KR960006759B1 - 고선명 텔레비젼 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드 변경의 최소화 방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음
Description
도면은 일반적인 고선명 텔레비젼의 엔코더를 도시한 개략적인 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30,31,32 : 저역 여파기 33,34β5 : 서브 샘플링기
36 : MUX 37 : 움직임 추정기
38 : 모드 결정기 및 DATV 앤코더.
본 발명은 고선명 텔레비젼(HDTV)의 영상신호 처리기술에 관한 것으로, 특히 모드와 움직임 벡터를 함께 전송하는 방법에 있어 부호화(encoding)하기 이전에 벡터 할당하여 비트율을 제한함으로써 보다 고화질을 구현하는 고선명 텔레비젼 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드 변경의 최소화 방법에 관한 것이다.
최근 전세계적으로 연구 개발되고 있는 고선명 텔레비젼(HDTV)은 제한된 대역폭의 전송로를 통하여 고화질의 영상신호를 16화소 ×16라인의 부영상으로 분할한 후 각 부영상에서의 물체의 움직임에 따라 통상 80ms, 40ms 및 20ms의 3가지 모드로 나누어 송신한다. 이때 16×16블럭의 4필드당 전송되는 샘플의 수는 일정하게 유지되므로 정지 영역에서는 시간적 샘플링 횟수를 감소하면서 공간적 샘플링을 증가하는 것이 효과적이며, 이와 반대로 움직임이 빠른 영역에서는 공간적 샘플링을 감소하더라도 시간적 샘플링을 증가하는 것이 효과적이다.
HDMAC(HD multiplexed analog components)에서는 4개 필드(80ms)를 하나로 묶어 신호 처리한다. 예를들어 40ms 모드는 홑수 필드(1,3필드)만 전송하고 짝수 필드는 산출된 움직임 백터값만을 표준 MAC 채널의 영상신호에 부가하여 전송함으로 디코더에서는 홀수 필드의 영상을 움직임 벡터만큼 이동하여 짝수필드의 영상을 복원한다. 전술한 4개 필드중 2번째 필드에 대한 움직임 벡터는, 상,하 좌,우 ±6화소까지 이동하여 그중에서 가장 잘 매칭되는 움직임을 그 블럭의 움직임 벡터로 결정한다. 또한, 4번째 필드에 대한 움직임 벡터는 처리하고자 하는 블럭에 대하여 2번째 블럭 주위 9개 블럭에 대한 움직임 벡터를 그대로 사용하여 연산량을 감소한다.
이와같이 각 블럭에 대하여 모드가 결정되고, 이 결정된 모드 정보와 40ms 모드에 대하여 움직임 벡터를 전송하는데, 40ms 모드의 4번째 필드의 움직임 벡터는, 2번째 필드의 주위 블럭의 움직임 벡터를 그대로 이용하므로, 여기서 이용되는 블럭의 위치만을 전숭하면 된다.
또한 80ms 동안에 40ms 모드에서 첫번쩨 프레임에서는 x축 방향으로 13, y축 방향으로 13, 즉 169개의 탐색 영역의 벡터가 부호화 되지만, 두번째 프레임에서는 전술한 169개의 탐색 영역을 모두 조사하지 않고 이전 프레임의 주변 9개 블럭에 대한 필드 1,2 사이의 움직임 벡터들만을 이용하여 가장 바람직한 벡터값을 갖는 블럭의 위치를 부호화 한다. 이때, 해당되는 블럭이 벡터를 가지고 있지 않을 경우, 즉 40ms 모드가 아닐 경우에는 20ms 모드로 전송하여 영상신호 처리를 행한다.
그러나, 전술한 바와같이 모드 변경을 행한 모드 정보와 벡터값을 영상과 함께 전송하는 방식에 있어서, 어떤 블럭이 벡터를 가지고 있지 않을 경우에, 선행 기술은 현재의 40ms 모드에서의 주변 블럭들간의 가장 바람직한 벡터 선정 및 20ms 모드간의 벡터를 선택하는 비교능력을 갖추지 않으므로 무조건 20ms 모드로 변경함으로 화상의 질이 매우 저하된다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 모드의 변경을 최소화하여 고화질을 구현하기 위해 소정의 블럭의 첫번째 프레임이 벡터를 가지고 있지 않을 경우, 즉 40ms 모드가 아닐 경우에 해당 블럭 주변 9개 블럭중 가장 좋은 벡터를 선택하여 부호화하되, 선택된 벡터보다 20ms 모드를 선택하여 부호화된 경우가 더 바람직하다고 판단된 경우는 20ms 모드를 선택하여 부호화하는 고선명 텔레비젼 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드변경의 최소화 방법을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영상신호중에서의 휘도신호를 입력하여 저역 여파하는 저역 여파기와, 상기 여파기로부터 출력되는 신호를 서브 샘플링하는 서브 샘플링기와, 상기 저역 여파기를 통해 저역 통과된 신호를 입력하여 블럭별로 움직임을 추정하는 움직임 추정기와, 가장 좋은 모드를 얻기 위해 원래의 영상과 각 모드별로 필터링한 영상과를 비교하여 소정의 시간동안 각 블럭에 대해 가장 좋은 모드를 결정하며, 상기 모드 결정에 대한 정보와 움직임 벡터의 전송 비트를 제한하여 채널로 전송하며, 상기 서브 샘플링기들중 하나를 선택적으로 선택할 수 있도록 제어신호를 제공하는 모드결정기 및 DATV 엔코더와, 상기 모드결정기 및 DATV 엔코더에서 제공되는 제어 신호에 의해 상기 서브 샘플링기로부터 출력된 신호를 매 필드마다 전환하고, 채널의 포맷에 맞도록 라인 셔플링하는 멀티플렉서를 포함하는 고선명 텔레비젼 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드변경의 최소화 방법에 있어서, 상기 모드 결정기 및 DATV 엔코더의 DATV 앤코더는 4필드의 80ms 시간동안, 40ms 모드에서의 제1프레임(필드 1,2)에서는 탐색 영역(search area)이 13라인×13화소인 169개의 벡터가 부호화되며, 제2프레임(필드 3,4)에서는 이전프레임의 주위 9개 볼럭에 대해 가장 바람직한 벡터값을 갖는 블럭의 위치를 부호화하는 제l단계와; 상기 제1단계에서 소정의 블럭이 벡터를 가지고 있지 않을 경우, 20ms 모드로 변경하지 않고, 주위 9개 블럭중에 40ms 모드로 된 블럭에서 가장 바람직한 벡터의 위치를 부호화하는 제2단계와; 상기 제2단계에서의 40ms 모드와 20ms 모드를 상호 비교하여, 현재 블럭이 20ms 모드를 선택하는 것이 더 바람직한 경우는 20ms 모드로 변경하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도면은 일반적인 고선명 텔레비젼의 엔코더를 도시한 블럭도로써, 상기 엔코더(100)는 저역 여파기(30 내지 32), 서브 샘플링기(33 내지 35), 멀티플렉서(MUX)(36), 움직임 추정기(37), 모드결정기 및 DATV 엔코더(38)를 포함한다.
저역 여파기(50)는 80ms(30), 20ms(31) 및 40ms 여파기(32)를 포함하며, 영상신호중 54MHZ의 휘도신호가 상기 저역 여파기(30 내지 32)로 입력되어 각각 여파된다. 여기서 80ms 저역 여파기(30)는 공간적 해상도가 가장 좋고, 20ms 저역 여파기(31)는 공간적 해상도가 가장 낮으며, 40ms 저역 여파기(32)는 중간의 해상도를 갖는다.
서브 샘플링기(60)는 80ms, 20ms 및 40ms 서브 샘플링기(33 내지 35)를 포함하며, 상기 서브 샘플링기(33 내지 35)는 80ms, 20ms 및 40ms로 여파한 신호를 80ms, 20ms 및 40ms로 각각 서브 샘플링한다. 즉, 80ms 서브 샘플링기(33)는 공간적으로 샘플링 수를 가장 많이 하고 시간적으로 가장 적게 하며, 20ms 서브 샘플링기(34)는 공간적으로는 샘플링수를 가장 적게 하고 시간적으로는 가장 많이 샘플링한다. 또 40ms서브 샘플링기(35)는 전술한 두 서브 샘플링기(33)(34)의 공간적 및 시간적으로의 중간정도로 샘플링을 행한다. 전술한 서브 샘플링된 출력신호(41 내지 43)는 멀티플렉서(MUX)(36)로 각각 전달된다.
한편, 전술한 저역 여파기(40ms)(32)로부터 출력되는 신호(44)는 움직임 추정기(37), 모드 결정기 및 DATV 엔코더(38)로 전달된다. 따라서 움직임 추정기(motion estimation)(37)는 각 블럭에 대한 모드를 결정하기 위해서는 블럭별로 움직임을 추정해야 하는데, 이를 위해서는 BMA(block matching algorithm)를사용한다. 움직임 추정은 4필드중 두 번 행하며, 16×l6볼럭을 상,하 좌,우로 6pixel까지 움직이면서 가장 에러가 적은 부분의 위치를 찾으면 된다. 필드 2의 1에 대한 움직임 추정은 필드 1에 대하여 상,하 좌,우 6픽셜 영역에 대하여 움직임 벡터를 구하고, 필드 3,4에 대한 움직임은 주변 9개 블럭에 대해 앞서 구한 벡터중에서 선택한다. 즉, 각 블럭에 대해 짝수 필드의 움직임 정도를 추정함으로써, 80ms 동안 해당 블럭이 40ms 모드가 되면 짝수 필드의 영상은 전송하지 않고 다만 홀수 필드에 대한 움직임 벡터를 전송함으로써 디코드시에는 이 움직임 벡터를 이용하여 짝수 필드의 영상을 재생할 수 있다.
모드 결정기(mode selection) 및 DATV(digitally assisted TV) 엔코더(38)는 가장 좋은 모드를 얻기 위해 원래의 영상(10)과 80ms 동안 각 블럭에 대하여 전술한 각 모드별로 필터링한 영상(41 내지 43)과를 비교하여 이중 가장 좋은 모드를 결정할 수 있다. 즉, 이같은 모드 결졍은 80ms에 걸쳐 각 프레임에서의 각 블럭에 대하여 전술한 저역 여파기(50)를 통과하기 이전의 신호 즉, 54MHz의 휘도신호(10)와 저역 여파기(32)를 통과한 신호를 비교하여 이중에서 가장 오차가 적은 모드를 결정하며, 80ms 동안 각 블럭에 대하여 가질 수 있는 모드와 가지수는 다음표와 같다.
모드 결정기 및 DATV 엔코더(38)에서는 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 부호화 작업전에 벡터 할당을하여 비트율을 제한하는데, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 80ms 시간동안 40ms 모드에서의 첫번째 프레임(필드 l,2)에서는 가능한 169개의 벡터가 부호화 되지만, 두번째 프레임(필드 3,4)에서는 이전 프레임의주위 9개 블럭에 대하여 가장 좋은 벡터값을 갖는 블럭의 위치를 부호화한다. 이때 만약 해당되는 블럭이 벡터를 가지고 있지 않을 경우, 즉 40ms 모드가 아닐 경우 20ms 모드로 변경하여 전송하지 않고, 주위 9개 블럭중에 40ms 모드로 된 블럭에서 가장 좋은 벡터의 위치를 부호화한다. 한편, 블럭(38)에서 선택 결정된 모드정보는 MAC 채널로 전송된다.
게다가 본 발명은 전술한 바와같이 결정된 벡터보다 선행 기술로써 20ms 모드로 선택했을 경우가 더바람직하다고 판단된 경우는 현재 변경할 블럭의 모드를 20ms 모드로 선택하여 부호화할 수 있는 유리한점이 있다.
MUX(36)는 상기 모드 결정기 및 DATV 엔코더(38)에서 제공되는 신호에 의해 상기 서브 샘플링기(33내지 35)에서 출력된 신호(4l 내지 43)를 매 필드, 매 블럭마다 전환하여 표준 MAC 신호에 적합하게 라인셔플링(line shuffling)하여 MAC 채널로 영상신호를 전송한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 고선명 텔레비전 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드 변경의 최소화 방법은, 소정의 블럭의 첫번째 프레임이 벡터를 가지고 있지 않을 경우, 즉, 40ms 모드가 아닐 경우에 해당 블럭 주변 9개 블럭중 가장 좋은 벡터를 선택하여 부호화 하되, 선택된 벡터보다 20ms 모드를 선택하여 부호화한 경우가 더 바람직한 경우는 20ms 모드를 선택하여 부호화함으로써 모드의 변경을 최소화하여 고화질을 구현하는 이점이 있다.
Claims (1)
- 영상신호중에서의 휘도신호를 입력하여 저역 여파하는 저역 여파기(30 내지 32)와, 상기 여파기(30 내지 32)로부터 출력되는 신호를 서브 샘플링하는 서브 샘플링기(33 내지 35)와, 상기 저역 여파기(32)를 통해 저역 통과된 신호를 입력하여 블럭별로 움직임을 추정하는 움직임 추정기(37)와, 가장 좋은 모드를 얻기위해 원래의 영상(10)과 각 모드별로 필터링한 영상(41 내지 43)과를 비교하여 가장 좋은 것을 소정의 시간동안 각 블럭에 대해 모드를 결정하며, 상기 모드 결정에 대한 정보와 움직임 백터의 전송 비트를 제한하여 채널로 전송하며, 상기 서브 샘플링기들(33 내지 35)중 하나를 선택할 수 있도록 제어신호를 제공하는 모드 결정기 및 DATV 엔코더(38)와, 상기 모드결정기 및 DATV 엔코더(40)에서 제공되는 제어 신호에 의해 상기 서브 샘플링기(3 내지 35)로부터 출력된 신호를 매 필드, 매 블럭마다 전환하고, 채널의 포맷에 맞도록 라인 셔플링하는 MUX(36)를 포함하는 고선명 텔레비젼 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드변경의 최소화 방법에 있어서, 상기 모드 결정기 및 DATV 엔코더(40)의 DATV 엔코더는 4필드의 80ms 시간동안, 40ms 모드에서의 제1프레임(필드 1,2)에서는 탐색 영역(search area)이 13라인×l3화소인 169개의 벡터가 부호화하며, 제2프레임(필드 3,4)에서는 이전 프레임의 주위 9개 블럭에 대해 가장 바람직한 벡터값을 갖는 블럭의 위치를 부호화하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 소정의 블럭이 벡터를 가지고 있지 않을 경우, 20ms 모드로 변경하지 않고, 주위 9개 블럭중에 40ms 모드로된 블럭에서 가장 바람직한 벡터의 위치를 부호화하는 제2단계와; 상기 제2단계에서의 40ms 모드와 20ms 모드를 상호 비교하여, 현재 블럭이 20ms 모드를 선택하는 것이 더 바람직한 경우는 20ms 모드로 변경하는 제3단계를 포함하는 고선명 텔레비젼 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드 변경의 최소화 방법.
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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| KR1019930012100A KR960006759B1 (ko) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 고선명 텔레비젼 엔코더의 비트율 제한에 의한 모드 변경의 최소화 방법 |
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| KR100764767B1 (ko) * | 2001-03-15 | 2007-10-11 | 엘지전자 주식회사 | 부호화 모드 선택 방법 |
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1993
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| KR950002481A (ko) | 1995-01-04 |
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