 제로 정보는 제로비트 개수 정보와 나머지 비트 정보를 이용하여 수학식 1과 같이 산술적으로 계산될 수 있다. In the case of Tc = 1, the total zero information may be arithmetic calculated as in
도 2를 참조하면, 부호어(CW)가 1인 경우에는 제로비트 개수 정보는 제로이므로, 토탈 제로 정보는 제로가 된다. 부호어가 00011인 경우에는 제로비트 개수 정보가 3이고, 나머지 비트 정보가 1이므로, 토탈 제로 정보는 3*2-1 =5가 된다. 부호가 000000001인 경우에는 제로비트 개수 정보가 8이므로, 토탈 제로 정보는 8*2-1=15가 된다 .Referring to FIG. 2, when the codeword CW is 1, since the zero bit number information is zero, the total zero information is zero. When the codeword is 00011, since zero bit number information is 3 and the remaining bit information is 1, the total zero information is 3 * 2-1 = 5. When the code is 000000001, since the zero bit number information is 8, the total zero information is 8 * 2-1 = 15.
또한 Tc=14, 15인 경우에는 토탈 제로 정보는 입력 비트열 정보를 이용하여 수학식 2와 같이 산술적으로 계산될 수 있다.In addition, when Tc = 14, 15, the total zero information may be arithmetic calculated as in
여기서 IN[1:0]은 2비트로 구성되는 입력 비트열 정보를 나타낸다. 도 1을 참조하면, Tc가 15이고 부호어가 0인 경우, IN[1]=0이므로 토탈 제로 정보는 0이 되며, Tc가 15이고 부호어가 1인 경우, IN[1]=1이므로 토탈 제로 정보는 1이 된다. Tc가 14이고 부호어가 01인 경우, IN[1]=0, IN[0]=1이므로 토탈 제로 정보는 0*2+1*(1-0)=1이 되며, Tc가 14이고 부호어가 1인 경우, IN[1]=1이므로 토탈 제로 정보는 1*2+IN[0]*(1-1)=2가 된다. Here, IN [1: 0] represents input bit string information composed of two bits. Referring to FIG. 1, when Tc is 15 and the codeword is 0, the total zero information is 0 because IN [1] = 0, and when Tc is 15 and the codeword is 1, the total zero information is 0. The information is one. If Tc is 14 and the codeword is 01, then IN [1] = 0, IN [0] = 1, so the total zero information is 0 * 2 + 1 * (1-0) = 1, and Tc is 14 and the codeword is In the case of 1, since IN [1] = 1, the total zero information is 1 * 2 + IN [0] * (1-1) = 2.
그런데 수학식 1 및 수학식 2에서, 토탈 제로 정보의 계산에 사용되는 입력 비트열 정보의 길이는 고정적이지 않다. 즉, 경우에 따라 사용되는 비트열의 길이는 달라진다. 따라서 토탈 제로 정보 복원 후 수행되는 Run_Before 복원에 올바른 비트열이 사용되게 하기 위해서는 입력 비트열 버퍼의 포인터가 보정되어야 할 필요가 있다. 수학식 1과 수학식 2의 계산에 있어서 입력 비트열 버퍼로부터 읽어들인 비트열의 길이 정보(bit_rd_len)는 아래의 수학식 3을 이용하여 얻을 수 있다.In
Tc=15인 경우, 비트열 길이 정보는 항상 1이다. Tc=14인 경우, 입력 비트열 정보가 1, 즉 부호어가 1인 경우에만 비트열 길이 정보가 1이며, 다른 부호어의 경우에는 비트열 길이 정보가 2이다. Tc=1이고 제로비트 개수 정보가 0인 경우, 비트열 길이 정보는 0+1=1이다. Tc=1이고 제로비트 개 수 정보가 8인 경우, 비트열 길이 정보는 8+1=9이다. 나머지 경우는 각 부호어의 제로비트 개수 정보에 2를 더한 값이 비트열 길이 정보가 된다.When Tc = 15, the bit string length information is always one. When Tc = 14, the bit string length information is 1 only when the input bit string information is 1, that is, the code word is 1. In the case of other code words, the bit string length information is 2. When Tc = 1 and zero bit number information is 0, the bit string length information is 0 + 1 = 1. If Tc = 1 and the zero bit number information is 8, the bit string length information is 8 + 1 = 9. In other cases, bit string length information is obtained by adding 2 to the zero bit number information of each codeword.
수학식 1, 수학식 2, 및 수학식 3으로부터 산술 연산을 기반으로 하는 복원 방법은 아래와 같은 과정으로 수행된다.The reconstruction method based on arithmetic operations from
첫째,Tc=1이면, 제로비트 개수 정보를 구하고 1 비트의 나머지 비트 정보를 읽는다. Tc=14,15이면, 입력 비트열 정보(IN[1:0])를 읽는다.First, if Tc = 1, the zero bit number information is obtained and 1 bit Read the remaining bit information. If Tc = 14,15, the input bit string information IN [1: 0] is read.
둘째, 수학식 1과 수학식 2에 따라 토탈 제로 정보를 계산한다.Second, total zero information is calculated according to equations (1) and (2).
셋째, 수학식 3에 따라 비트열 길이 정보를 구하여 입력 비트열 버퍼의 포인트를 보정한다.Third, the bit string length information is obtained according to
상술한 바와 같이 산술 연산을 통해 토탈 제로 정보를 복원할 수 없는 경우에는 다음과 같이 새로운 복호화 테이블을 이용하여 토탈 제로 정보를 복원한다.As described above, if the total zero information cannot be restored through an arithmetic operation, the total zero information is restored using the new decoding table as follows.
2 새로운 복호화 테이블 기반 복원 2 new decrypted table-based restore
종래의 복원 방식에서, 도 1의 VLCT는 토탈 제로 정보와 Tc값에 의하여 생성된 주소 정보를 이용하여 해당 부호어를 메모리에 저장함으로써 구현된다. 그리고 이를 기초로 반복적인 메모리 엑세스를 통하여 입력 비트열과 일치하는 부호어를 구한 후, 이때 얻어진 주소 정보로부터 토탈 제로 정보를 복원한다. In the conventional reconstruction scheme, the VLCT of FIG. 1 is implemented by storing a corresponding codeword in a memory using total zero information and address information generated by a Tc value. Based on this, the codeword matching the input bit string is obtained through repetitive memory access, and then the total zero information is restored from the obtained address information.
그런데 상술한 1) 내지 4)의 부호어 특징들은 새로운 복호화 테이블 생성 및 그 메모리 구조 설계에 대한 아이디어를 제공한다. 먼저 동일한 제로비트 개수 정보를 지니는 부호어는 최대 4개 존재함으로 기본적으로 Tc와 제로비트 개수 정보를 이용하여 주소 정보를 생성할 수 있다. 또한, 2개의 토탈 제로 정보는 8비트로 표현된다. 따라서 동일한 제로비트 개수 정보를 지니는 2개의 토탈 제로 정보는 해 당 부호어의 LSB에 따라 상위 4비트(U4)와 하위 4비트(L4)의 위치에 저장할 수 있다. 이 같은 사실로부터 본 발명은 도 3과 같은 새로운 복호화 테이블을 저장하는 메모리 구조를 제안한다.However, the codeword features of 1) to 4) described above provide an idea of a new decoding table generation and its memory structure design. First, since there are at most four codewords having the same number of zero bits, address information may be generated using Tc and zero bits. In addition, two total zero information is represented by 8 bits. Therefore, two total zero information having the same number of zero bits can be stored in the positions of the upper 4 bits (U4) and the lower 4 bits (L4) according to the LSB of the codeword. From this fact, the present invention proposes a memory structure for storing a new decryption table as shown in FIG.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부호어들의 특성을 이용하여 생성된 새로운 복호화 테이블을 저장하는 메모리 구조이다. 상기 새로운 복호화 테이블은 기존의 부호어를 포함하지 않고, 토탈 제로 정보를 포함한다. 도 3에서 밑줄 친 Add 값은 Base Address (B_add)로서 아래의 수학식 4에 의하여 결정된다. 그리고 offset은 특정 Tc값에 속하는 부호어들에 대한 오프셋 Address로서 아래의 수학식 5와 같이 계산된다. 따라서 도 3의 Add는 B_add와 offset의 합으로 구해진다. 또한 밑줄로 표시된 중복 메모리와 2 Byte의 unused 메모리는 Add 계산의 편의를 위하여 의도적으로 삽입된 것이다. 이러한 잉여 메모리가 삽입되더라도 제안하는 메모리 구조의 메모리 량은 기존 메모리 구조의 메모리 량에 비하여 작다.3 is a memory structure for storing a new decoding table generated by using characteristics of codewords according to an embodiment of the present invention. The new decoding table does not include the existing codeword but includes total zero information. The underlined Add value in FIG. 3 is a base address (B_add), which is determined by
여기서, i, j, k, m은 각각의 Tc에 의하여 생성되는 제어 정보이다. 이하에서, 상기 새로운 복호화 테이블을 저장하는 메모리를 이용하여 토탈 제로 정보를 복원하는 방법은 구체적으로 기술한다.Here, i, j, k, m are control information generated by each Tc. Hereinafter, a method of restoring total zero information by using a memory for storing the new decoding table will be described in detail.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고속으로 토탈 제로 정보를 복원하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 먼저 종래의 VLCT로부터 토탈 제로 정보를 산술 연산을 통하여 계산할 수 있는지를 판단한다(S401). 만일 산술 연산을 통해 토탈 제로 정보를 계산 할 수 있다면, 제로비트 개수 정보, 나머지 비트 정보, 추가 입력 비트열 정보 중에서 Tc값에 따라 필요한 정보를 획득한다(S402). 그 다음에 수학식 1 또는 수학식 2를 이용하여 토탈 제로 정보를 계산한다(S403). 그 다음에 수학식 3을 이용하여 비트열 길이 정보를 구하고, 상기 비트열 길이 정보를 이용하여 입력 비트열 버퍼의 포인터를 보정한다(S404). 4 is a flowchart illustrating a method of restoring total zero information at high speed according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, it is first determined whether total zero information can be calculated from a conventional VLCT through an arithmetic operation (S401). If total zero information can be calculated through an arithmetic operation, necessary information is obtained according to a Tc value among zero bit number information, remaining bit information, and additional input bit string information (S402). Next, total zero information is calculated using
만일 산술 연산을 통하여 토탈 제로 정보를 계산할 수 없다면, 본 발명에 따른 새로운 복호화 테이블의 메모리 구조를 토대로 다음과 같이 토탈 제로 정보를 복원한다.If the total zero information cannot be calculated through an arithmetic operation, the total zero information is restored as follows based on the memory structure of the new decoding table according to the present invention.
첫째, 주어진 Tc에 대하여 제어 정보(i, j, k, m)를 구한다(S405).First, for a given Tc Control information (i, j, k, m) is obtained (S405).
둘째, 아래의 수학식 6을 이용하여 제로비트 개수 정보의 최대 가능 값 (Max_Z_len)을 구한다(S406).Second, the maximum possible value Max_Z_len of the zero bit number information is obtained using
셋째, 최대 가능 값만큼의 비트열에서 제로비트 개수 정보를 구한다(S407). Third, zero bit number information is obtained from a bit string corresponding to the maximum possible value (S407).
넷째, 수학식 4 및 수학식 5를 이용하여 주소 정보(Add)를 얻는다(S408).Fourth, address information Add is obtained using
다섯째, 새로운 복호화 테이블을 저장하는 메모리로부터 상위 4비트(U4)와 하위 4비트(L4)를 읽어온다(S409).Fifth, the upper 4 bits (U4) and the lower 4 bits (L4) are read from the memory for storing a new decoding table (S409).
여섯째, U4≠L4인 경우 입력 비트열 버퍼로부터 1 비트를 추가로 읽어서 U4와 L4중 하나를 선택하고, U4=L4인 경우 U4를 선택한다(410).Sixth, if U4 ≠ L4, one bit is additionally read from the input bit string buffer, and one of U4 and L4 is selected, and if U4 = L4, U4 is selected (410).
일곱째, 아래의 수학식 7과 같이 비트열 길이 정보를 생성하여 입력 비트열 버퍼의 포인터를 보정한다(404).Seventh, the bit string length information is generated as shown in
상기 수학식 7을 이용하여 비트열 길이 정보를 구하는 방법은 수학식 3을 참조하여 비트열 길이 정보를 구하는 방법과 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.Since the method for obtaining bit string length
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고속으로 토탈 제로 정보를 복원하는 장치를 도시한 것이다. 상기 복원 장치는 새로운 복호화 테이블을 이용한 토탈 제로 정보를 복원에 이용될 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 복원 장치는 제어정보 및 최대가능 값 생성부(502), 주소정보 계산부(503), 제로비트 개수 정보 획득부(504), 복호화 테이블 저장 메모리(506), 비트열 길이 계산부(507), 4비트 비교 부(508) 및 토탈 제로 정보 선택부(510)를 포함한다.5 illustrates an apparatus for restoring total zero information at high speed according to an embodiment of the present invention. The decompression device may be used to decompress total zero information using a new decoding table. Referring to FIG. 5, the decompression device includes a control information and a maximum
상기 제어정보 및 최대가능 값 생성부(502)는 Coeff_token 복원 장치로부터 입력받은 Tc값을 이용하여 제어 정보(i, j, k, m)를 생성하고, 수학식 6을 이용하여 제로비트 개수 정보의 최대 가능값을 생성한다. The control information and maximum possible
상기 제로비트 개수 정보 획득부(504)는 입력 비트열 버퍼(505)에 저장되어 있는 비트열로부터 최초 비트 1 이전에 존재하는 '0 '의 개수를 구한다. 이때, 상기 최대 가능값이 이용될 수 있다.The zero bit number
상기 주소정보 계산부(503)는 상기 제어 정보 및 최대 가능 값 생성부(502)에서 생성된 제어 정보와 수학식 4 및 수학식 5를 이용하여 주소 정보를 계산한다. 이때, 필요한 경우 입력 비트열 버퍼(505)로부터 입력 비트열 정보를 이용할 수 있다. 계산된 주소 정보를 이용하여 복호화 테이블 저장 메모리(506)로부터 상위 4비트(U4)와 하위 4비트(L4)를 읽는다. The
상기 토탈 제로 정보 선택부(510)는 상기 U4와 L4중 하나를 선택하는데, 만일 U4와 L4가 다르면 입력 비트열 버퍼 (505)로부터 1비트를 추가로 읽은 후에 U4와 L4 중 하나를 선택하고, U4와 L4가 동일하면 U4 또는 L4를 선택한다. The total zero
상기 비트열 길이 계산부(507)는 상기 제어 정보, 제로비트 개수 정보 및 수학식 7을 이용하여 비트열 길이 정보를 계산하고, 상기 비트열 길이 정보를 입력 비트열 버퍼(505)로 전송하여 입력 비트열 버퍼의 포인터를 보정한다. The bit
도 6a 및 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 새로운 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보 복원 방법에서의 메모리 엑세스 이득을 나타내는 그래프이다. 본 발명에서는 QCIF(Quarter CIF)와 CIF(Comm on Intermediate Format) 테스트 영상을 사용하여 본 발명에 따른 토탈 제로 복원 방법의 성능을 검증하였다. 이때 탐색 범위는 16으로 설정하였고 5장의 예측 프레임을 적용하였다. R-D 최적화 기법은 테스트 영상 압축에 적용되었다. 그 외 기타 실험 환경은 H.264/AVC Baseline 프로파일에서 권고하는 조건들을 기반으로 하였다. 6A and 6B are graphs showing memory access gains in a total zero information restoration method based on a new decoding table according to an embodiment of the present invention. In the present invention, the performance of the total zero reconstruction method according to the present invention was verified using QCIF (Quarter CIF) and CIF (Comm on Intermediate Format) test images. At this time, the search range is set to 16 and 5 prediction frames are applied. The R-D optimization technique was applied to test image compression. Other experimental environments were based on the conditions recommended in the H.264 / AVC Baseline profile.
도 6a 및 6b를 참조하면, 상기 검증은 foreman, news, silent 및 co ntainer 영상에 대하여 수행되었는데, 종래의 방법에 비해 메모리 엑세스 비율이 현저하게 감소됨을 알 수 있다. 도 6a 및 6b에서 MAG는 아래의 수학식 8과 같이 정의된다.6A and 6B, the verification was performed on foreman, news, silent, and conjugate images, and it can be seen that the memory access ratio is significantly reduced compared to the conventional method. 6A and 6B, MAG is defined as in
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from such description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .
도 1은 종래의 토탈 제로 구문 요소에 대한 가변길이 부호어 테이블.1 is a variable length codeword table for a conventional total zero syntax element.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 난-제로 계수 수 값에 따라 도 1의 테이블을 재구성한 테이블.2 is a table reconstructing the table of FIG. 1 according to a non-zero coefficient number value according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부호어들의 특성을 이용하여 생성된 복호화 테이블을 저장하는 메모리 구조로서 상,하위 4비트에 최종 복원할 토탈 제로값이 각각 저장되어 있는 메모리 구조.FIG. 3 is a memory structure for storing a decoding table generated using characteristics of codewords according to an embodiment of the present invention, in which a total zero value to be finally restored is stored in upper and lower 4 bits.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고속으로 토탈 제로 정보를 복호화하는 방법을 나타내는 흐름도.4 is a flowchart illustrating a method of decoding total zero information at high speed according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고속으로 토탈 제로 정보를 복호화하는 장치.5 is an apparatus for decoding total zero information at high speed according to an embodiment of the present invention.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 새로운 복호화 테이블을 기반으로 하는 토탈 제로 정보 복원 방법에서의 메모리 엑세스 이득을 나타내는 그래프.6A and 6B are graphs showing memory access gains in a total zero information restoration method based on a new decoding table according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
502. 제어정보 및 최대 가능값 생성부502. Control information and maximum possible value generator
503. 주소정보 계산부503. Address information calculation unit
504. 제로비트 개수 정보 획득부504. Zero bit number information acquisition unit
505. 입력 비트열 버퍼505. Input Bit String Buffer
506. 복호화 테이블 저장 메모리506. Decryption table storage memory
507. 입력 비트열 정보 계산부507. Input bit string information calculation unit
508. 4비트 비교부508. 4-bit comparison unit
510. 토탈 제로 정보 선택부510. Total Zero Information Selector
Claims (14)
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