KR970008410B1 - 엠베디드 모듈레이션을 이용한 영상신호 전송방법 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

엠베디드 모듈레이션을 이용한 영상신호 전송방법

제1도는 일반적인 영상부호장치를 도시한 개략적인 블럭도.

제2도는 제1도에 도시된 전송부에 전송에 사용되는 전체 신호 집합을 계층적으로 사용하는 방법을 예시하는 도면.

제3도는 제2도에 도시된 각각의 신호군을 16개의 신호원으로나타내는 도면.

제4도는 클라스 코드북내의 대표벡터에 대해 제3도에 도시된 신호군의 신호원들을 맵핑시키는 방법을 예시하는 도면.

제5도는 16개의 클라스를 제2도에 도시된 신호군에 맵핑시킨 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 벡터 양자화 포멧터20 : 분류기

30 : 코드북40 : 전송부

본 발명은 영상부호와 전송방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분류 벡터 양자화된 영상(classified vector quantized image : CVQI) 신호를 전송할때에 어떠한 비트의 추가없이 클라스(class) 정보를 보다 강력하게 보호해 줌으로써 채널잡음에 더욱 강하게 한 엠베디드 모듈레이션(embedded modulation : EM)을 이용한 영상신호 전송방법에 관한 것이다.

통상적으로, 벡터 양자화(vector quantization; VQ)는 인접하는 다수의 신호들로 이루어진 벡터의 대표벡터(codeword)를 구함으로써, 스칼라 양자화(sclar quantization : SQ)에 비해 압축률을 높일 수가 있다. 영상부호화에 사용되는 벡터는 16차원의 벡터가 일반적이며, 이는 4×4 영상 블럭으로 이루어진다.

또한, 대표 벡터는 2진 인덱스(binary index)에 의해 전송되는데, 이때 채널 잡음에 의해 2진 인텍스에 오류(error)가 발생하면 바람직하지 못한 대표벡터를 얻게 되어 결국 복원 화질을 크게 열화시킨다.

제1도에는 일반적인 영상보호화장치에 대한 개략적인 블럭도가 도시된다. 도시된 바와같이 영상부호화장치(100)는 입력되는 영상신호를 4×4 영상블럭의 벡터로 생성하는 벡터 양자화 포캣터(10)와, 상기 벡터의 특징에 따라 N개의 클라스 중 하나를 나타내는 클라스 정보를 생성하는 분류기(20)와, 이 클라스 정보에 따라 N개의 클라스 코드북중 하나를 선택하는데, 이때 N개의 클라스북의 대표벡터중 입력 벡터와 가장 유사한 대표벡터의 2진 인덱스를 선택하여 출력하는 코드북 장치(30)와, 채널 부호화 및 변조 등을 수행하는 전송부(40)를 포함한다.

전술한 바와같은 영상부호화장치(100)에 의해 전송되는 선행하는 영상신호 전송방법은, 입력 벡터가 어느 클라스에 속하는가를 나타내는 클라스 정보와, 이 클라스내에서 어느 대표벡터에 해당하는가를 나타내는 대표벡터 정보, 즉 코드워드 인덱스 정보를 동시에 전송한다.

한편, 전송하는 방법에 있어서, 클라스 모서리의 방향, 평탄부, 복잡한 부분, 예를들어 그물모양 그래픽같은 복잡한 텍스처(texture)등과 같이 분류하여 전송화면 객관적 측면에서 화질의 향상은 거의 없으나, 인간의 시각에 판정 근거를 둔 주관적 측면에서의 화질에는 큰 향상을 가져올 수 있다.

그러나, 채널을 통해 전송하는 과정에서 오류가 발생할 경우, 이 오류가 전술한 클라스 정보에 해당하는 것일 경우에는 화질의 열화는 더욱 크게 나타난다. 예를들면 송신측에서 수직방향의 모서리에 해당하는 클라스 정보를 전송한 경우, 수신측에서 수평 방향의 모서리 클라스를 복호화하였다면, 코드워드 인덱스가 바람직하게 수신될지라도 다른 클라스의 벡터이므로 오차가 매우 크게 나타날 것이다.

그러므로 클라스 정보는 코드워드의 인덱스에 비해 보다 강력하게 보호되어야 한다.

전술한 제1도에 도시된 전송부(40)에서의 채널 부호화는 입력 비트열을 채널 잡음으로부터 보호하기 위해 입력 비트열에 중복 비트(redundant bits)를 추가하여 전송하는 기능을 담당한다.

따라서, 전술한 원인들에 의해 클라스 정보를 더 강력하게 보호하기 위해서는 더 많은 중복 비트를 클라스 정보의 전송에 할당하여야 한다.

그러나, 제한된 채널 대역폭하에서는 전송 가능한 비트의 수에 한계가 있음으로, 이와같은 영상신호의 전송방법은 클라스 정보를 보호하는데 어떤 다른 유용한 방법이 제안되지 않는한 한계가 있을 수 밖에 없다. 그러므로, 클라스 정보를 보호하는데 다른 유용한 기법의 개발이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 분류 벡터 양자화된 영상신호를 전송할때에 어떠한 비트의 추가 없이도 클라스 정보를 강력하게 보호해 줌으로써, 채널 잡음에 더욱 강화게 하는 엠베디드 모듈레이션을 이용한 영상신호 전송방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 첨부한 도변을 참조한 다음의 실시예의 설명을 통하여 명백하게 설명될 것이다.

본 발명에 따르면, 엠베디드 모듈레이션을 이용한 영상신호 전송방법은 입력되는 영상신호를 4×4 영상블럭의 벡터로 생성하는 벡터 양자화 포멧터와, 상기 벡터의 특징에 따라 N개의 클라스중 하나를 나타내는 클라스 정보를 생성하는 분류기와, 상기 클라스 정보에 따라 N개의 코드복중 하나를 선택하며, 상기 N개의 클라스북의 대표벡터중 입력벡터와 가장 유사한 코드워드 인덱스를 선택하여 출력하는 코드북장치와, 상기 클라스 정보 및 대표벡터의 인덱스에 응답하여 채널 부호화 및 변조를 행하는 전송부를 포함하는 영상신호 전송방법으로서 상기 입력되는 분류벡터 양자화된 영상신호를 어떠한 비트 추가 없이 상기 클라스 정보를 강력하게 보호하여 채널 잡음에 강하게 하기 위해 상기 분류기로부터 출력되는 클라스 정보는 신호군에 맵핑(mapping)시키며, 상기 코드워드 인덱스는 신호군내의 신호원소에 맵핑시켜 전송하는 방법을 특징으로 한다.

본 발명의 원리를 간략하게 설명하면, 전술한 제1도에 도시된 전송부(40)에서 전송에 이용되는 전체 신호집합을 계층적으로 사용하는 엠베디드 모듈레이션을 이용하여 클라스 정보와 대표 벡터의 2진 코드워드 인덱스를 차등적으로 보호함으로써 채널 잡음에 더욱 강하고, 보다 효율적으로 영상신호를 전송하게 한 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제2도는 제1도에 도시된 전송부(40)에서 전송에 사용되는 전체 신호 집합(200), 즉 16개의 신호군으로 이루어진 신호집합을 계층적으로 사용하는 방법을 예시한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는, 화소당 0.5비트의 압축률로 영상신호를 전송한다고 가정하고, 도시된 바와같이 클라스의 수가 16개이고, 클라스당 16개씩의 대표 벡터가 있다고 간주한다.

또한, 각각의 신호군(201)은 16개의 신호원(201)으로 구성되며, 이는 제3도에 도시된다.

제2도 및 제3도를 참조하면, 신호군(201)과 (202)간의 거리(△1)는 신호원소(205) 및 (206)간의 거리(△2)에 비해 더 같다. 그러므로, 전송시 채널상에서 오류가 발생할 확률은, 전술한 신호군간의 거리가 더 길수록 더 작기 때문에, 전술한 신호군간에 오류가 발생할 확률은, 신호원소들간에 오류가 발생할 확률에 비해 더 적다.

본 발명에 적용된 엠베디드 모듈레이션 기법을 이용하여 중복 비트의 부가적인 사용없이 보다 효율적으로 클라스 정보를 보호할 수가 있다. 즉, 같은 클라스에 속하는 모든 대표 벡터는 모두 같은 신호군에 속하도록 설정한다.

그리고, 제4도에 도시된 바와같이 클라스 코드북(300)내의 코드워드 인덱스 대표 벡터(301)들에게는 그 신호군의 신호원소들을 맵핑(mapping)시켜 전송한다.

제5도는 16개의 클라스를 제2도에 도시한 신호군(예를 들어 (201),(202)등)에 맵핑시키는 것을 도시한 것이다. 각 클라스에 속하는 코드워드 인덱스들은 해당 신호군의 신호원소에 해당된다. 도시된 바와같이 모서리의 방향에 따라 12개의 클라스(401 내지 412)가 설정되고, 전술한 평탄부나 텍스처 영역을 나타내는 클라스는 4개(413 내지 416)가 설정되어 있다.

클라스를 설정하는 방법에 따라 분류벡터 양자화기에 성능의 차이가 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 본 발명의 목적과 부합되지 않으므로 단지 제5도에 도시된 바와같은 16개의 클라스를 설정한다.

전술한 바와같이, △1 이 △2에 비해 충분히 크면, 수신기에서 잘못된 신호군으로 복호화될 확률이 매우 적기 때문에, 클라스 정보가 잘못 전송될 확률은 그만큼 적다.

따라서, 같은 채널 잡음 환경하에서도 분류 벡터 양자화된 수신 영상의 화질은 크게 떨어지지 않게 된다. 제5도에 도시된 바와같이 클라스와 신호군 맵핑을 수행하면, 채널의 잡음이 심해 신호군간에 오류가 발생하여도, 수신되는 영상신호의 화질에 큰 영향을 미치지 않게 된다. 또한, 수직 방향의 모서리 성분을 갖는 코드워드 인덱스가 전송되는 경우, 잡음이 커 다른 클라스로 복호되어도 수평 방향의모서리 성분을 갖는 클라스나 대각선 방향의 모서리 성분을 갖는 크라스로 전송될 확률은 매우 작게 되어 수신영상의 화질에 미치는 영향이 적다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 클라스를 분류하는 방법이나 채널 잡음의 정도에 따라 신호군간의 거리를 서로 다르게 설정할 수도 있으며, 신호원소들에는 트렐리스 부호화 변조(trellis coded modulation; TCM)등의 방법을 이용하여 오류발생 확률을 줄일 수도 있다.

전술한 바와같이, 본 발명에 의하면, 분류 벡터 양자화기를 이용한 영상신호의 전송에서 수신 영상의 화질을 좌우하는 클라스 정보를 엠베디드 모듈레이션 기법을 이용하여 효율적으로 보호함으로써 부가적인 중복비트의 전송없이도 수신 영상의 화질을 향상할 수 있는 큰 이점이 있다.

Claims (3)

1. 입력되는 영상신호르 4×4 영상 블럭의 벡터로 생성하는 벡터 양자화 포맷터(10)와, 상기 벡터의 특징에 따라 N개의 클라스중 하나를 나타내는 클라스 정보를 생성하는 분류기(20)와, 상기 클라스 정보에 따라 N개의 클라스 코드북중 하나를 선택하며, 상기 N개의 클라스북의 대표벡터중 입력벡터와 가장 유사한 코드워드 인덱스를 선택하여 출력하는 코드장치(30)와, 상기 클라스 정보 및 대표벡터의 인덱스에 응답하여 채널 부호화 및 변조를 행하는 전송부(40)를 포함하는 영상신호 전송방법에 있어서, 상기 입력되는 분류벡터 양자화된 영상신호를 어떠한 비트 추가없이 상기 클라스 정보를 강력하게 보호하여 채널 잡음에 강하게 하기 위해 상기 분류기(20)로부터 출력되는 클라스 정보는 신호군에 맵핑(mapping)시키며, 상기 코드워드 인덱스는 신호군내의 신호원소에 맵핑시켜 전송하는 엠베디드 모듈레이션을 이용한 영상신호 전송방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 엠베디드 모듈레이션 전송방법은, 채널잡음에 강하게 하기 위해 상기 클라스 정보의 모서리 방향, 평탄부, 복잡한 부분과 같이 분류하여 전송하는 것을 특징으로 하는 영상신호 전송방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 유사한 클라스 정보들은 서로 인접한 신호군들에 맵핑시킴으로써, 클라스 정보에 오류가 발생하여도 복원 화질에 미치는 영향을 줄이도록 한 방법.