KR950005665B1

KR950005665B1 - 고능률 부호화 장치

Info

Publication number: KR950005665B1
Application number: KR1019870008338A
Authority: KR
Inventors: 데쯔지로 곤도
Original assignee: 소니 가부시끼가이샤; 오오가 노리오
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1995-05-27
Also published as: EP0255289A2; KR880002395A; JP2540809B2; EP0255289A3; US4802005A; DE3788687D1; EP0255289B1; DE3788687T2; JPS6335093A

Abstract

내용 없음.

Description

고능률 부호화 장치

제1도는 본 발명의 한 실시예의 블럭도.

제2도는 수신측상의 구조를 도시한 블럭도.

제3, 4, 5 및 6도는 전송 및 수신측상의 전체동작을 설명하기 위한 개략도.

제7도는 부호화하기 위한 처리 유니트의 블럭을 설명하기 위한 개략도.

제8 및 9도는 블럭화 회로의 구조 및 동작의 실시도.

제10도는 이동 식별 회로의 한 실시예의 블럭도.

제11도는 서브 샘플링 동작을 설명하기 위한 개략도.

제12도는 엔코더의 구조를 도시한 블럭도.

제13도는 전송 데이터의 구조를 도시한 개략도.

제14도는 2차원 디코더의 구조를 도시한 블럭도.

제15도는 동적 영역 검출회로의 블럭도.

제16도는 가변길이 부호화를 설명하기 위한 개략도.

제17도는 평활 동작을 설명하기 위한 개략도.

제18도는 양자화의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입력 단자 2 : 블럭화 회로

3 : 이동 식별 회로 6 : 서브 샘플링 회로

13 : 2차원 엔코더 14 : 3차원 엔코더

15, 16 : 프레임화 회로 25 : 2차원 디코더

28 : 3차원 디코더

본 발명은 고능률 부호화 장치에 관한 것으로, 특히 디지털 비데오 신호와 같은 화상 데이터 전송의 경우의 주 데이터량과 비교되는 바와 같이 전송될 데이터량을 압축(compress)하기 위한 고능률 부호화 장치에 관한 것이다.

디지털 비데오 신호를 전송하는 데에 있어서, 샘플링 주파수를 감소시키도록 서브 샘플링에 의해 화상 소자를 축소(thin out)시키기 위한 방법은 주 데이터량과 비교되는 전송 데이터량을 압축하기 위한 방법으로서 공지되어 있다. 서브 샘플링을 위하여, 화상 데이터가 1/2로 축소되고, 보간에 이용된 서브 샘플링 점의 위치를 나타내기 위한(즉, 보간점 상하 및 그의 좌우측상에 위치한 샘플링 점에서의 데이터가 활용됨을 나타내기 위한) 서브 샘플링 점 및 플래그가 전송되는 일례가 제안되어 왔다.

본 출원인은, 1984년 일본국 특허원 제266407호의 명세서에 기술된 바와 같이 2차원 블럭내에 포함되는 복수 화상 소자의 최대치 및 최소치로 한정된 동적 영역을 확보함으로써 동적 영역에 적합한 부호화를 수행시키기 위한 고능률 부호화 장치를 제안했다. 또한, 1985년 일본국 특허원 제232789호의 명세서내에 기술된 바와 같이, 제각기 복수 프레임내에 포함된 영역의 화상 소자로 형성된 3차원 블럭에 관한 동적 영역에 적합한 부호화를 수행하는 고능률 부호화 장치가 제안되어 왔다.

더욱이, 양자화 상수에서 유발된 최대 왜율을 유지시키도록 동적 영역에 의한 비트수를 변화시키기 위한 가변길이 부호화 방법은 1985년 일본국 특허원 제268817호의 명세서내에 기술된 바와 같이 제안되어 왔다.

동적 영역에 적합한 상기 부호화 방법에 있어서, 블럭내의 모든 화상 소자 데이터는 항상 블럭 화상의 이동과 무관하게 부호화된다. 그러나, 화상 이동이 없을시에, 1985년 일본국 특허원 제247840호의 명세서에 기술된 바와 같이, 압축율은 블럭내의 한 프레임의 화상 소자 데이터만을 부호화에 의해, 즉 프레임 낙하처리에 의해 개선될 수 있다.

서브 샘플링을 이용한 샘플링 주파수를 감소시키기 위한 부호화 방법에 있어서, 축소된 화상 소자의 데이터는 수신측상에서 보간된다. 그러나, 시각적 양질의 요구되는 정지부에서 보간된 화상 소자 데이터는 매우 나쁘게 하는 결점을 갖는다. 더욱이, 충분한 압축율은 서브 샘플링 및 동적 영역 적응 부호만으로 성취될 수 없는 결점을 갖는다.

그래서, 본 발명의 한 목적은 수신측상의 정지 블럭내의 축소된 화상 소자 데이터를 보간할 수 있는 고능률 부호화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 3차원 블럭의 동적 영역에 적합한 부호화 방법과의 조합으로 압축율을 높일 수 있는 고능률 부호화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보다 적은 질저하의 화상 성질로 고압축율을 제공할 수 있는 고능률 부호화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 3차원 블럭의 동적 영역에 적합한 전술된 부호화 방법을 이용하고, 이동의 유무에 의하 프레임 낙하 처리를 수행하기 위한 고능률 부호화 장치와 조합하여, 수신측상에서 양호한 방식으로 화상을 재생시킬 뿐만 아니라 압축율을 높일 수 있는 고능률 부호화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 고능률 부호화 장치는, 시간적으로 연속적인 디지털 화상 신호의 각 n 프레임에 속하는 n 화상 소자로 구성되는 각 블럭의 이동을 식별하여, 식별 코드를 발생시키기 위한 이동 식별 회로와, 상기 각 블럭의 화상 소자수를 (1/m)으로 서브 샘플링하여, 상기 m 블럭에 관한 상기 서브 샘플링의 위상을 연속적으로 시프트시키기 위한 서브 샘플링 회로와 서브 샘플링 회로의 식별 코드 및 출력 데이터를 전송하기 위한 수단을 구비한다.

예를 들면, 디지털 비데오 신호의 한 블럭내의 프레임차의 절대치의 합산치는 임계치와 비교된다. 절대치의 합산치가 임계치보다 적을시에, 정지 블럭일 것으로 식별된다. 또한, 각 블럭의 화상 소자수는 (1/m), 예를 들어 1/2로 서브 샘플된다. 서브 샘플링의 위상은 두 블럭에 관해 연속적으로 시프트된다. 환원하면, i번째 블럭상의 서브 샘플링의 위상은 i+1번째 블럭상의 서브 샘플링의 위상을 가진 한 위상 소자를 시프트시킨다. 이동 식별 회로로부터의 식별 코드와 서브 샘플링 회로의 출력 데이터는 프레임화 회로에서 전송데이터로 변환된다. 코드로 도시된 정지 블록에서, 블럭내의 n 영역의 화상 소자의 평균치는 주 데이터 대신에 전송된다. 서브 샘플링을 가진 동적 영역 적응형 코드를 이용한 부호화 및 상기 프레임 낙하처리의 조합으로, 고압축율이 성취된다.

축소된 화상 소자가 수신측상에서 보간되는 경우에, 블럭내의 축소된 화상 소자는 상기 블럭이 시간에 연속인 정지 블럭일시에 두 블럭을 조합함으로써 이전 블럭의 화상 소자에 의해 보간된다.

따라서, 정지부에서의 재생된 화상의 성질은 주위 화상 소자에 의한 보간과 다르게 향상된다.

본 발명의 목적 및 특징은 첨부된 도면을 참조할시에 아래에 상세히 기술된 바로부터 명백해진다.

이하, 본 발명의 실시예는 도면을 참조로 하여 아래 순서로 기술된다.

a. 전송측의 구성

b. 수신측의 구성

c. 전송측 및 수신측의 데이터 처리 동작

d. 블럭 및 블럭화 회로

e. 이동 식별 회로

f. 서브 샘플링

g. 엔코더

h. 디코더

i. 동적 영역 검출 회로

j. 가변 길이 부호화

k. 변형예

[a. 전송측의 구성]

제1도의 전송측(비데오 테이프 레코더 경우의 기록측)의 전체 구성을 도시한 것이다. 한 샘플이 8비트 양자화되는 디지털 비데오 신호(휘도 신호)는 예를 들어 입력 단자(1)로 입력된다. 디지털 비데오 신호는 블럭화 회로(2)에 공급된다. 상기 회로(2)에서, 디지털 비데오 신호는 부호화 유니트인 각 블럭이 시간 방향에 연속될 신호로 변환된다. 블럭화 회로(2)의 출력 신호는 이동 식별 회로(3)로 입력된다. 상기 회로(3)는, 3차원 블럭(이 실시예에서는 6라인×6화상 소자×2프레임)의 각 프레임 영역사이의 같은 위치에서의 화상 소자 데이터로부터 정지 블럭, 준정지 및 이동 블럭을 식별하기 위한 2비트 식별 코드 SJ를 발생시키기 위한 회로이다. 정지 블럭에 관하여, 식별 코드 SJ는 (00)으로 되고, 약간 이동하는 준정지 블럭에서, 식별 코드 SJ는 (01)로 되며, 그리고 이동 블럭에서, 코드 SJ는 (11)로 된다.

블럭화 회로(2)에서의 입력 디지털 비데오 신호는 스위치 회로(4)의 한 입력 단자와, (이하 "IAVD"회로라 부르는)프레임간 평균치 형성 회로(5)에 공급된다. IAVD 회로(5)의 출력 신호는 스위치 회로(4)의 다른 입력 단자에 입력된다. 식별 코드 SJ가 (00) 및 (01)일 시에, 즉, 정지 블럭 및 준정지 블럭의 경우에, IAVD 회로(5)의 출력 신호는 선택적으로 스위치 회로(4)의 출력 단자에서 수신된다. (11)의 코드 SJ 경우에, 즉 이동 블럭의 경우에, 블럭화 회로(2)에서의 입력 디지털 비데오 신호는 스위치 회로(4)의 출력 단자로부터 선택적으로 인출된다.

IAVD 회로(5)는 블럭을 형성하는 두 영역간의 같은 위치에 있는 36개의 화상 소자의 평균치를 계산하여, 블럭의 화상 소자 데이터 대신에 36개의 소자의 평균치를 출력시키다. 그래서, IAVD 회로(5)의 출력 신호는 평균치가(6라인×6화상 소자)의 형태로 배열되는 2차원 블럭 구성을 갖는다. 스위치 회로(4)의 출력신호는 서브 샘플링 회로(6)에 공급된다.

서브 샘플림 회로(6)는 각 블럭의 화상 소자를 절반으로 줄이기 위한 샘플링을 수행한다. 주 주파수의 절반인 주파수를 가진 샘플링 펄스는 입력 단자(7)에 공급된다. 상기 샘플링 펄스와, 인버터(10)를 통해 반전된 샘플링 펄스는 스위치 회로(9)에서 선택된다. 스위치 회로(9)는 단자(11)로부터의 스위치 제어 펄스에 의해 3차원 블럭의 n 프레임(상기 실시예에서는 n=2)마다 스위치된다. 따라서, 화면상에서 동일 위치를 차지하고, 시간적으로 연속인 두 블럭의 패턴에 있어서, 서브 샘플링되는 화상 소자는 한 개의 화상 소자만큼 서로 어긋난다. 다시말하면, 샘플링 패턴은 상기 두 블럭사이에서 상보적이다.

서브 샘필링 회로(6)의 출력 신호는 스위치 회로(12)에 입력된다. 회로(12)는 스위치 회로(4)와 유사한 방식으로 식별 코드 SJ에 의해 제어된다. 스위치 회로(12)에 의해 선택된 준정지 블럭과 정지 블럭의 데이터는 2차원(2-D) 엔코더(13)에 공급되는 반면에, 스위치 회로(12)에 의해 선택된 이동 블럭의 데이터는 3차원(3-D) 엔코더(14)에 공급된다.

모든 블럭의 동적 영역에 적합한 가변 비트수와의 부호화는 2-D 엔코더(13) 및 30-D 엔코더(14)내에서 수행된다. 상기 엔코더(13 및 14)로부터, 모든 블럭의 동적 범위, DR, 최소 레벨 MIN 및 0 내지 5비트의 코드 신호 DT가 제공된다.

2-D엔코더(13) 및 3-D엔코더(14)의 출력 신호는 제각기 프레임화 회로(15 및 16)에 공급된다. 식별 코드 SJ는 위상 조정을 위한 지연 회로(17)을 통해 프레임화 회로(15 및 16)에 공급된다. 이런 실시예에 있어서, 코드 SJ, 코드 신호 DT, 동적 범위 DR 및 최소치 MIN가 전송된다. 이런 데이터는 상기 회로(15 및 16)내의 전송 데이터로 변환된다. 전송 데이터의 포맷에 따라, 식별 코드 SJ, 동적 영역 DR, 최소치 MIN 및 코드 신호 DT로 이루어지는 각 데이터부에 독립 에러 정정 코드를 인가하는 부호화는 각 에러 정정 코드의 패리티로 부가되어 전송하기 위해 수행된다. 또한 독립 에러 정정 코드의 부호화는 코드 신호 DT 이외에 각각의 식별 코드 SJ, 동적 영역 DR 및 최소값 MIN에 대해 수행된다. 더욱이, 공통 에러 정정 코드의 부호화는 패리티를 부가하여 식별 코드 SJ, 동적 영역 DR 및 최소치 MIN에 대해 수행될 수 있다. 프레임화 회로(15 및 16)의 출력신호는 OR 게이트(18)에 공급되며, 전송 데이터는 OR 게이트(18)의 출력 단자(19)에서 수신될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 전송 데이터는 시리얼 데이터형으로 전송(또는 기록 매체내에 기록)된다.

[b. 수신측의 구성]

제2도는 수신(또는 생략)측의 구성을 도시한 것이다. 입력 단자(21)로부터의 수신 데이터는 식별 코드 SJ가 분리되도록 식별 코드 분리 회로(22)에 공급된다. 식별 코드 SJ 이외의 부가된 데이터 및 코드 신호는 스위치 회로(23)로 공급된다. 코드 SJ는 회로(23)에 공급된다. 정지 블럭 및 준정지 블럭의 평균치 정보의 부가된 데이터 및 코드 신호는 스위치 회로(23)에 의해 분리된다. 평균치 정보는 프레임화 회로(24)에 공급된다. 스위치 회로(23)로부터 분리된 이동 블럭의 부가된 데이터 및 코드 신호는 프레임화 회로(27)에 공급된다. 코드 신호 DT 및 부가된 코드 DR 및 MIN는 프레임화 회로(24 및 27)에 의해 분리되어, 상기 회로내에서 에러 정정 처리가 쉽게 이루어진다. 상기 코드 신호 DT 및 부가된 코드는 제각기 2-D 디코더(25) 및 3-D 디코더(28)에 공급된다.

상기 디코더(25 및 28) 는 전송측의 엔코더(13 및 14)의 처리로 역 처리를 실행시킨다. 즉, 8비트의 최소레벨을 제거한 후의 데이터 DTI는 대표 레벨로서 재생된다. 상기 데이터는 주 화상 소자 데이터를 재생시키도록 8비트 최소치 MIN에 가산된다.

2-D 디코더(25)에서, 프레임 낙하처리가 이루어지는 정지 블럭 및 준정지 블럭의 디코드 출력이 발생된다. 2-D 디코더(25)의 출력 신호는 블럭 분리 회로(26)에 공급된다. 3-D 디코더(28)에서, 이동 블럭의 디코드된 출력이 발생된다. 3-D 디코더(28)의 출력 신호는 블럭 분리 회로(29)에 공급된다. 회로(26 및 29)의 출력 신호는 OR 게이트(30)에 공급된다. OR 게이트(30)의 출력 신호는 적응 보간 회로(31)에 공급된다. 회로(31)의 출력 신호는 출력 단자(32)에서 수신된다. 블럭 분리 회로(26 및 29)는 텔레비젼 신호의 주사와 유사한 순서로 블럭순서의 디코드된 데이터를 변환시키기 위한 회로이다.

적응 보간 회로(31)에서, 전송되지 않는 화상 소자 데이터는 보간된다. 회로(31)에서, 3개의 보간 시스템 중의 하나는 앞선 블럭의 식별 코드 SJ_i-1와 시간에 의한 현재 블럭의 식별 코드와의 관계에 의해 선택된다. 보간 시스템을 선택하기 위한 보간 제어 신호 SI는 디코더(34)에서 발생된다. 식별 코드 분리 회로(22)에서의 식별 코드 SJ(SJ_i)와, 메모리(33)로부터 시간에 의한 앞선 블럭의 식별 코드 SJ_i-1는 디코더(34)에 공급된다. 디코더(34)에서의 보간 제어 신호 SJ는 위상 조정을 위한 지연 회로(35)를 통해 블럭 분리 회로(36)에 공급된다.

제어 신호 SJ는 시간적으로 연속인 모든 6개의 화상 소자를 변화시키는 2비트의 코드이다. 적응 보간 회로(31)에서, 시간 방향 보간, 프레임내 보간 및 필드내 보간의 3개의 보간 시스템이 적합하게 선택된다. 시간 방향 보간은 공간 방향인 프레임내 보간 및 필드내 보간에 대향되어, 시간적으로 연속인 두 블럭의 두 화상 소자를 조합하기 위한 보간을 수행한다. 상기 시간 방향 보간에 있어서, 샘플링 패턴이 두 블럭사이에서 한 프레임만큼 시프트된다는 사실이 적절히 이용된다. 프레임내 보간은 동일 프레임내의 데이터를 이용한 보간이다. 예를 들면, 보간점의 상하 및 그의 좌우측에 위치되는 서브 샘플 데이터의 평균치만큼 보간이 이루어진다. 필드내 보간은 동일 필드내의 데이터를 이용한 보간이다. 예를 들면, 동일 라인상의 보간점의 좌우측에 위치된 서브 샘플 데이터의 평균치만큼 보간이 행해진다. 보간 시스템은 아래와 같은 보간제어 신호 SI에 의해 선택된다.

SI=00 : 시간 방향 보간

SI=10 : 프레임내 보간

SI=11 : 필드내 보간

전술된 바와 같이, 식별 코드 SJ는 아래와 같이 한정된다.

(정지 블럭 : SJ=00), (준정지 블럭 : SJ=01), (이동 블럭 : SJ=11)

디코더(34)에서, 보간 제어 신호 SI는 아래와 같이 앞선 블럭의 식별 코드 SJ_i-1과 현재 블럭의 식별 코드 SJ_i로부터 발생된다.

예를 들면, 현재 블럭이 정지 블럭이고, 앞선 블럭이 정지 블럭 또는 준정지 블럭인 경우에, (SI=00)는 시간 방향의 보간으로 설정된다. 현재 블럭이 이동 블럭인 경우에, (SI=11)는 앞선 블럭의 이동 식별과 무관하게 필드내 보간으로 설정된다.

[c. 전송측 및 수신측의 데이터 처리동작]

제3도는 전송측의 입력 단자(1)에 공급된 디지털 비데오 신호의 실시예이다. 설명을 간략하게 하기 위하여, 한 프레임 화면은 4개의 영역 A, B, C 및 D로 분류된다. 제3도에서, 시간에 대해 연속인 4개의 프레임이 도시되며, 두 프레임에 속하는 두 영역(A1, A2), (B1, B2)…(D3, D4)은 제각기 블럭을 형성한다. 또한, 제3도에서, 각 블럭에 관한 2비트 이동 식별 코드 SJ의 실시예가 도시된다. 예를 들면, (A1, A2)로 이루어진 블럭은 (SJ=00), 즉 정지 블럭이다. (B1, B2)로 이루어진 블럭은 (SJ=01), 즉 정지 블럭이다. 블럭(C1, C2)은 (SJ=00), 즉 정지 블럭이며, 블럭(D1, D2)은 (SJ=11), 즉 이동 블럭이다.

전송측에서, 동적 영역에 적합한 프레임 낙하 처리, 서브 샘플링 및 부호화가 수행된다. 영역 A, B, C 및 D에 대한 동적 영역에 적합한 부호화 처리를 통해 성취된 출력 데이터가 a, b, c 및 d로 표시될 경우, 전송측상의 부호화 데이터는 제4도에 도시된 바와 같다. 즉, 두 영역, 예를 들어 A1 및 A2의 프레임간 평균치(A1+A2)/2는 정지 영역 및 준정지 영역내에서 발생된다. 상기 프레임간 평균치는 (a1+a2)/2의 부호화 데이터를 제공하도록 2-D 엔코더(13)내에서 부호화된다. 또한, 이동 블럭의 영역, 예를 들어 D1 및 D2는 제각기 d1 및 d2로 부호화된다.

부호화된 데이터는 제5도에 도시된 디코드된 데이터가 OR 게이트(30)로부터 성취되도록 수신측상에서 디코드된다. 정지 블럭 및 준정지 블럭내에서, 두 영역의 평균치는 디코드된다. 이동 블럭에서, 각 영역의 화상 소자 데이터는 디코드된다. 제5도에 도시된 디코드 데이터는 서브 샘플링함으로써 1/2의 축소된 데이터를 포함하고, 축소된 화상 소자는 적응 보간 회로(31)에서 보간된다.

보간 방식은, 전술된 바와 같이 앞선 블럭의 식별 코드 SJ_i-1과 현재 블럭의 식별 코드 SJ_i에 의해 발생된 보간 제어 신호에 의해 한정된다. 8개의 영역 A3, B3…4C, D4로 형성된 4개의 블럭이 현재 블럭인 경우, 제5도에서 언급한 디코드된 데이터에 대응하는 보간 제어 신호 SI는 제6도에 도시된 바와 같이 발생된다. 예를 들면, (A3+A4)/2의 영역은 시간 방향의 보간으로 (SJ_i-1=00)(SJ_i=00)로부터 (SI=00)로 된다. D3 및 D4의 영역은 필드내 보간으로 (SJ_i-1=11), (SJ_i=11)로부터 (SI=11)로 된다.

[d. 블럭 및 블럭화 회로]

제7도에서, 부호화를 위한 유니트인 블럭이 기술된다. 실시예에서, 3차원 블럭은 제각기 시간에 대해 연속인 두 프레임에 속하는 2차원 영역 A_n및 A_n+1에 의해 구성된다. 제3도에서, 실선은 기수 필드의 라인을 도시하는 반면에, 점선은 우수 필드의 라인을 도시한 것이다. 각 프레임의 6라인내에 포함된 6개의 화상 소자는 제각기 영역 A_n및 A_n+1(6라인×6화상 소자)을 구성한다. 그래서, 한 블럭은 (6×6×2=72) 화상 소자로 이루어진다.

제8도는 전술된 블럭화 회로(2)의 구성의 한 실시예를 도시한 것이다. 프레임 메모리(42)는 입력 단자(41)에 접속된다. 현재 프레임의 화상 소자 데이터는 주사 변환 회로(43)에 공급되고, 앞선 프레임의 화상소자 데이터는 주사 변환 회로(44)에 공급된다. 회로(43 및 44)의 각 출력 신호는 지연 회로 및 스위치 회로로 구성된 합성 회로(45)에 공급된다. 블럭순서로 변환된 디지털 비데오 신호는 상기 회로(45)의 출력단자(46)에서 발생한다.

간략하게 하기 위하여, 한 프레임의 화면이 4개로 분류되는 경우에, 앞선 프레임은 제9a도에 도시된 바와 같이 영역 A1, B1, C1 및 D1으로 분류된다. 현재 프레임은 영역 A2, B2, C2 및 D2로 분류된다. 주사 변환 회로(43)는 제9b도에 도시된 바와 같이 한 프레임내의 데이터 순서를 블럭의 모든 영역의 순서로 변환시킨다. 다른 주사 변환 회로(44)는 유사한 방식으로 제9c도에 도시된 바와 같이 한 프레임내의 데이터 순서를 블럭의 모든 영역의 순서로 변환시킨다.

합성 회로(45)의 출력 단자(46)에서, 제각기 두 연속 프레임내에 포함된 4개의 영역의 화상 소자 데이터는 블럭 순서로 변환된 출력 데이터로서 성취된다.

[e. 이동 식별 회로]

제10도는 이동 식별 회로(3)의 실시예이다. 제10도에서, 47 및 48은 제각기 시간적으로 연속인 한 블럭의 두 프레임에 속하는 영역 An 및 A_n+1의 화상 데이터에 대한 입력 단자이다. 입력 데이터는 블럭마다 병렬로 블럭화 회로(2)의 출력 데이터를 배열함으로써 발생된다. 임계치 데이터 THa 및 THb는 제각기 단자(49a 및 49b)에 공급되고, 리세트 펄스 PR는 단자(50)에 공급된다. 임계치 THb는 임계치 THa보다 더크다. 영역 An 및 영역 A_n+1사이의 대응위치의 화상 소자의 레벨차(프레임차)의 절대치는 가산기(51) 및 절대치 형성회로(52)에 의해 발생된다. 프레임차의 절대치는 합산 회로(53)에 공급된다. 합산 회로(53)의 출력 신호는 비교기(54a 및 54b)에 공급된다. 한 블럭에 관한 프레임차의 절대치의 합산치는 비교기(54a)에서 임계치 데이터와 비교된다. 게다가, 상기 합산치는 비교기(54b)에 의해 임계치 THb와 비교된다. 프레임 차의 절대치의 합산치와 임계치 데이터(THa 및 THb) 사이의 각 레벨 관계에 대응하는 2진 비교 출력은 엔코더(55)에 공급된다. 프레임 차의 절대치의 합산치가 임계치 데이터 THa와 같거나 작을시에, 엔코더(55)는 양자사이에 변화가 없거나 정지 블럭이 있음을 결정한다. 또한, 프레임차의 절대치의 합산치가 임계치 데이터 THa를 초과하고, 임계치 데이터 THb와 같거나 작을시에, 준정지 블럭으로 결정된다. 더욱이, 합산치가 임계치 데이터 THa 및 THb보다 클 경우, 이동 블럭으로 결정된다. 매 블럭의 리세트 펄스 PR는 엔코더(55)에 공급된다. 엔코더(55)의 2비트 출력은 식별 코드 SJ로서 출력 단자(56)에서 수신된다.

(SJ=00) 또는 (SJ=01)의 경우, 블럭내의 영역 An 및 A_n+1의 화면이 거의 동일하므로, 양자의 평균치만 또는 (An+A_n+1)/2가 2-D 엔코더(13)에 의해 부호화된다. 따라서, 두 영역중의 한 영역은 프레임 낙하된다. (SJ=11)의 경우, 두 영역 An 및 A_n+1의 양자내에 포함된 화상 소자는 3-D 엔코더(14)에 의해 부호화 된다.

전술된 바와 같이, 블럭마다 정지부인 유무를 결정함으로써, 화면의 큰 부분을 차지하는 정지부의 코드 신호 전송율은 데이터 압축율을 크게 증진시키도록 감소될 수 있다.

두 프레임간의 프레임차의 절대치의 최대치가 임계치와 같거나 작은 여부를 결정하는 다른 구성은 이동 식별 회로(3)로서 이용될 수 있다.

[f. 서브 샘플링]

서브 샘플링 회로(6)의 서브 샘플링은 제11도에 도시된 바와 같이 수행됨으로써, (i-1)번째 블럭의 샘플링 패턴과 i번째 블럭의 샘플링 패턴은 서로 상보적이다. 적응 보간 회로(31)내의 전술된 시간 방향 보간은 상보 샘플링 패턴을 합성함으로써 이루어진다. (i-1)번째 블럭 및 i번째 블럭의 양자가 정지 블럭인 경우, 블럭이 동일 화면이므로 양호한 재생 화면은 양자를 중첩으로 합성함으로써만 이루어질 수 있다.

[g. 엔코더]

2-D 엔코더(13) 및 3-D 엔코더(14)의 양자는 동적 영역 DR에 적합한 가변 길이 부호화를 수행한다.

엔코더(13 및 14)는 한 블럭내에 포함된 화상 소자수의 차가 있는 경우를 제외하고는 동일한 구성을 갖는다. 제12도는 3-D 엔코더(14)로서 가용한 엔코더의 실시예를 도시한 것이다.

제12도에서, 한 블럭의 화상 소자 데이터 PD가 동적 영역 검출 회로(62)에 공급됨으로써, 블럭의 동적범위 DR 및 최소치 MIN가 검출될 수 있다. 최소치 MIN는 최소치를 제거한 후에 데이터 PDI를 발생시키도록 감산기(61)에서의 각 화상 소자 데이터로부터 감산된다. 데이터 PDI 및 동적 범위 DR는 양자화 회로(63)에 공급된다. 압축 비트수의 코드 신호 DT는 회로(63)로부터 수신된다. 동적 영역 DR, 최소치 MIN 및 코드 신호 DT는 프레임화 회로(16)에 공급된다. 프레임화 회로(16)에서, 식별 코드 SJ, 동적 영역 DR, 최소치 MIN 및 코드 신호 DT는 제13도에 도시된 바와 같은 시리얼 데이터로 변환된다.

3-D 엔코더(13)는 제12도에 도시된 전술된 엔코더와 같은 구성을 가지며, 평균치 데이터는 전술된 IAVD 회로(5)로부터의 입력 데이터로서 주어진다.

양자화 회로(63)는 예를 들어 ROM으로 구성된다. 최소치를 제거한 후에 화상 소자 데이터 PDI(8비트)를 압축 비트수로 변환시키기 위한 데이터 변환 테이블은 ROM내에 저장된다. ROM내에서, 데이터 변환 데이블은 동적 영역 DR의 크기에 의해 선택되며, 5비트의 코드 신호 DT는 판독 출력으로서 수신된다. 코드 신호 DT의 비트수는 0 내지 5비트의 범위내에서 변한다. 따라서, ROM으로부터의 코드 출력의 유효 비트 길이가 변한다. 유효 비트는 프레임화 회로(15 및 16)에서 선택된다.

[h. 디코더]

2-D 디코더(25) 및 3-D 디코더(28)는 엔코더(13 및 14)에 대해 역 처리하기 위한 회로이다. 제14도는 디코더(25)에 대한 일례의 구성을 도시한 것이다. 이전의 스테이지에서 프레임화 회로(24)로부터의 코드 신호 DT 및 동적 영역 DR은 디코딩 회로(64)에 공급된다. 상기 회로(64)는 예를 들어 ROM으로 구성되며, 최소치를 제거한 후에 평균치 데이터에 대응하는 디코딩 레벨의 데이터는 성취된다. 이런 데이터는 가산 회로(65)에 공급되어 최소치 MIN에 가산된다. 따라서, 평균치 데이터에 대응하는 디코딩 레벨의 신호는 발생된다.

프레임 낙하에 의한 압축이 정지 블럭의 경우내에서 행해지므로, 가산 회로(65)의 출력 신호는 전송이 생략되는 영역의 평균치 데이터가 메모리(66)에서 수신될 수 있도록 메모리(66)내로 기록된다.

3-D 디코더(28)는 2-D 디코더(25)와 같은 구성을 가진다. 그러나, 이동 블럭의 경우에, 각 영역의 화상 소자 데이터는 모두 디코드되며, 메모리를 제공할 필요가 없다.

[i. 동적 영역 검출 회로]

제15도는 2-D 엔코더(13) 및 3-D 엔코더(14)내에 제공된 동적 영역 검출 회로(62)의 구성의 일례를 도시한 것이다. 제15도에서, 매블럭의 부호화에 필요한 영역의 화상 소자 데이터는 전술된 블럭화 회로(2)로 부터의 입력 단자(71)에 연속적으로 공급된다. 입력 단자(71)에서의 화상 소자 데이터는 선택기(72) 및 선택기(73)에 공급된다. 한 선택기(72)는 입력 디지털 비데오 신호의 화상 소자 데이터와 래치(74)의 출력 데이터 사이에서의 출력으로서 보다 큰 레벨을 선택한다. 다른 선택기(73)는 입력 디지털 비데오 신호의 화상소자 데이터와 래치(75)의 출력 데이터 사이에서의 출력으로서 보다 작은 레벨을 선택한다.

선택기(72)의 출력 데이터는 감산기(76)에 공급되어, 래치(74)내로 취해진다. 선택기(73)의 출력 데이터는 감산기(76) 및 래치(78)에 공급되어, 래치(75)내로 취해진다. 래치 펄스는 제어 유니트(79)로부터 래치(74 및 75)에 공급된다. 입력 디지털 비데오 신호와 동기인 샘플링 클럭과 같은 타이밍 신호는 단자(80)로부터 제어 유니트(79)에 공급된다. 제어 유니트(79)는 예정된 시간에서 래치 펄스를 래치(74 및 75)와 래치(77 및 78)에 공급한다. 래치(74 및 75)의 내용은 초기에 각 블럭의 개시에서 설정된다. 모든 '0'데이터가 초기에 래치(74)에서 설정되는 반면에, 모든 '1'데이터는 초기에 래치(75)에서 설정된다. 연속적으로 공급되는 동일 블럭의 화상 소자 데이터중의 최대 레벨은 래치(74)내에 저장된다. 연속적으로 공급되는 동일 블럭의 화상 소자 데이터중의 최소 레벨은 래치(75)내에 저장된다.

최대 레벨과 최소 레벨 검출이 한 블럭에 대해 종료됨과 동시에, 블럭의 최대 레벨은 선택기(72)의 출력에서 발생하는 반면에, 블럭의 최소치는 선택기(73)의 출력에서 발생한다. 한 블럭의 검출의 종료에 응답하여, 래치(74 및 75)가 초기에 설정된다.

감산기(76)의 출력에서, 선택기(72)로부터의 최대 레벨 MAX과, 선택기(73)로부터의 최소 레벨 MIN에 의해 감산되는 각 블럭의 동적 영역이 성취된다. 상기 동적 영역 DR 및 최소 레벨 MIN은 제각기 제어 유니트(79)로부터의 래치 펄스에 의해 래치(77 및 78)에서 래치된다. 각 블럭의 동적 범위 DR는 래치(77)의 출력 단자(81)에서 성취되고, 래치(78)의 출력 단자(82)에서 최소치 MIN가 성취된다.

[j. 가변 길이 부호화]

제16도는 전술된 양자화 회로(63)에서 형성된 동적 영역에 적합한 가변 비트수의 부호화를 설명하기 위한 것이다. 이런 부호화는 최소치를 제거한 후에 화상 소자를 대표 레벨로 변환시키기 위한 처리이다. 상기 양자화에서 발생한 양자화 왜곡의 허용가능한 최대치(최대 왜율이라 부름)는 예정치, 예를 들어 4로 된다.

제16a도는 (최대치 MAX와 최소치 MIN의 차인) 8의 동적 영역의 경우를 도시한 것이다. (DR=8)의 경우에, 중심 레벨 4는 (최대 왜율 E=4)을 만들도록 대표 레벨 L0로 위치된다. 즉, (0

DR

9)의 경우에, 동적 영역의 중심 레벨은 대표 레벨로 한정되며, 양자화 데이터를 전송할 필요가 없다. 따라서, 필요한 비트길이 Nb는 0이다. 수신측상에서, 대표레벨 L0을 디코드 값으로 되게하기 위한 디코딩은 블럭의 동적 영역 DR과 최소치 MIN에 의해 행해진다.

제16b도는 (DR=17)의 경우를 나타낸 것이며, 대표 레벨은 제각기(L0=4), (11=13)로서 정해지는데, 최대 왜율 E은 4이다. 두 대표 레벨 L0 및 Li이 있기 때문에, (Nb=1)가 설정된다. (9

DR

17)의 경우에, (Nb=1)이 설정된다. 최대 왜율 E은 동적 영역 DR이 좁게될 시에 작아진다.

제16c도는 (DR=35)의 경우를 나타낸 것으로서, 대표 레벨은 제각기(L0=4), (L1=13), (L2=22), (L3=31)로서 정해지며, (E4=4)가 설정된다. 4개의 대표 레벨 L0 내지 L3이 있으므로, (Nb=2)가 된다. (18

DR

35)의 경우에, (Nb=2)가 정해진다.

(36

DR

71)의 경우에, 8개의 대표 레벨(L0 내지 L7)이 이용된다. 제16d도는 (DR=71)의 경우를 나타낸 것으로서, 대표 레벨은 제각기(L0=4), (L1=13), (L2=22), (L3=31), (L4=40), (L5=49), (L6=58), (L7=67)로 정해진다. 8개의 대표 레벨 L0 내지 L7을 서로 구별하기 위하여, (Nb=3)가 정해진다.

(72

DR

143)의 경우에, 16개의 대표 레벨(L0 내지 L15)이 이용된다. 제16e도는 (DR=143)의 경우를 나타낸 것으로서, 대표 레벨은(L8=86), (L9=35), (L10=94), (L11=103), (L12=112), (L13=121), (L14=130), (L15=139)로 정해진다(L0 내지 L7은 전술된 값과 같다). 16개의 대표 레벨(L0 내지 L15)을 구별하기 위하여, (Nb=4)가 정해진다.

(144

DR

287)의 경우에, 32개의 대표 레벨(L0 내지 L31)이 사용된다. 제16f도는 (DR=287)의 경우를 나타낸 것으로서, 대표 레벨은(L16=148), (L17=157), (L18=166), (L19-175)…(L27=247), (L28=256), (L29=265), (L30=274)로 정해진다(L0 내지 L15)는 전술된 값과 같다). 32개의 대표 레벨을 서로 구별하기 위하여, (Nb=5)가 정해진다. 사실상, 입력 화상 소자 데이터는 8비트로 양자화되기 때문에, 동적 영역 DR의 최대치는 대표 레벨(L 28 내지 L31)로의 양자화가 수행되지 않도록 255로 된다.

한 블럭내의 텔레비젼 신호가 시간 방향과 수평 및 수직 방향의 2차원 방향의 3차원 상호 관계를 갖기 때문에 동일 블럭내에 포함된 화상 소자 데이터의 레벨 변화 진폭은 정지부에서는 작다. 따라서, 블럭 내의 화상 소자 데이터에 의해 공유된 최소 레벨 MIN을 제거한 후에 데이터 DIT의 동적 영역이 주 양자화 비트수보다 적은 양자화 비트수로 양자화될 시에, 양자화 왜율이 거의 발생하지 않는다. 양자화 비트수를 감소시킴으로써, 데이터 전송 대역은 주 대역보다 더 작게될 수 있다.

[k. 변형예]

본 발명에서, 서브 샘플링율은 1/2로 제한되지 않고, 1/3과 같거나 더 클 수 있다. 예를 들면, 1/3의 서브 샘플링에서, 서브 샘플링점은 시간적으로 연속인 3개의 블럭을 통해 한 화상 소자만큼 시프트 된다.

또한, 화면의 한 블럭에 주목될 시에, 정지 블럭을 형성하는 두 영역중의 제1영역의 화상 데이터내로 이전의 블럭의 화상 데이터를 포함시키기 위한 평활화 처리가 적응 보간 회로(31)에서 수행될 수 있다. 즉, 앞선 블럭의 영역 A 2이 제17도에 도시된 바와 같이 프레임간 평균치의 영역(A3+A4)/2으로 이동될 시에, 상기 영역의 데이터와, 앞선 블럭의 영역의 데이터의 평균치(2A2+A3+A4)/4는 (A3+A4)/2의 데이터 대신에 사용된다. 마찬가지로, 앞선 블럭과 경계로 위치한 다음 블럭의 데이터(A5+A6)/2 대신에, (A3+A4+A5+A6)/4가 이용된다.

앞선 블럭 및 현재 블럭의 화상 정보가 혼합되는 화면이 전술된 평활화 처리를 통해 시간적으로 연속인 서로 다른 블럭사이에서 발생하므로, 화면내의 물체의 이동이 불연속인 저키니스(jerkiness)가 감소된다.

더욱이, 본 발명은 가변 길이 부호화 장치에 적용될 뿐만아니라 고정된 길이 부호화 장치에도 적용된다. 고정된 길이 부호화 시스템에 있어서, 매 블럭의 동적 영역 DR은 양자화 비트수에 의해 한정된 개수의 레벨 범위로 분할되어, 최소치를 제거한 후의 데이터가 속하는 레벨 범위에 대응하는 예정된 비트수의 코드 신호가 발생된다.

한 실시예에 있어서, 동적 영역의 분할로 성취된 각 영역의 중앙치 L0, L1, L2, L3는 제16도에 도시된 바와 같이 디코딩 시간에서의 값으로서 사용된다. 이런 부호화 방법은 양자화 왜율을 작게할 수 있다.

한편, 제각기 최소 레벨 MIN 및 최대 레벨 MIN의 레벨을 가진 많은 화상 소자 데이터가 반드시 한 블럭내에 제공된다. 이런 이유로, 에러 없는 많은 코드 신호를 제공하기 위하여, 동적 영역 DR은 제18도에 도시된 바와 같이(2_m-1)로 분활되어(여기서 m은 양자화 비트수임), 대표 최소 레벨 L0로서의 레벨 MIN과, 대표 최대 레벨 L3로서의 최대 레벨 MAX을 정한다. 제18도의 실시예는 2비트의 양자화 비트수의 경우를 나타낸 것이다.

전술한 바에 있어서, 코드 신호 DT, 동적 영역 DR, 최소치 MIN 및 식별 코드 SJ가 전송된다. 그러나, 최대치 MAX, 양자화 단계 또는 최대 왜율은 동적 영역 DR에 대신에 가산된 코드로서 전송될 수 있다.

또한, 한 블럭의 데이터는 프레임 메모리의 합성 회로, 라인 지연 회로 및 샘플 지연 회로에 의해 동시에 수신될 수 있다.

게다가, 3차원 블럭은 두 프레임으로 제한되지 않고 세 프레임 이상의 n프레임 데이터로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 서브 샘플링 위상은 1/m 서브 샘플링으로 전송된 데이터의 서브 샘플링 주파수의 감소이외에 m 블럭 주기내에서 시프트 된다. 따라서, 시각적으로 현저하게 열화되는 정지 블럭의 보간은 양호한 방식으로 간단히 수행될 수 있으며, 양질의 디코드된 화면이 성취될 수 있다.

본 발명에 대한 여러 견지가 상기 실시예로 기술되었지만, 본 분야의 숙련자는 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 다양하게 변형될 수 있다.

Claims

3차원 그룹의 화상 소자를 나타내는 디지털 비데오 데이터의 블럭으로 구성된 포맷내의 디지털 비데오 데이터를 부호화하여, 비데오 데이터를 압축하기 위한 고능률 부호화 장치에 있어서, 식별 코드를 발생시키도록 각 블럭내의 이동을 식별하기 위한 이동 식별 수단, 상기 각 블럭내의 화상 소자수를 화상 소자의 원래의 수의 1/n로 감소시키도록 디지털 비데오 데이터의 상기 각 블럭을 서브 샘플링하는데, 서브 샘플링 수단에 의한 n시간 연속 블럭의 서브 샘플링 위상이 연속적으로 시프트되는 서브 샘플링 수단 및, 상기 식별 코드 및 상기 서브 샘플링 수단의 출력을 전송하기 위한 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고능률 부호화 장치.
3차원 그룹의 화상 소자를 나타내는 디지털 비데오 데이터의 블럭으로 구성된 포맷내의 디지털 비데오 데이터를 부호화하여, 비데오 데이터를 압축하기 위한 고능률 부호화 장치에 의해 전송된 데이터를 디코딩 하기 위한 디코딩 장치로서, 상기 부호화 장치는 각 블럭내의 이동을 식별하여, 식별 코드를 발생시키기 위한 이동 식별 코드, 화상 소자수를 화상 소자의 원래의 수의 1/n로 감소시키도록 디지털 비데오 데이터의 상기 각 블럭을 서브 샘플링하는데, 서브 샘플링 수단에 의한 n시간 연속 블럭의 서브 샘플링 위상이 연속적으로 시프트되는 서브 샘플링 수단 및, 상기 식별 코드 및 상기 서브 샘플링 수단의 출력을 전송하기 위한 전송 수단을 갖는 디코딩 장치에 있어서, 상기 서브 샘플된 데이터로부터 상기 식별 코드를 분리시키기 위한 식별 코드 분리 수단 및, 실제로 전송된 데이터로부터 축소 데이터를 보간 하기 위한 적응 보간 수단을 구비하는데, 상기 보간 수단의 동작은 상기 식별 코드에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 디코딩 장치.
다수의 화상 소자를 나타내는 디지털 데이터의 블럭으로 구성된 포맷내의 디지털 비데오 데이터를 부호화하여, 비데오 데이터를 압축하기 위한 고능률 부호화 장치에 있어서, 화상 소자수를 화상 소자의 원래의 수의 1/n로 감소시키도록 상기 디지털 비데오 데이터를 서브 샘플링하기 위한 서브 샘플링 수단, 상기 각 블럭내의 다수 화상 소자를 나타내는 서브 샘플된 디지털 데이터의 최대치 및 최소치를 제각기 검출하기 위한 제1 및 제2검출 수단, 각 블럭에 대한 상기 최대 및 최소치로부터 상기 각 블럭에 대한 동적 영역 정보를 발생시키기 위한 수단, 각각의 서브 샘플된 디지털 비데오 데이터와, 상기 각 블럭에 대한 상기 최대 및 최소치중의 하나 사이의 차로서 상기 각 블럭에 대해 디지털 비데오 데이터를 발생시키기 위한 수단, 감소된 비트 길이의 부호화된 데이터를 제공하도록 원래의 디지털 비데오 데이터내의 비트수 보다 적은 숫자화된 비트수를 가진 상기 변형된 디지털 비데오 데이터를 부호화하기 위한 수단과, 상기 동적 범위 정보에 대응하는 신호와 적어도 두 상기 최대 및 최소치로 형성된 상기 각 블럭에 대한 부가 코드와 감소된 비트 길이의 부호화된 데이터를 전송하기 위한 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고능률 부호화 장치.