KR960000129B1 - 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치

제1도는 종래의 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치도.

제2도는 화면의 예.

제3도는 본 발명에 따른 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치도.

제4도는 제3도의 정보발생량 예측기의 상세한 회로도.

제5도는 제3도의 정보발생량 조절기의 상세한 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 정보발생기 20 : 버퍼

30,30' : 정보발생량 조절기 40 : 정보발생량 예측기

401 : 시프트레지스터 402 : 검출부

301 : 쓰기클럭 카운터 302 : 읽기클럭 카운터

303 : 감산기 304 : 산술논리연산부

305 : 양자화파라미터 발생부

본 발명은 인가된 영상신호 또는 오디오신호의 부호화 정보발생량을 조절하는 기능을 갖는 부호화장치에 관한 것으로, 특히 일정률로 데이터를 전송하는 전송용 버퍼의 점유도와 미리 예측된 버퍼점유도에 따라 가변길이로 부호화된 정보의 발생량을 조절하는 기능을 갖는 부호화장치에 관한 것이다.

부호화장치(Coding Device, 또는 Coder)는 고품위 텔레비젼(HDTV ; High Definition Television)이나 영상전화기 등에서 사용되어, 디지털 형태로 인가되는 영상신호 또는 오디오신호에 대하여 원래의 품질을 유지할 수 있을 정도로 압축전송하는 것으로, 디지털 신호처리로 인해 발생된 막대한 데이터처리량을 효율적으로 처리할 수 있게 되었다.

이러한 부호화장치에는 손실형 부호화(Lossy Coding)방식과 비손실형 부호화 (Lossless Coding)방식이 사용되고 있다. 여기서 손실형 부호화방식은 인가되는 신호가 영산신호인 경우 운동보상형 부호화(MCC : Motion Compensated Coding)와 변환부호화(TC : Transform Coding)와 벡터양자화(VQ : Vector Quantization) 처리를 하고, 비손실형 부호화방식은 벡터양자화를 거친 데이터에 대하여 크게 고정길이 (Fixed Length)또는 가변길이(Variable Length) 부호화처리를 한다. 특히 비손실형 부호화방식은 압축효율이 높은 이유로 대부분 가변길이부호화(또는 가변장부호화라고도 함)처리에 의한다.

제1도는 비손실형 부호화방식에 가변길이 부호화방식을 이용한 종래의 부호화장치의 개략도로서, 소정의 블록단위로 인가되는 디지털 데이터에 대하여 정보발생기 (10)는 운동보상형 예측(Motion Compensated Prediction), 이산여현변환(Discrete Cosine Transform) 및 양자화(Quantization)와 가변길이부호화(Variable Length Coding)등의 처리과정을 통해 부호화하여 출력한다. 여기서 소정의 블록단위는 매크로 블록단위가 주로 이용된다.

정보발생기(10)로 부터 출력되는 부호화 데이터의 양은 인가되는 디지털데이터의 복잡도에 따라 가변되는 특성을 가진다. 그 이유는 가변길이 부호화에 따른 것으로서, 발생되는 빈도가 높은 경우에는 부호화될 코드의 길이를 짧게 설정하고, 발생되는 빈도가 낮은 경우에는 부호화될 코드의 길이를 길게 설정하여 인가되는 디지털 데이터를 부호화하여 출력하기 때문이다.

버퍼(20)는 정보발생기(10)로 부터 가변적으로 출력되는 데이터(VR, 또는 Variable Length)를 출력단의 전송채널(도시되지 않음)로 전송한다.

그러나 이때, 전송채널(도시되지 않음)의 전송속도가 고정(Fixed)되어 있는 경우에는 이들간의 완충기능이 필요하게 된다. 버퍼(20)는 이러한 완충기능을 하기 위한 것으로, 정보발생기(10)에서 가변길이 부호화되어 출력되는 가변율 데이터(Variable Rate Data ; VR)를 가변길이 부호화처리에 의하여 발생되는 기록 클럭신호 (WR(Write) CLOCK)에 의해 제어되어 기록하고, 도시되지 않은 전송제어기로 부터 인가되는 읽기 클럭신호(RD(Read) Clock)에 의해 제어되어 고정율 데이터(Fixed Rate Data; FR)를 출력한다. 여기서 전송제어기(도시되지 않음)는 도시되지 않은 전송장치로 부터 데이터전송이 요구되면, 이에 따른 데이터량을 전송할 수 있도록 읽기클럭신호를 출력한다.

그리고 정보발생기(10)에서 발생되는 정보량을 제어하기 위하여, 정보발생량 조절기(30)는 버퍼(20)로 인가되는 읽기클럭신호(RD CLOCK; Read Clock)와 쓰기클럭신호(WR CLOCK; Write CLOCK)를 이용하여 버퍼점유도(Buffer Occupancy)를 검출하고, 검출된 버퍼점유도에 선형적 또는 비선형적으로 대응되는 양자화파라미터 (QP ; Quantization Parameter)를 정보발생기(10)로 출력한다. 여기서 버퍼점유도는 총버퍼의 사이즈(L)에 얼만큼의 데이터가 남아 있는지(R)를 나타내는 것(R/L)이다.

정보발생기(10)는 정보발생량 조절기(30)로 부터 출력되는 양자화파라미터에 의해 이산여현변환된 후 양자화될 데이터의 양자화스텝사이즈(Quantization Ste psize)를 제어한다. 따라서 정보발생량 조절기(30)에서 출력되는 양자화파라미터는 정보발생량 조절신호가 된다.

이와 같이 처리되는 정보발생량 조절은, 버퍼점유도가 범람하는 경우로 검출되면 정보발생량 조절기(30)에서 발생되는 정보발생량 조절신호가 양자화스텝사이즈를 노멀(Normal)한 경우에 비해 크게 설정하도록 제공되어 발생되는 정보량을 억제하게 되고, 버퍼점유도가 고갈되는 경우로 검출되면 정보발생량 조절기(30)에서 발생되는 정보발생량 조절신호가 양자화스텝사이즈를 노멀한 경우에 비해 작게 설정하도록 제공되어 발생되는 정보량이 늘어나도록 제어된다.

그러나 이와 같은 제어는 현재 처리된 매크로 블록의 버퍼점유도를 검출하여 다음에 처리되는 매크로 블록의 정보발생량을 조절하기 때문에, 재생되는 화상의 경계영역의 데이터를 정확하게 전송하지 못하는 문제가 있었다.

예를 들어 제2도와 같은 화면을 재생하는 경우, 제2도의 (2)영역은 임의의 물체가 위치한 것으로 복잡한 부분이 되고, (1) 및 (3)영역은 배경부분으로 단순한 부분이 된다. (1)영역에 대한 정보가 정보발생기(10)와 버퍼(2)를 통해 전송되면, 정보발생량 조절기(30)는 영상데이터가 단순한 부분이므로 양자화스텝사이즈를 작게 설정할 수 있도록 양자화파라미터를 제공한다. 이에 따라 정보발생기(10)는 양자화를 제어하여 출력하게 되는데, 이 부분의 재생화질은 양호하게 된다.

그러나 (1)과 (2)영역의 경계에서 가장 이웃한 (2)영역의 정보전송시, 단순한 영상이 전송되었던 버퍼점유도를 이용하여 양자화스텝사이즈를 작게 제어하므로 화질은 양호하게 되는 반면 정보발생기(10)로 부터 발생되는 정보량이 증가하여 버퍼점유도가 갑자기 증가하게 된다. 이에 따라 다음의 복잡한 화면부분에 제공되는 양자화파라미터인 양자화스텝사이즈는 급격이 증가하게 되고, 이후 화질은 (1)과 (2)의 경계에 가장 이웃한 (2)영역보다는 떨어지게 되나 정상적인 재생이 이루어진다.

이와 같은 양자화스텝사이즈를 크게하는 제어는 (2)에서 (3)으로 넘어가는 경계에서도 마찬가지로 적용되어 (2)영역의 마지막 영역의 버퍼점유도에 따라 (3)영역의 첫번째 영역에 대한 정보발생량을 제어하게 되므로 상대적을 단순해진 영상신호에 대하여 큰 양자화스텝사이즈를 적용하게 되어 발생되는 정보량이 줄어들고 재생되는 화질은 저하되게 된다.

그리고 그 다음의 (3)영역의 데이터전송시에는 상술한 방법에 의해 정보량이 상대적으로 줄은 것으로 버퍼점유도가 검출되므로, 양자화스텝사이즈가 작게 제어된다. 따라서 화질은 정상적으로 재생되게 된다.

이와 같은 현상은 라스터 스캔(Raster Scan)방식에 의하여 처리되는 경우 더욱 두드러지게 나타난다. 즉, 물체를 기준으로 우측 경계내부는 물체의 화질에 비해 화질이 좋게 되고 좌측 경계의 외부는 화질이 좌측의 배경부분보다 불량하게 재생되는 문제가 발생된다.

따라서 본 발명의 목적은 정보발생량 제어시 이전 블록에 대한 버퍼점유도와 현재 블록에 대한 발생량을 예측한 값을 이용하여 정보발생량을 조절하기 위한 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 부호화장치는 인가되는 디지털 데이터를 가변길이 부호화방식에 의하여 소정 블록단위로 부호화처리를 하여 발생하는 정보발생기; 정보발생기에서 출력되는 데이터를 일정 전송속도로 전송하기 위한 버퍼; 정보발생기로 인가되어 부호화 처리되는 현재의 소정 블록단위의 데이터에 대하여 양자화되기 이전에 검출되는 소정의 부가정보에 의하여 현재의 소정 블록단위의 정보발생량을 예측하기 위한 정보발생량 예측기; 정보발생량 예측기에서 예측된 정보발생량과 버퍼를 통해 전송되는 이전블럭에 대한 버퍼점유도에 따라 정보발생기에서 발생되는 현재의 소정 블록단위의 정보발생량을 조절하기 위한 정보발생량 조절기를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 본 발명은 현재 인가되는 데이터를 소정의 블록단위로 부호화함에 따라 양자화하기 전에 검출되는 부가정보(Overhead Data)를 이용하여 발생될 데이터량을 예측한 값과, 이전에 부호화처리되어 전송된 소정의 블록단위에 대한 버퍼점유도를 검출한 값을 이용하여 현재 부호화처리되는 양자화스텝사이즈(또는 양자화파라미터)를 제공하여 발생되는 정보량을 조절하기 위한 것이다. 여기서 사용된 부가정보는 각 매크로 블록의 부호화방법을 나타내는 MTYPE(Macroblock TYPE, 이하 MTYPE라 함)의 데이터를 이용한다.

제3도는 본 발명에 따른 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치에 대한 블록도로서, 인가되는 디지털신호에 대하여 제1도에서와 같이 소정의 블록단우로 가변길이 부호화방식에 의하여 부호화처리를 하여 정보를 발생하는 정보발생기(10)와, 정보발생기 (10)에서 출력되는 데이터를 제1도에서와 같이 쓰기클럭신호(WR CLOCK)와 읽기클럭신호(RD CLOCK)에 의하여 저장하였다가 출력하기 위한 버퍼(20)와, 정보발생기 (10)에서 출력되는 소정의 부가정보(MTYPE)에 의하여 현재 부호화처리되는 블록의 정보발생량을 예측하기 위한 정보발생량 예측기(40)와, 버퍼(20)로 인가되는 쓰기클럭신호(WR CLOCK)와 읽기클럭신호(RD CLOCK)에 의하여 현재 전송되고 있는 블록의 버퍼점유도를 검출한 값과 정보발생량 예측기(40)에서 출력되는 예측결과값에 의하여 정보발생기(10)에서 발생되는 정보량을 조절하는 양자화파라미터를 출력하기 위한 정보발생량 조절기(30')로 이루어진다.

제4도는 제3도의 정보발생량 예측기(40)의 상세한 회로도로서, 매크로 블록 (Macro Block)단위로 정보 발생기(10)에서 발생되는 MTYPE의 부가정보에 의해 정보발생량을 예측하는 경우이다.

이를 위하여 제4도는 정보발생기(10)에서 양자화처리전에 검출된 MTYPE을 나타내는 인트라(INTRA)/인터(INTER)(이하 INTRA/INTER라 함)모드 데이터를 매크로 블록단위로 인가되는 클럭신호(MB CLOCK)에 동기시켜 일시저장하기 위한 레지스터로서 인가되는 INTRA/INTER모드 데이터를 1비트씩 시프트하고 2비트의 데이터를 출력하는 시프트레지스터(401)와, 시프트레지스터(401)에서 출력되는 2비트의 출력 데이터에 의하여 버퍼점유도 변경여부(Change)와 증감여부(ADD/SUB)에 대한 결과데이터를 검출하기 위한 검출기(402)로 이루어진다.

검출기(402)는 시프트레지스터(401)에서 출력되는 2비트의 데이터를 배타논리합하기 위한 논리소자(XOR)와, 시프트레지스터(401)에서 출력되는 2비트중 상위비트(B)의 논리를 반전하기 위한 인버터(IN1)와, 인버터(IN1)에서 출력되는 신호와 시프트레지스터(401)의 하위비트(A)를 논리곱하기 위한 논리소자(AND)와, 논리소자 (AND)에서 출력되는 데이터를 논리소자(XOR)에서 출력되는 신호와 타이밍을 조절하기 위한 버퍼(B1)로 이루어진다. 여기서 논리소자(XOR)에서 출력되는 데이터는 버퍼점유도 변경여부(이하 Change라 함)신호이고, 버퍼(B1)에서 출력되는 데이터는 증감여부(이하 ADD/SUB라 함)신호이다.

제5도는 제3도의 정보발생량 조절기(30')의 상세한 회로도로서, 버퍼(20)로 인가되는 쓰기클럭(WR CLOCK)신호를 카운트하기 위한 쓰기클럭 카운터(301)와, 읽기클럭(RD CLOCK)신호를 카운트하기 위한 읽기클럭 카운터(302)와, 쓰기클럭 카운터(301)와 읽기클럭 카운터(302)에서 출력되는 카운트값을 감산하여 버퍼점유도 (Buffer Occupancy; BO)로 출력하기 위한 감산기(303)와, 감산기(303)에서 출력되는 버퍼점유도(BO)와 정보발생량 예측기(40)에서 출력되는 Change 및 ADD/SUB신호에 의해 산술논리연산을 하기 위한 산술논리연산부(304)와, 산술논리연산부(304)에서 다시 출력되는 버퍼점유도(BO')에 의해 소정의 양자화파라미터를 발생하기 위한 양자화파라미터 발생부(305)로 이루어진다.

여기서 양자화파라미터 발생부(305)에서 출력되는 양자화파라미터는 정보발생기(10)에서 발생되는 정보발생량 조절신호가 된다. 그리고 여기서 사용된 양자화파라미터 발생부(305)는 롬테이블로 구성할 수 있는데, 이 경우에는 산술논리연산부(304)에서 출력되는 버퍼점유도(BO')가 어드레스를 지정하기 위한 신호로 이용된다. 즉, 인가된 버퍼점유도(BO')가 지정하는 위치에 저장되어 있는 양자화파라미터를 정보발생량 조절신호로 출력하게 된다.

그러면 본 발명의 작동에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

정보발생량 조절기(30')는 우선 버퍼(20)로 인가되는 쓰기클럭신호(WR CL OCK)와 읽기클럭신호(RD CLOCK)를 각각의 쓰기클럭 카운터(301) 및 읽기클럭 카운터(302)에서 카운트하고, 카운트한 결과 값을 감산기(303)로 출력하여 버퍼점유도 (BO)를 검출한다. 감산기(303)의 감산에 의해 검출된 버퍼점유도(BO)는 산술논리연산부(304)로 인가된다.

한편, 정보발생량 예측기(40)는 시프트레지스터(401)를 통해 매크로 블록단위로 인가되는 클럭신호(MB CLOCK)에 의해 동기되어 정보발생기(10)에서 출력되는 MTYPE신호인 INTRA/INTER모드 데이터를 1비트씩 시프트하여 2비트의 데이터를 출력한다. 여기서 INTRA/INTER모드 데이터는 정보발생기(10)에서 이루어지는 움직임보상에 의하여 결정되는 것으로, INTRA모드인 경우에는 1로 인가되고, INTER모드인 경우에는 0이 인가된다.

시프트레지스터(401)는 새로 인가된 INTRA/INTER모드신호를 A비트에 실고, A비트에 실려 있던 데이터를 B비트로 시프트한다. 여기서 A는 하위비트가 되고, B는 상위비트가 된다. 시프트레지스터(401)의 비트상태에 따라 출력되는 Change 및 ADD/SUB신호는 하기 [표1]과 같다.

[표 1]

상술한 [표1]에서와 같이 출력하기 위하여, 검출기(402)는 논리소자(XOR)에서 시프트레지스터(401)에서 출력되는 2비트를 배타논리합하여 Change신호를 출력한다. 그리고 ADD/SUB신호를 출력하기 위하여, 검출기(402)는 B비트에서 출력되는 신호를 인버터(IN1)에서 반전하고, 인버터(IN1)에서 반전되어 출력된 신호와 A비트로 출력된 신호를 논리소자(AND)를 통해 논리곱하고, 버퍼(B1)를 통해 상기 [표1]과 같이 출력한다.

즉, 상술한 [표1]과 같은 논리결과는, 인트라모드에서 인터모드로 바뀔 때에는 양자화스텝사이즈를 1감소시키고, 인터모드에서 인트라모드로 바뀔 때에는 양자화스텝사이즈를 1증가시키도록 Change 및 ADD/SUB신호를 출력한 것이다. 따라서 Change신호는 버퍼점유도의 변경이 필요한 경우에는 1로 출력되고, 변경이 필요하지 않은 경우에는 0으로 출력된다.

ADD/SUB신호는 증가인 경우에는 1로 출력하고, 감소인 경우에는 0으로 출력한다.

이와 같이 출력된 신호는 정보발생량 조절기(30')내의 산술논리연산부(304)로 출력한다. 산술논리연산부(304)는 검출기(402)에서 출력되는 Change신호에 의해 감산기(303)에서 출력된 버퍼점유도(BO)를 변환할것인지 여부를 결정하고, 변환시킬 경우에는 검출기(402)에서 출력되는 ADD/SUB신호를 감산기(303)에서 출력되는 버퍼점유도(BO)에 가감산한다. 가감산결과는 새로운 버퍼점유도(BO')로 출력된다.

버퍼점유도(BO')는 양자화파라미터 발생부(305)로 인가되어 대응되는 양자화파라미터를 정보발생량 조절신호로 출력한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 부호화장치는 현재 처리되는 매크로 블록의 특성에 의하여 미리 예측된 정보 발생량과 이전 매크로 블록의 버퍼점유도를 이용하여 현재 처리되는 매크로 블록의 정보발생량을 조절함으로써, 영상의 급격한 변화(예를 들어 경계부분)에 따른 화질저하를 막을 수 있는 효과가 있고, 버퍼에 유입되는 데이터량을 미리 조절할 수 있으므로, 영상내용 변화에 따른 버퍼점유도의 변동폭이 줄어드는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 인가되는 디지털 데이터를 가변길이 부호화방식에 의하여 소정 블록단위로 부호화처리를 하여 발생하는 정보발생기; 상기 정보발생기에서 출력되는 데이터를 일정비율로 전송하기 위한 버퍼; 상기 정보발생기로 인가되어 부호화처리되는 현재의 상기 소정 블록단위의 데이터에 대하여 양자화되기 이전에 검출되는 소정의 부가정보에 의하여 상기 현재의 소정 블록단위의 정보발생량을 예측하기 위한 정보발생량 예측기; 상기 정보발생량 예측기에서 예측된 정보발생량과 상기 버퍼를 통해 전송되는 이전 블록에 대한 버퍼점유도에 따라 상기 정보발생기에서 발생되는 상기 현재의 소정 블록단위의 정보발생량을 조절하기 위한 정보발생량 조절기를 포함함을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정보발생량 예측기는 상기 소정의 블록단위로 인가되는 클럭신호에 동기되어 상기 부가정보를 일시저장하기 위한 레지스터와, 상기 레지스터에서 출력되는 신호에 의하여 상기 버퍼점유도 변경여부 및 증감여부를 검출하기 위한 검출기를 포함함을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 레지스터는 상기 부가정보를 1비트씩 시프트하고, 적어도 2비트의 데이터를 출력비트로 하는 시프트레지스터로 이루어짐을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 검출기는 상기 시프트레지스터에서 출력되는 상기 2비트의 데이터를 배타논리합하여 상기 버퍼점유도 변경여부에 대한 데이터를 출력하기 위한 제1논리소자와, 상기 2비트의 데이터중 상위비트의 데이터의 논리를 반전하기 위한 인버터와, 상기 2비트의 데이터중 하위비트의 데이터와 인버터에서 출력되는 데이터를 논리합하여 상기 증감여부에 대한 데이터를 출력하기 위한 제2논리소자를 포함함을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 검출기는 상기 제1논리소자에서 출력되는 신호와 상기 제2논리소자에서 출력되는 신호의 타이밍을 조절하기 위하여 상기 제2논리소자에서 출력되는 신호를 버퍼링하는 버퍼를 더 포함함을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 정보발생량 조절기는 상기 버퍼점유도와 상기 정보발생량 예측기에서 출력되는 상기 버퍼점유도 변경여부 및 증감여부에 대한 데이터를 산술논리연산하기 위한 산술논리연산부와, 상기 산술놀연산부에서 출력되는 연산결과에 의해 대응되는 양자화파라미터를 상기 정보발생기로 출력하기 위한 양자화파라미터 발생부를 포함함을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 양자화파라미터 발생부는 상기 산술논리연산부에서 출력되는 신호를 어드레스신호로 하여 이미 저장되어 있는 복수의 양자화파라미터중 해당되는 양자화파라미터를 출력하기 위한 롬테이블로 이루어짐을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.
8. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 정보발생량 예측기로 인가되는 상기 부가정보는 처리되는 영상신호가 인트라모드인지 인터모드인지를 나타내는 것임을 특징으로 하는 정보발생량 조절기능을 갖는 부호화장치.