KR20120055008A - 가변길이 부호화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변길이 부호화 방법에 관한 것으로서, 압축과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 각 데이터의 부호길이를 인덱싱한 부호길이 인덱스값을 통해 부호길이를 절단하여 압축코드를 생성함으로써 복원과정에서 데이터영역에 대해 병렬화가 가능하도록 함으로써 복원시간을 단축시킬 수 있다.

Description

가변길이 부호화 방법{VARIABLE LENGTH CODING METHOD}

본 발명은 가변길이 부호화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 각 데이터의 부호길이를 인덱싱한 부호길이 인덱스값을 통해 부호길이를 절단하여 압축코드를 생성함으로써 복원과정에서 작은 지연으로 데이터를 복원하고 데이터영역에 대해 병렬화가 가능하도록 하는 가변길이 부호화 방법에 관한 것이다.

멀티미디어 시대를 맞아 다양한 멀티미디어 응용에 필수적인 기술 요소 중 하나로서, 주어진 저장 및 전송 자원의 활용을 극대화할 수 있는 영상 압축 기술이 있다. 대표적 영상 압축 기술로는 MPEG-1/2/4 및 H.261/262/263,그리고 H.264 등이 있는데, 이들 중 가장 최근에 규격화된 H.264는 MPEG-2 영상 압축 기술에 비해 최대 2배 이상의 압축 효율을 제공할 수 있는 고성능 압축 표준으로, 2Mbps 이하의 비트율에서 디지털 텔레비전 수준의 고품질 비디오를 제공할 수 있어 3세대 무선 네트워크를 통한 비디오 스트리밍, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등의 포터블 멀티미디어 방송 및 네트워크 기반의 IP-TV(Internet Protocol-Television)와 같은 다양한 멀티미디어 응용분야에서 활용되고 있다.

이처럼 H.264 동영상 표준은 데이터의 효율적인 처리를 위해 다양하고 개선된 기능들을 지원하기 위해 이전 동영상 표준에 비해 복잡하고 많은 양의 연산을 필요로 한다.

화면 내 예측은 화면 간 예측과 함께 동영상 표준을 구성하는 주요 기능으로 어떤 화면과 유사한 화면을 해당 화면의 데이터만을 이용해 생성한 후 그 차분값만을 전송하여 정보량을 줄이는 역할을 한다. 또한 이전 프레임을 사용하는 화면 간 예측의 시간적 특성에 의한 에러 지연을 방지하는 역할도 수행한다.

한편, H.264와 같은 영상 압축 방식들은 압축 효율을 높이기 위해서 한 화면 내의 공간 내에서만 움직임을 예측하는 것이 아니라, 시간축 상에서 여러 화면의 공간에서 움직임을 예측한다.

이를 위해서는 먼저 압축된 영상을 복원하여 프레임 메모리에 저장하고 있다가, 필요할 때 원하는 지점의 데이터를 읽어 들여야 하는데, 이때의 프레임 메모리는 매우 큰 데이터 용량을 필요로 하므로 주로 SDRAM과 같은 외부 메모리로 구현된다.

그리고 H.264는 영상 압축 효율과 기능성을 높이기 위해서 가변블록 크기 움직임 보상, 1/4화소 정밀도 움직임 보상, 복수 참조화면 예측, 4x4변환, 격행 주사방식 영상 대응 등의 새로운 기술을 도입하였다. 그러나 이러한 기술들은 영상 압축률을 많이 향상시키는 대신 외부 메모리와의 통신 대역폭을 급격히 증가시켰다.

또한, 산업계에서는 점차 큰 해상도의 영상을 계속해서 추구하고 있기 때문에 이러한 외부메모리 통신 대역폭 문제는 더욱 심각해지고 있으며 Full HD급 영상에 있어서는 구현을 굉장히 어렵게 하는 중요한 요소로 부각되었다.

따라서, 이러한 프레임 메모리의 크기 및 대역폭 요구조건을 감소시키기 위해 메모리에 저장되는 데이터를 압축하고자하는 연구들이 프레임 메모리 재압축이라는 이름으로 많이 진행되고 있다.

위에서 설명한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

일반적으로 프레임 메모리 재압축에서 압축과정은 실제 데이터에 대한 예측과 엔트로피 부호화로 이루어지는데 실제 데이터의 양이 줄어드는 단계는 엔트로피 부호화 단계이며, 예측단계는 엔트로피 부호화의 효율을 높이기 위한 준비단계라고 할 수 있다.

이때 엔트로피 부호화는 보통 가변길이 부호화 방식인 허프만 부호화(Huffman Coding), 골룸-라이스 부호화(Golomb-Rice Coding), 산술 부호화(Arithmetic Coding) 등을 사용한다.

그러나 이러한 가변길이 부호화는 압축 효율이 높은 장점이 있지만 어떠한 부호를 복원하기 위해서는 선행하는 코드들이 모두 복원되어야만 해당 부호의 복원을 시작할 수 있기 때문에 복원 과정의 병렬화가 매우 어렵게 되고 따라서 복원시 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 압축과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 각 데이터의 부호길이를 인덱싱한 부호길이 인덱스를 통해 부호길이를 절단하여 압축코드를 생성함으로써 복원과정에서 데이터영역에 대해 병렬화가 가능하도록 함으로써 복원시간을 단축시킬 수 있도록 한 가변길이 부호화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 가변길이 부호화 방법은 압축과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 부호길이 인덱스값을 결정하는 단계; 및 부호길이 인덱스값을 기반으로 데이터영역에 대해 압축코드를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 부호길이 인덱스값을 결정하는 단계는 데이터영역에서 최대크기의 데이터 부호길이를 나타내기 위한 최소 비트폭으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 압축코드를 생성하는 단계는 데이터영역에 대해 부호길이 인덱스값과 각 데이터의 하위비트를 부호길이 인덱스값 만큼 절단한 부호를 결합하여 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 압축과정은 프레임 메모리 재압축 과정인 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 압축과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 각 데이터의 부호길이를 인덱싱한 부호길이 인덱스값을 통해 부호길이를 절단하여 압축코드를 생성함으로써 복원과정에서 데이터영역에 대해 병렬화가 가능하도록 함으로써 복원시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호화 방법에서 데이터영역의 예측과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호화 방법에서 부호길이 인덱스값에 의해 압축코드를 생성하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가변길이 부호화 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호화 방법에서 데이터영역의 예측과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호화 방법에서 부호길이 인덱스값에 의해 압축코드를 생성하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변길이 부호화 방법은 압축과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 부호길이 인덱스값을 결정하는 단계(S10) 및 압축코드를 생성하는 단계(S20)를 포함한다.

본 실시예에서는 구체적인 예측과정에 대한 설명은 생략하고 본 발명과 직접적으로 관련되는 부분에서부터 설명하며, 본 실시예에서 압축과정은 프레임 메모리 재압축 과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 엔트로피 부호화를 위한 가변길이 부호화 방법에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이 오리지널 데이터영역에서 최소값을 갖는 데이터를 기준값으로 설정하여 각 데이터와 비교함으로써 예측 데이터를 획득한다.

이와 같이 예측과정을 거치게 되면 예측 데이터는 대체로 0에 가까운 값들로 이루어지게 됨으로써 각 데이터를 나타내는 부호의 길이는 최소화될 수 있다.

이렇게 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 부호길이를 나타내는 부호길이 인덱스값을 결정한다(S10).

부호길이 인덱스값을 결정하기 위해 각 데이터의 부호길이에 대한 부호길이 인덱스를 저장한다.

그런다음 부호길이 인덱스 중 가장 큰 값으로 부호길이 인덱스값을 결정한다.

즉, 데이터영역에서 가장 큰 데이터의 부호길이를 나타내기 위한 최소 비트폭으로 부호길이 인덱스값이 결정함으로써 데이터영역의 각 데이터에 대해 정보손실 없이 부호길이 인덱스값에 의해 최소의 비트폭을 표현할 수 있게 된다.

이와 같이 부호길이 인덱스값이 결정되면 데이터영역에 대해 부호길이 인덱스값과 각 데이터의 하위비트를 부호길이 인덱스값 만큼 절단한 부호를 결합하여 압축코드를 생성한다(S20).

예를들어 도 3에 도시된 바와 같이 예측과정을 통해 획득한 4 x 4의 데이터영역에서 가장 큰 데이터의 부호길이는 '3'이므로, '3'을 표현하기 위한 최소의 비트폭은 '2'가 됨으로써 부호길이 인덱스값은 '010'이 된다.

따라서, 4 x 4의 데이터영역의 각 데이터들의 하위 2비트를 잘라내어 부호길이 인덱스와 결합함으로써 압축코드를 생성한다.

즉, 부호길이 인덱스인 3비트와 각각의 데이터를 나타내는 값의 하위 2비트씩으로 압축코드를 형성함으로써 128비트의 압축코드에 대해 35비트로 압축할 수 있다.

이와 같이 부호길이 인덱스값을 통해 압축코드를 형성함으로써 복원과정은 각 부호들을 부호길이 인덱스 만큼씩 잘라내기만 하면 되고, 이 과정은 모든 코드에 대해서 병렬화가 가능하므로 전체 복원과정시 1 cycle로 복원할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 가변길이 부호화 방법으로 가변길이 부호화의 병렬화를 가능하게 하여 복원 시간을 단축할 수 있도록 함으로써 큰 해상도의 이미지나 영상을 복원하기 위해 사용되는 프레임 메모리의 재압축에 적용하여 프레임 메모리의 크기 및 대역폭의 요구조건을 만족시킬 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 압축과정에서 예측과정을 통해 획득한 데이터영역에 대해 부호길이 인덱스값을 결정하는 단계; 및
   상기 부호길이 인덱스값을 기반으로 상기 데이터영역에 대해 압축코드를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 가변길이 부호화 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 부호길이 인덱스값을 결정하는 단계는 상기 데이터영역에서 최대크기의 데이터 부호길이를 나타내기 위한 최소 비트폭으로 결정하는 것을 특징으로 하는 가변길이 부호화 방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 압축코드를 생성하는 단계는 상기 데이터영역에 대해 상기 부호길이 인덱스값과 각 데이터의 하위비트를 부호길이 인덱스값 만큼 절단한 부호를 결합하여 생성하는 것을 특징으로 하는 가변길이 부호화 방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 압축과정은 프레임 메모리 재압축 과정인 것을 특징으로 하는 가변길이 부호화 방법.

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