KR950010398B1 - 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법

제 1 도는 본 발명의 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법이 적용된 가변장부호화장치의 일부를 나타내는 구성도.

제 2 도는 본 발명의 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 양자화부 2 : 가변장부호화부

3 : 버퍼 4 : 양자화제어부

본 발명은 버퍼상태에 따른 양자화제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화질향상을 위하여 버퍼상태에 따라 양자화스텝사이즈를 비선형적으로 발생할 수 있도록 한 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법에 관한 것이다.

고화질(HD) TV, 디지탈 VCR, 비데오폰(Videophone)등에는 영상신호를 디지탈전송하거나 디지탈신호처리를 하는 경우, 전송코스트의 저감을 목적으로 여러가지의 부호화방법이 제안되어 있다. 이러한 부호화에 있어서의 고능률화를 위한 방법으로서 대표적인 것에 가변속부호화(variable rate coding)의 일종인 가변속부호화(variable length coding)방법이 있다. 이 가변장부호화방법은 PCM부호화등에 의해 처리된 신호에 대해, 그 출현빈도에 따라 출력레벨이 높은 신호인 경우에는 짧은 부호를 그리고 출현빈도의 출력레벨이 낮은 신호인 경우에는 긴 부호를 각각 할당함으로써, 부호출력의 평균부호길이를 짧게할 수 있다.

한편, 이러한 가변장부호화에 의한 출력데이타의 발생속도가 일정하지 않는 반면에, 일반적인 전송로는 데이타를 일정속도로 전송하도록 되어 있으므로, 불균일하게 발생하는 정보(부호)를 그대로 전송로에 송출하여서는 아니된다. 그래서, 버퍼를 사용하여 부호화된 신호를 일단 저장한 후 정보를 일정한 속도로 송출하도록 하고 있다. 그러나, 사용하는 버퍼의 크기를 무작정 크게할 수 없으므로 일정한 용량을 갖는 버퍼에 임시로 저장될 수 있는 정보의 양은 한정되어 있다.

버퍼의 한정된 저장용량으로 인해 발생하는 정보전송의 오버플로우(Overflow) 또는 언더플로우(Underflow)를 방지하기 위하여, 버퍼의 점유율을 지속적으로 감시하고, 이에 따라 양자화스텝(Quantization Step)을 변경하여 버퍼에 유입되는 데이타양을 변동시킴으로써 버퍼의 점유율이 일정범위내에 유지되게 한다.

종래에는 불규칙하게 입력되는 데이타를 저장하고 이를 일정한 속도로 전송하는 버퍼에 오버플로우나 언더플로우가 발생되지 않도록 버퍼상태를 검출하고, 그 검출결과에 따라 양자화스텝발생시 양자화스텝의 변동을 버퍼의 점유율에 선형함수적으로 대응하도록 하였다.

하지만, 위와 같이 버퍼의 점유율에 비례하여 선형적으로 양자화스텝이 발생되므로 버퍼가 거의 비게 되거나 거의 충만하여 있는 경우에 대해 충분히 대처하지 못하고 오버플로우나 언더플로우로 되어 버리기 쉽다. 그 결과 부호화품질의 저하에 따른 양자화 잡음의 발생 즉 결과적으로 화질의 열화를 가져오게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 버퍼의 상태가 오버플로우 또는 언더플로우의 위험이 큰 경우에는 양자화스텝의 변동을 빠르게 하고, 오버플로우등의 위험이 적은 범위내에서는 양자화스텝의 변동을 적게 하는 비선형적인 양자화제어방법을 채용함으로써, 버퍼내의 상태에 효과적으로 대응하여 양질의 화질을 얻을 수 있도록 하는 양자화제어방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법은 가변장부호화된 데이타를 입력받아 저장하고, 저장된 데이타를 일정속도로 전송하는 버퍼의 상태에 따라 양자화를 제어하는 방법에 있어서, 상기 버퍼의 점유율을 언더플로우위험범위(Uc), 안전범위(S), 및 오버플로우위험범위(Oc)의 세가지 범위로 나누어 설정하는 단계와, 상기 버퍼의 현재 점유율이 상기 설정한 세가지 범위중 어느 범위에 속하는지를 판단하는 단계, 및 상기 판단결과 버퍼의 현재 점유율이 속하는 범위에 해당하는 비선형함수적인 특성곡선에 따라 현재 양자화스텝이 변경되도록 제어하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

제 1 도는 본 발명의 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법이 적용된 가변장부호화장치의 일부를 나타내는 구성도로서, 도시된 바와 같이, 일반적인 가변장부호화장치와 동일한 구성을 갖는다. 제 1 도의 장치는 또한, 버퍼(3)의 데이타점유율에 비선형적으로 응답하여 양자화부(1)의 양자화스텝을 제어하도록 변형된 양자화제어부(4)를 포함한다.

제 1 도에서, 디지탈전송등의 대상이 되는 영상신호는 소정크기의 블록데이타로 입력되어 미도시된 변환수단을 통해 주파수영역의 데이타로 변환된다. 이 변환된 변환계수들은 양자화부(1)에 입력되어 소정의 양자화과정을 통해 일정 레벨의 대표값들로 변환된다. 즉, 양자화부(1)는 결정된 양자화스텝신호에 따라 변환수단(미도시됨)의 출력데이타를 양자화시킨다. 양자화부(1)에서 양자화된 데이타는 부호화의 고능률화를 위하여 가변장부호화부(2)에 입력되며, 가변장부호화부(2)는 이 대표값들의 통계적인 특성을 살려 가변장부호화 하므로써 압축된 데이타를 전송시킨다. 버퍼(3)는 가변장부호화부(2)에서 공급되는 압축데이타를 받아 일정한 속도로 데이타를 전송한다.

여기서, 버퍼(3)는 한정된 저장용량을 가지고 있고, 유입되는 데이타는 불균일한 길이의 부호로 되어 있으므로, 버퍼(3)의 점유율은 일정하지 않다. 그래서, 버퍼(3)에 오버플로우나 언더플로우가 발생하지 않도록 버퍼(3)에 유입되는 데이타량을 조절할 필요가 있다. 이를 위해 버퍼(3)와 양자화부(1) 사이에 마련되어 있는 양자화제어부(4)는 버퍼(3)에 저장된 데이타량 즉, 버퍼(3)의 점유율을 지속적으로 감시하며, 그 감시 결과를 양자화부(1)에 피드백하여 양자화부(1)에서의 양자화스텝을 변경시킴으로써 버퍼(3)에 입력되는 부호데이타의 양을 조절한다.

양자화제어부(4)가 감시한 버퍼(3)의 점유율과 이에 따라 제어되는 양자화부(1)의 양자화스텝변동의 관계는 제 2 도에 도시한 바와 같다. 제 2 도는 횡축을 버퍼(3)의 점유율로 하고 종축을 양자화스텝으로 하여 그 관계를 도시한 그래프이다.

제 2 도에 도시한 바와 같이, 양자화제어부(4)는 버퍼(3)의 점유율을 크게 세가지 범위로 나누며, 각 범위를 언더플로우위험범위(Uc), 안전범위(S), 및 오버플로우위험범위(Oc)로 나타낸다. 여기서, 언더플로우위험범위(Uc)는 버퍼(3)에 저장된 데이타가 거의 없어 점유율이 극히 낮은 상태의 소정구간으로 설정되며, 이 상태에서는 버퍼(3)로부터 데이타신호가 출력되지 못하는 언더플로우의 위험이 높다. 오버플로우위험범위(Oc)는 버퍼(3)에 저장한 데이타가 과도하게 많아 점유율이 아주 높은 상태의 소정구간으로 설정되며, 이 상태에서는 버퍼(3)로부터 과잉의 데이타신호가 넘치게 되어 평활한 전송을 방해하는 오버플로우의 위험이 높다. 안전범위(S)는 언더플로우위험범위(Uc)와 오버플로우위험범위(Oc) 사이의 구간으로 설정되며, 이 구간에서는 대체로 안정된 데이타출력이 보장된다. 또한, 양자화제어부(4)는 버퍼(3)의 점유율에 대한 양자화스텝 결정특성이 제 2 도 “A”와 같이 선형함수적인 종래와는 달리 제 2 도 “B”와 같이 비선형함수적인 특성을 갖는다.

양자화제어부(4)는 먼저, 버퍼(3)의 점유율이 설정한 세가지 범위중 어느 범위에 속하는지를 판단한다. 양자화제어부(4)는 판단결과, 버퍼(3)의 현재 점유율이 언더플로우위험범위(Uc)에 속하면 그 범위가 갖는 제 2 도 “B”의 비선형함수적인 특성곡선에 대응시켜 양자화부(1)의 양자화스텝을 결정한다. 즉, 양자화제어부(4)는 선형함수적인 특성곡선(A)에 비해 기울기가 큰 비선형함수적인 특성곡선(B)에 의해 언더플로우위험범위(Uc)에서 양자화스텝이 종래보다 큰 값으로 결정되어 버퍼(3)에 유입되는 데이타의 양을 신속하게 증가시킨다. 그래서, 양자화제어부(4)는 버퍼(3)의 점유율을 신속히 안전범위(S)내로 복귀시킨다. 한편, 양자화제어부(4)는 판단결과, 버퍼(3)의 현재 점유율이 오버플로우위험범위(Oc)에 속하면 그 범위가 갖는 제 2 도 “B”의 비선형함수적인 특성곡선에 대응시켜 양자화부(1)의 양자화스텝을 결정한다. 즉, 양자화제어부(4)는 선형함수적인 특성곡선(A)에 비해 기울기가 큰 비선형함수적인 특성곡선(B)에 의해 오버플로우위험범위(Oc)에서 양자화스텝이 종래보다 작은 값으로 결정되어 버퍼(3)에 유입되는 데이타의 양을 신속하게 감소시킨다. 그래서, 양자화제어부(4)는 버퍼(3)의 현재 점유율을 신속히 안전범위(S)내로 복귀시킨다. 그리고, 양자화제어부(4)는 판단결과, 버퍼(3)의 현재 점유율이 안전범위(S)에 속하면 버퍼(3)의 현재상태가 최적이며 그때의 양자화스텝도 적절한 경우로 버퍼점유율에 대한 양자화스텝의 변동을 적게 하여도 되므로 현재의 양자화스텝을 거의 그대로 유지시킨다. 이 처럼, 양자화제어부(4)는 버퍼(3)의 현재 점유율이 설정한 안전범위(S)를 벗어나 오버플로우위험범위(Oc) 또는 언더플로우위험범위(Uc)에 속하면, 제 2 도에 도시한 바와 같이 점유율의 변화에 대한 양자화스텝의 변화가 안전범위(S)내에 있는 경우보다 급격히 빠르게 되도록 제어한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변장부호화의 양자화제어방법은, 버퍼(3)의 점유율에 따라 양자화스텝을 비선형적으로 제어함으로써, 언더플로우 또는 오버플로우의 위험을 종래의 선형적 제어에 비하여 훨씬 빠르고 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 이에 따라 더욱 양질의 영상신호 처리 및 전송을 보장하는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 가변장부호화된 데이타를 입력받아 저장하고, 저장된 데이타를 일정속도로 전송하는 버퍼의 상태에 따라 양자화를 제어하는 방법에 있어서, 상기 버퍼의 점유율을 언더플로우위험범위(Uc), 안전범위(S), 및 오버플로우위험범위(Oc)의 세가지 범위로 나누어 설정하는 단계; 상기 버퍼의 현재 점유율이 상기 설정한 세가지 범위중 어느 범위에 속하는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과 버퍼의 현재 점유율이 속하는 범위에 해당하는 비선형 함수적인 특성곡선에 따라 현재 양자화스텝이 변경되도록 제어하는 단계를 포함하는 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어단계는 상기 판단결과 버퍼의 현재 점유율이 안전범위(S)에 속하는 버퍼의 점유율에 따른 양자화스텝의 변동이 작게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어단계는 상기 판단결과 버퍼의 현재 점유율이 언더플로우위험범위(Uc)에 속하는 상기 버퍼의 유입데이타가 급격히 증가되도록 버퍼의 점유율에 따른 양자화스텝의 변동을 크게 제어하는 것을 특징으로 하는 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어단계는 상기 판단결과 버퍼의 현재 점유율이 오버플로우위험범위(Oc)에 속하면 상기 버퍼의 유입데이타가 급격히 감소되도록 버퍼의 점유율에 따른 양자화스텝의 변동을 크게 제어하는 것을 특징으로 하는 버퍼상태에 따른 비선형 양자화제어방법.