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KR0148154B1 - 움직임크기에 따른 동영상데이타의 부호화방법 및 장치 - Google Patents

움직임크기에 따른 동영상데이타의 부호화방법 및 장치

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Publication number
KR0148154B1
KR0148154B1 KR1019940013488A KR19940013488A KR0148154B1 KR 0148154 B1 KR0148154 B1 KR 0148154B1 KR 1019940013488 A KR1019940013488 A KR 1019940013488A KR 19940013488 A KR19940013488 A KR 19940013488A KR 0148154 B1 KR0148154 B1 KR 0148154B1
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KR
South Korea
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image
current
motion
pixel
Prior art date
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KR1019940013488A
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정제창
김성태
Original Assignee
김광호
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 김광호, 삼성전자주식회사 filed Critical 김광호
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Priority to EP19950304120 priority patent/EP0689359B1/en
Priority to DE69518801T priority patent/DE69518801T2/de
Priority to CN95108443A priority patent/CN1084110C/zh
Priority to US08/490,704 priority patent/US5657087A/en
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Abstract

움직임크기에 적응하는 동보상 부호화 장치는 동보상을 위한 기준화상에 대한 동보상할려는 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는 경우에도 현재화상의 화소값들을 차분펄스변조할 수 있도록 하는 동보상된 화소값들을 적응적으로 발생한다. 이러한 동보상 부호화 장치는 제1메모리에 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하며, 글로벌동벡터에 근거하여 기준화상을 동보상하며 동보상된 기준화상을 저장하는 글로벌동예측부, 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의해 형성되며 현재화상보다 작은 크기를 갖는 현재비데오블록과 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 검색영역간의 화소값들의 비교에 따른 국소동벡터를 발생하는 국소동예측부, 글로벌동예측부에 저장된 화소값들과 국소동벡터를 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 동보상부, 및 제2메모리로부터 출력되는 각 화상의 화소값들 각각과 상기 동보상부로부터 출력되는 대응하는 동보상된 화소값간의 차이값을 발생하는 유닛을 포함한다.

Description

움직임크기에 따른 동영상데이타의 부호화방법 및 장치
제1도는 종래의 영상부호화시스템을 나타내는 블록도,
제2도는 종래의 영상복호화시스템을 나타내는 블록도,
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동보상 부호화장치를 나타낸 블록도,
제4 (a)-(b)도는 본 발명의 움직임크기에 적응하는 동보상 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51: 움직임판단부 52: 스위치
53: 글로벌동예측부 54: 국소동예측부
55: 동보상부 56: 메모리
본 발명은 움직임크기에 적응하는 동보상 부호화 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화상간의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는 경우에도 적응적으로 동보상부호화를 수행할 수 있는 차분펄스 부호화되는 영상신호를 위한 동보상 부호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근에는 화질의 개선을 위하여 영상신호를 디지탈데이타로 부호화하여 처리하는 방식이 보편화되고 있다. 그러나, 영상신호를 디지탈데이타로 부호화하는 경우, 데이타량이 상당히 많게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 영상부호화시스템은 변환부호화, DPCM(Differential Pulse Code Modulation), 벡터양자화 및 가변장부호화(Variable Length Coding) 등을 사용하여 디지탈 영상신호에 포함되어 있는 용장성 데이타(Redundancy Data)를 제거하여 전체 데이타량을 감소시킨다. 잘 알려진 구조의 종래의 동화상부호기를 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
한 프레임의 디지탈 영상신호는 M×N화소들의 비데오블록들로 재구성되며, 재구성된 비데오블록들의 화소값들은 메모리(10)에 저장된다. 메모리(10)에 저장된 화소값들은 동예측부(18), 감산기(31) 및 비율제어부(20)로 인가된다. 동예측부(18)는 메모리(10)로부터 공급되는 현재화상의 화소값들과 프레임메모리(17)에 저장된 기준화상의 화소값들을 사용하여 현재화상의 비데오블록들 각각에 대한 움직임을 추정한다. 움직임추정은 프레임들간의 상관성에 근거하여 이루어진다. 동예측부(18)는 기준화상의 일부가 되는 검색영역내에서 비교에 사용된 현재비데오블록과 거의 동일한 화상정보를 갖는 기준비데오블록을 찾은 다음, 현재비데오블록과 기준비데오블록간의 공간적인 위치차치를 나타내는 동벡터(MV)를 발생한다. 동보상부(19)는 동예측부(18)에 의해 생성된 동벡터(MV)에 의해 지정되는 기준비데오블록의 화소값들을 프레임메모리(17)로부터 읽어내어 감산기(31)로 출력한다. 감산기(31)는, 차분펄스부호변조를 위하여, 메모리(10)로부터 공급되는 화소값으로부터 동보상부(19)로부터 인가되는 대응 화소값을 감산하고 감산에 의해 얻어진 차분화소값을 변환부(11)로 출력한다. 변환부(11)는 감산기(31)로부터 공급되는 공간영역 화소값들을 주파수영역의 변환계수값들로 변환시킨다. 변환부(11)는 DCT(Discrete Cosine Transform), WHT(Walsh-Hadamard Tranform), DFT(Discrete Fourier Transform), 또는 DST(Discrete Sine Transform)중의 하나를 사용하며, M×N화소들로 이루어진 비데오블록단위로 변환을 수행한다. 변환부(11)로부터 출력하는 변화계수값들은 양자화부(12)에 의해 양자화된 다음 가변장부호화부(13) 및 역양자화부(15)로 공급된다. 양자화부(12) 및 역양자화부(15)는 비율제어부(20)로부터 인가되는 양자화제어신호(Qss)에 따라 입력하는 데이타를 각각 양자화 및 역양자화시킨다. 이러한 양자화부(12) 및 역양자화부(15)에 관련한 기술은 잘 알려진 것이므로 그 구체적인 설명은 생략한다. 가변장부호화부(13)는 입력하는 데이타를 가변장부호화하며, 버퍼(14)는 가변장부호화부(13)의 출력 데이타를 전송하기 이전에 임시로 저장하며 또한 버퍼(14)의 저장상태를 나타내는 버퍼충만도를 비율제어부(20)로 출력한다. 비율제어부(20)는 메모리(10)로부터 공급되는 화소값들과 버퍼(14)로부터 인가되는 버퍼충만도에 근거하여 양자화를 위한 제어신호(Qss)를 발생한다. 한편, 역변환부(16)는 역양자화부(15)로부터 인가되는 변환계수값들에 대하여 변환부(11)에 의한 변환의 역변환을 수행하여 공간영역의 화소값들을 발생한다. 가산기(32)는 동보상부(19)로부터 인가되는 화소값들과 역변환부(16)로부터 인가되는 화소값들을 가산하여 프레임메모리(17)로 출력한다. 프레임메모리(17)는 가산기(32)로부터 인가되는 화소값들을 저장한다. 비율제어부(20)에 의해 발생횐 양자화제어 신호와 동예측부(18)에 의해 발생된 동벡터(MV) 및 버퍼(14)의 출력 데이타(Vc)는 제2도의 영상복호기로 공급된다. 스위치들(33, 34)은 리프레쉬(refresh) 스위치로서, 도시하지 않은 제어수단에 의해 수시로 오프된다. 이는 제1도의 동보상부호기에 의한 차분펄스부호변조에 의해 부호화되기 이전의 영상과 제2도 복호기의 복호화에 의한 영상간의 차이를 줄이기 위하여 사용된다.
제2도의 동화상 복호기에서, 가변장복호화부(21)는 버퍼(14)로부터 출력된 데이타(Vc)를 가변장복호화한다. 역양자화부(22)와 역변환부(23)는 제1도의 역양자화부(15)와 역변환부(23)와 동일한 기능을 수행한다. 동보상부(24)는 동벡터(MV)에 대응하는 프레임메모리(25)내의 화소값들을 읽어내어 가산기(26)로 공급하며, 가산기(26)는 역변환부(23)의 출력데이타에 동보상부(24)의 출력데이타를 가산하여 디스플레이부 및 프레임메모리(25)로 출력한다. 스위치(27)는 상술의 스위치들(33, 34)과 동일한 목적을 위해 사용된다.
상술한 제1도의 동화상 부호기는 한 프레임보다 작은 수의 화소들로 이루어진 검색영역을 사용하여 현재비데오블록과 동일한 화상정보를 갖는 기준비데오블록을 찾기 때문에, 스포츠중계와 같이 화상간의 움직임이 빠르거나, 화면전체가 패닝(faning)되는 화상의 경우, 현재비데오블록과 동일한 화상정보를 갖는 기준비데오블록이 주어진 검색영역내에 존재하지 않게 된다. 제1도의 동화상 부호기는 이러한 현재비데오블록에 대하여 차분펄스 부호변조를 이용하여 화상프레임간의 차이값을 얻는 논-인트라부호화를 수행하지 않고, 그 대신에 인트라부호화(intra coding)를 수행하기 때문에 부호화된 데이타의 비트량이 많게 되는 문제가 있다. 이러한 문제는 인트라부호화와 논-인트라부호화를 적절하게 조합하여 사용하는 일정한 데이타규격에 의한 시스템의 경우, 전체적으로 화질이 떨어질 뿐 아니라 버퍼(14)에 오버플로우(overflow)가 발생할 확률이 높아지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 해결하기 위하여, 프레임간의 움직임크기가 큰 화상의 경우 동예측범위를 한 프레임 전체로 변경하여 프레임간의 변위를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하고, 발생된 글로벌동벡터에 의해 동보상된 프레임의 데이타를 사용하여 동보상부호화 할려는 비데오블록에 대한 움직임량을 예측하며 동보상된 데이타를 발생하는 움직임 크기에 적응하는 동보상 부호화 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 방법을 구현한 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 동보상할려는 화상에 대한 움직임크기가 기 설정된 움직임크기를 벗어나는 지를 판단하지 않고 곧바로 동보상할려는 화상과 동보상의 기준이 되는 화상간의 공간적인 위치차이가 보상된 기준화상을 발생하여 동보상된 데이타를 발생하는 움직임크기에 적응하는 동보상 부호화 장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 현재화상의 화소값들과 동보상된 화소값들을 이용하여 차분펄스부호변조하는 화상부호기를 위한 동보상 부호화 방법은 동보상을 위한 기준화상의 화소값들을 저장하는 단계(a); 현재화상의 화소값들을 저장하는 단계(b); 상기 단계(a) 및 단계(b)에 의해 저장된 모든 화소값들에 근거하여 동보상할려는 현재화상의 움직임크기가 기설절된 움직임크기를 벗어나는 지를 판단하는 단계(c); 상기 단계(c)에 의한 판단결과가 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어남을 나타내면, 상기 단계(a)에 의해 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 단계(b)에 의해 저장된 화소값들에 의한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하는 단계(d); 상기 단계(d)에 의해 발생된 글로벌동벡터를 사용하여 상기 단계(a)에 의해 저장된 화소값들에 대응하는 기준화상을 동보상하며, 동보상된 기준화상의 화소값들을 저장하는 단계(e); 제1비데오블록과 상기 단계(e)에 의해 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 제2검색영역간의 화소값들의 비교에 근거한 제2국소동벡터를 발생하는 단계(f); 상기 단계(f)에 의해 발생된 제2국소동벡터와 상기 단계(e)에 의해 저장된 대응 화소값들을 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 단계(g); 및 상기 단계(b)에 의해 저장된 현재화상의 화소값들 각각과 상기 단계(g)에 의해 발생되는 동보상된 기준화상의 대응 화소값들간의 차이값을 발생하는 단계(h)을 포함한다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 현재화상의 화소값들과 동보상된 화소값들을 이용하여 차분펄스부호변조하는 화상부호기를 위한 동보상 부호화 장치는 기준화상의 화소값들을 저장하는 제1메모리; 복수개의 화상들에 대한 화소값들을 저장하며, 저장하고 있던 각 화상의 화소값들을 한 프레임씩 출력하며, 한 프레임씩 출력된 화상의 화소값들을 제1제어신호에 근거하여 한번 또는 두번씩 다시 출력하는 제2메모리; 상기 제2메모리로부터 중복적으로 출력되는 동일한 화상의 화소값들중에서 처음 출력되는 한 프레임씩의 화소값들을 인가받도록 연결되며, 상기 제1메모리에 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의한 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는지를 판단하고, 판단결과에 따른 제1 및 제2제어신호들을 발생하는 움직임판단부; 상기 제1메모리에 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하며, 발생된 글로벌동벡터에 근거하여 동보상된 기준화상의 화소값들을 저장하는 글로벌동예측부; 상기 글로벌동예측부에 동보상된 기준화상이 저장되었는 지를 판단하며, 판단결과에 근거하여 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의해 형성되며 현재화상보다 작은 크기를 갖는 현재비데오블록과 상기 제1메모리에 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 제1검색영역간의 화소값들의 비교에 따른 제1국소동벡터와, 현재비데오블록과 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 제2검색영역간의 화소값들의 비교에 따른 제2국소동벡터중의 하나를 발생하는 국소동예측부; 상기 움직임판단부에 의해 발생된 제2제어신호가 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나지 않음을 나타내면 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들을 상기 국소동예측부로 출력하며, 상기 제2제어신호가 현재화상의 움직임크기가 기 설정된 움직임크기를 벗어남을 나타내면 상기 제2메모리로부터 공급되는 동일한 화상에 대한 화소값들중에서 한 프레임의 화소값들을 상기 글로벌동예측부로 출력하며, 뒤따르는 한 프레임의 화소값들을 상기 국소동예측부로 출력하는 스위치; 상기 국소동예측부로부터 제1국소동벡터가 인가되면 상기 제1메모리에 저장된 화소값들과 상기 제1국소동벡터를 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하며, 상기 국소동예측부로부터 제2국소동벡터가 인가되면 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들과 상기 제2국소동벡터를 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 동보상부; 및 상기 제2메모리로부터 출력되는 각 화상의 화소값들 각각에 대하여 상기 동보상부로부터 출력되는 동보상된 대응 화소값들 감산하여 그 차이값을 발생하는 수단을 포함한다.
상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 현재화상의 화소값들과 동보상된 화소값들을 이용하여 차분펄스부호변조하는 화상부호기를 위한 동보상 부호화 장치는 기준화상의 화소값들을 저장하는 제1메모리; 복수개의 화상들에 대한 화소값들을 저장하며, 저장하고 있던 각 화상의 화소값들을 한 프레임씩 적어도 두번 반복하여 출력하는 제2메모리; 상기 제1메모리에 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하며, 글로벌동벡터에 근거하여 기준화상을 동보상하며 동보상된 기준화상을 저장하는 글로벌동예측부; 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의해 형성되며 현재화상보다 작은 크기를 갖는 현재비데오블록과 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 검색영역간의 화소값들의 비교에 따른 국소동벡터를 발생하는 국도동예측부; 상기 국소동예측부로부터 국소동벡터를 인가받아, 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들과 상기 국소동벡터를 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 동보상부; 및 상기 제2메모리로부터 두번째 출력되는 각 화상의 화소값들 각각에 대하여 상기 동보상부로부터 출력되는 동보상된 대응 화소값을 감산하여 그 차이값을 발생하는 수단을 포함한다.
이하, 첨부한 제3도 및 제4 (a)-(b)도를 참조하여 본 발명을 구현한 바람직한 실시예들을 상세히 기술하기로 한다.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동화상 부호기를 보여준다. 제3도에서, 제1도의 부호기에서의 블록들과 동일한 블록들에 대하여는 제1도에서 사용한 참조번호를 그대로 사용하며, 또한 그러한 블록들에 대한 구체적인 동작설명은 생략하였다.
제3도의 장치의 구성 및 동작을 본 발명에 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
메모리(56)는 복수개의 화상들에 대한 화소값들을 저장한다. 메모리(56)는 저장된 화소값들중에서 이전 화상의 화소값들을 비율제어부(20)와 감산기(31)로 출력하며, 동시에 현재화상의 화소값들을 움직임판단부(51)로 공급한다. 감산기(31)는 메모리(56)로부터 공급되는 이전화상의 화소값들 각각에 대하여 동보상부(55)로부터 공급되는 대응 화소값을 감산하여 그 차분값을 변환부(11)로 출력한다.
한편, 움직임판단부(51)는, 메모리부(56)로부터 현재화상의 화소값들이 공급되면, 프레임메모리(17)에 저장된 기준화상의 화소값들을 인가받아 기준화상에 대한 현재화상의 움직임크기를 판단한다. 기준화상에 대한 현재화상의 움직임크기를 판단하기 위하여, 움직임판단부(51)는 현재화상의 일부가 되는 현재비데오블록과 동일한 화상정보를 갖는 제1기준비데오블록이 제1검색영역내에 존재하는 지의 여부를 하나 또는 복수개의 현재비데오블록들에 대하여 검사한다. 움직임판단부(51)는 검사결과에 근거하여 기준화상의 화소값들을 이용한 현재화상의 동예측이 가능한 지의 여부를 나타내는 제1제어신호(CTL1)를 발생한다. 움직임판단부(51)는 또한 상술의 검사결과에 근거한 제2제어신호(CTL2)를 발생한다. 제1제어신호(CTL1)가 기준화상의 화소값들을 이용한 현재화상의 동예측이 가능함을 나타내면, 메모리(56)는 현재화상의 화소값들을 스위치(52)로 공급한다. 메모리(56)는 또한 현재 화상의 화소값들이 모두 스위치(52)로 공급되고 나면 다시 현재화상의 화소값들을 감산기(31)로 출력한다. 스위치(52)는 이때 인가되는 제2제어신호(CTL2)에 따라 메모리(56)로부터 입력단(C)을 통해 공급되는 현재화성의 화소값들을 제1출력단(A)을 통해 국소동예측부(54)로 공급한다. 국소동예측부(54)는 글로벌동예측부(53)에 보상된 기준화상의 화소값들이 저장되어 있는 지를 판단한다. 판단에 의하여 글로벌동예측부(53)가 보상된 기준화상의 화소값들의 저장하지 않는 것으로 판단되면, 국소동예측부(54)는 프레임메모리(17)에 저장된 기준화상의 화소값들과 스위치(52)를 통해 인가되는 현재화상의 화소값들을 사용하여 현재비데오블록에 대한 제1국소동벡터(LMV1)를 발생한다.
제1국소동벡터(LMV1)의 발생을 제4(a)도를 참조하여 설명한다. 제4(a)도에서, 제1국소동벡터(LMV1)는 현재화상내의 현재비데오블록과, 기준화상내의 제1검색영역에 근거하여 결정한다. 여기서, 제1검색영역은 기준화상보다 작은 화소수를 가지며, 현재비데오블록에 대응하는 화상상의 위치를 갖는다. 제4(a)도에서, 현재비데오블록은 해칭된 사각형으로 표시되었으며, 현재비데오블록과 동일한 화상정보를 갖는 제1기준비데오블록 역시 해칭된 사각형으로 표시되었다. 국소동예측부(54)는 제1검색영역내에서 현재비데오블록과 동일한 화소수를 가지며 제1검색영역내의 좌측상단에 위치한 대응블록과 대응블록을 한 화소씩 우측으로 그리고/또는 아래쪽으로 이동하여 얻어지는 모든 이동된 블록들 각각을 현재비데오블록과 비교한다. 비교에 사용되는 방법은 잘 알려진 평균절대오차(Mean Absolute Error; MAE)법 또는 평균제곱오차(Mean Square Error; MSE)법등이 있다. MAE 또는 MSE에 의한 화소값들의 비교에 의해 현재비데오블록과 가장 적은 차이값을 갖는 제1기준비데오블록이 결정되면, 국소동예측부(54)는 제1기준비데오블록과 현재비데오블록간의 공간적인 위치차이를 나타내는 제1국소동벡터(LMV1)를 발생한다. 제1국소동벡터(LMV1)는 현재화상내의 모든 현재비데오블록들 각각에 대하여 생성되며, 생성된 제1국소동벡터(LMV1)는 동보상부(55)로 공급된다.
동보상부(55)는 국소동예측부(54)로부터 제1국소동벡터(LMV1)가 인가되면, 보상된 기준화상의 화소값들이 글로벌동예측부(53)에 저장되어 있지 않는 것으로 판단한다. 이러한 판단에 근거하여, 동보상부(55)는 프레임메모리(17)에 저장된 기준화상의 화소값들과 국소동예측부(54)에 의해 발생된 제1국소동벡터(LMV1)에 따라서 동보상된 화소값들을 발생한다. 감산기(31)는 메모리(56)로부터 공급되는 현재화상의 화소값들 각각으로부터 동보상부(55)로부터 공급되는 대응화소값을 감산하고 감산에 의해 얻어진 차이값을 변환부(11)로 출력한다. 동보상부(55)로부터 출력된 화소값들은 또한 가산기(32)로 공급되며, 가산기(32)에 의해 역변환부(16)로부터 출력되는 데이타와 가산된다. 가산기932)에 의해 얻어진 화소값들은 프레임메모리(17)에 저장되어 다음화상의 동보상을 위한 기준화상의 화소값들로 사용된다.
움직임판단부(51)에 의해 발생된 제1제어신호(CTL1)가 기준화상의 화소값들을 이용한 현재화상의 동예측이 불가능함을 나타내면, 메모리(56)는 현재화상의 화소값들을 한 프레임씩 두번 반복하여 스위치(52)로 공급한다. 메모리(56)는 또한 현재화상의 화소값들을 두번 반복하여 스위치(52)로 공급하고 나면 다시 현재화상의 화소값들을 감산기(31)로 출력한다. 스위치(52)는 이때 인가되는 제2제어신호(CTL2)에 따라 메모리(56)로부터 입력단(C)을 통해 공급되는 두 프레임의 현재화상의 화소값들중에서 먼저 입력하는 한 프레임의 현재화상의 화소값들을 제2출력단(B)을 통해 글로벌동예측부(53)로 공급한다. 그런 다음, 스위치(52)는 두번째로 인가되는 현재화상의 화소값들을 제1출력단(A)을 통해 국소동예측부(54)로 공급한다. 국소동예측부(54)는 스위치(52)를 통해 현재화상의 화소값들이 공급되지 않는 동안 국소동벡터를 발생하지 않는다. 그리고, 감산기(31) 역시 메모리(56)로부터의 현재화상의 화소값들과 동보상부(55)로부터의 동보상된 화소값들이 공급되지 않으므로 동작하지 않는다.
글로벌동예측부(53)는 스위치(52)의 제2출력단(B)을 통해 인가되는 현재화상의 화소값들 모두와 프레임메모리(17)에 저장된 기준화상의 화소값들 모두를 사용하여 기준화상에 대한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터(GMV)를 발생한다. 글로벌동예측부(53)는 평균절대오차(Mean Absolute Error; MAE)법에 의한 다음의 식(1) 또는 평균제곱오차(Mean Square Error; MSE)법에 의한 다음의 식(2) 중의 하나를 사용하여 글로벌동벡터(GMV)를 발생한다. 기준화상 및 보상된 기준화상의 관계는 제4(b)도에서 개념적으로 도시되었다. 글로벌동벡터(GMV)는, 제4(b)도에서 알 수 있는 것 처럼, 기준화상에 대한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타낸다.
여기서, Ycur(m,n)은 현재화상내의 (m,n)번째의 화소값, Yref(m,n)은 기준화상내의 (m,n)번째의 화소값, W 및 H는 한프레임의 수평 및 수직화소수를 각각 나타낸다. (k,l)은 기준화상에 대한 현재화상의 위치를 나타낸다. 그리고, x_rang 및 y_rang는 수평 및 수직방향으로의 기준화상에 대한 현재화상의 이동 범위를 각각 나타낸다. 다시 말하면, 현재화상은 수평방향으로의 기준화상의 -X_rang부터 X_rang-1까지의 범위내에서 기준화상에 대한 위치를 가질 수 있다. 이것은 수직방향의 경우에도 동일하다. 글로벌동예측부(53)는, 제4(b)도에서 보인 것 처럼, 기준화상의 위치를 글로벌동벡터(GMV)만큼 이동시켜 이동된 기준위치를 갖는 보상된 기준화상의 화소값들을 프레임메모리(17)로부터 공급받아 저장한다. 실제로 글로벌동예측부(53)에 저장되는 보상된 기준프레임의 화소값들중에서 기준프레임의 이동에 의해 새로이 보상된 기준프레임에 추가되는 화소들의 경우, 모든 화소들의 값은 동일한 임의의 값으로 설정된다. 이러한 임의의 값은 256계조를 표현하는 화소값의 경우, 0 또는 255의 특정값으로 설절할 수 있다.
글로벌동예측부(53)에 의해 글로벌동벡터(GMV) 및 보상된 기준화상이 완전히 결정된 이후에, 스위치(52)를 통한 메모리(56)로부터의 현재화상의 화소값들은 국소동예측부(54)로 공급된다. 국소동예측부(54)는, 스위치(52)의 제1출력단(A)을 통해 현재화상의 화소값들이 인가되면, 글로벌동예측부(53)에 보상된 기준화상의 화수값들이 저장되었는 지를 판단한다. 판단에 의해 글로벌동예측부(53)가 보상된 기준화상의 화소값들을 저장하고 있으면, 국소동예측부(54)는 글로벌동예측불(53)에 저장된 보상된 기준화상의 화소값들과 스위치(52)를 통해 인가되는 현재화상의 화소값들을 사용하여 현재비데오블록에 대한 제2국소동벡터(LMV2)를 발생한다. 국소동예측부(54)에 의한 제2국소동벡터(LMV2)의 발생과정은, 제1도에서 설명한 동예측부(18)가 프레임메모리(17)에 저장된 화소값들을 사용하여 현재비데오블록에 대한 제1기준비데오블록을 결정하는 방법과 유사한 방법을 사용하므로 그 발생과정을 간단히 설명한다. 국소동예측부(54)는 현재비데오블록의 화소값들과 보상된 기준화상의 제2검색영역내의 화소값들을 비교하여, 현재비데오블록과 동일한 화상정보를 갖는 제2검색영역내의 제2기준비데오블록을 결정한다. 여기서, 제2검색영역은 제4(b)도에서 보인 바와 같이 제1검색영역으로부터 글로벌동벡터(GMV)의 값만큼 이동된 위치를 가지며, 또한 보상된 기준화상내에서 비교에 사용되는 현재비데오블록에 대응하는 위치를 갖는다. 국소동예측부(54)는, 제2기준비데오블록이 결정되면, 현재비대오블록과 제2기준비데오블록간의 공간적인 위치차이를 나타내는 제2국소동벡터(LMV2)를 발생한다. 발생된 제2국소동벡터(LMV2)는 동보상부(55)로 공급된다.
동보상부(55)는 제2국소동벡터(LMV2)가 인가되면, 글로벌도예측부(53)에 저장된 보상된 기준화상의 화소값들과 제2국소동벡터(LMV2)를 사용하여 현재비데오블록에 대하여 동보상된 화소값들을 얻은 다음, 감산기(31) 및 가산기(32)로 출력한다. 감산기(31)는 메모리(56)로부터 공급되는 현재화상의 화소값으로부터 동보상부(55)로부터 공급되는 동보상된 화소값을 감산한다. 이후의 제3도 장치의 동작은 제1국소동벡터(LMV1)를 이용한 동보상 동작과 동일하므로 그 설명을 생략한다. 제3도의 장치에 의해 발생된 글로벌동벡터(GMV)와 국소동벡터(LMV1 또는 LMV2)는 동보상부호화된 화상의 복호화를 위하여 복호기(미도시)로 전송된다.
상술의 일 실시예의 경우, 제3도의 장치는 움직임판단부(51)의 판단에 따른 제어신호들에 근거하여 동작하나, 제3도에서 움직임판단부(51)와 스위치(52)를 제거한 다른 변형 실시예도 가능하다. 이러한 변형실시예를 제3도를 참조하여 간단히 설명한다.
메모리(56)가 현재화상의 화소값들을 출력하면, 글로벌동예측부(53)는 제3도의 장치에서 설명된 방식과 동일한 방식으로 기준화상에 대한 현재화상의 글로벌동벡터를 발생한다. 글로벌동예측부(53)는 또한 발생된 글로벌동벡터를 사용하여 기준화상을 동보상하고 동보상된 기준화상의 화소값들을 저장한다. 국소동예측부(54)는 글로벌동예측부(53)에 저장된 동보상된 기준화상과 메모리(56)로부터 인가되는 현재화상의 화소값들에 근거하여 국소동벡터를 발생하고, 동보상부(55)는 국소동벡터와 글로벌동예측부(53)에 저장된 화소값들을 이용하여 동보상된 화소값들을 발생한다. 따라서, 동보상부(55)는 기준화상에 대한 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는 경우에도 적절하게 동보상된 화소값들을 발생할 수 있게 된다.
상술한 바와같이, 본 발명의 움직임크기에 따른 동보상 부호기는 기준화상내에서 결정된 검색영역으로는 현재화상내의 각각의 비데오블록에 대한 동벡터를 결정할 수 없는 경우에도 현재화상내의 각각의 비데오블록들에 대한 동벡터를 정확하게 결정할 수 있다. 따라서, 움직임이 큰 장면들에 대해 동벡터를 결정하지 못하여 인트라부호화를 수행하는 종래의 동보상부호화 시스템에 의한 전송데이타량의 증가문제를 해결할 수 있다.

Claims (18)

  1. 현재화상의 화소값들과 동보상된 화소값들을 이용하여 차분펄스부호변조하는 화상부호기를 위한 동보상 부호화 장치에 있어서, 기준화상의 화소값들을 저장하는 제1메모리; 복수개의 화상들에 대한 화소값들을 저장하며, 저장하고 있던 각 화상의 화소값들을 한 프레임씩 적어도 두번 반복하여 출력하는 제2메모리; 상기 제1메모리에 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하며, 글로벌동벡터에 근거하여 기준화상을 동보상하며 동보상된 기준화상을 저장하는 글로벌동예측부; 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의해 형성되며 현재화상 보다 작은 크기를 갖는 현재비데오블록과 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 검색영역간의 화소값들의 비교에 따른 국소동벡터를 발생하는 국소동예측부; 상기 국소동예측부로부터 국소동벡터를 인가받아, 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들과 상기 국소동벡터를 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 동보상부; 및 상기 제2메모리로부터 두번째 출력되는 각 화상의 화소값들 각각에 대하여 상기 동보상부로부터 출력되는 동보상된 대응 화소값을 감산하여 그 차이값을 발생하는 수단을 포함하는 동보상 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 글로벌동예측부는 움직임추정범위내에서의 이동에 의해 얻어지는 복수개의 이동된 현재화상들 각각과 기준화상간의 화소차이값들에 의한 평균절대오차들에 근거하여 상기 글로벌동벡터를 발생하는 동보상 부호화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 글로벌동예측부는 움직임추정범위내에서의 이동에 의해 얻어지는 복수개의 이동된 현재화상들 각각과 기준화상간의 화소차이값들에 의한 평균제곱오차들에 근거하여 상기 글로벌동벡터를 발생하는 동보상 부호화 장치.
  4. 현재화상의 화소값들과 동보상된 화소값들을 이용하여 차분펄스부호변조하는 화상부호기를 위한 동보상 부호화 장치에 있어서, 기준화상의 화소값들을 저장하는 제1메모리; 복수개의 화상들에 대한 화소값들을 저장하며, 저장하고 있던 각 화상의 화소값들을 한 프레임씩 출력하며, 한 프레임씩 출력된 화상의 화소값들을 제1제어신호에 근거하여 한번 또는 두번씩 다시 출력하는 제2메모리; 상기 제2메모리로부터 중복적으로 출력되는 동일한 화상의 화소값들중에서 처음 출력되는 한 프레임씩의 화소값들을 인가받도록 연결되며, 상기 제1메모리에 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의한 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는 지를 판단하고, 판단결과에 따른 제1 및 제2제어신호들을 발생하는 움직임판단부; 상기 제1메모리에 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의한 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하며, 발생된 글로벌동벡터에 근거하여 동보상된 기준화상의 화소값들을 저장하는 글로벌동예측부; 상기 글로벌동예측부에 동보상된 기준화상이 저장되었는 지를 판단하며, 판단결과에 근거하여 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들에 의해 형성되며 현재화상보다 작은 크기를 갖는 현재비데오블록과 상기 제1메모리에 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 제1검색영역간의 화소값들의 비교에 따른 제1국소동벡터와, 현재비데오블록과 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 제2검색영역간의 화소값들의 비교에 따른 제2국소동벡터중의 하나를 발생하는 국소동예측부; 상기 움직임판단부에 의해 발생된 제2제어신호가 현재화상의 움직임크기가 기설절된 움직임크기를 벗어나지 않음을 나타내면 상기 제2메모리로부터 공급되는 화소값들을 상기 국소동예측부로 출력하며, 상기 제2제어신호가 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어남을 나타내면 상기 제2메모리로부터 공급되는 동일한 화상에 대한 화소값들중에서 한 프레임의 화소값들을 상기 글로벌동예측부로 출력하며, 뒤따르는 한 프레임의 화소값들을 상기 국소동예측부로 출력하는 스위치; 상기 국소동예측부로부터 제1국소동벡터가 인가되면 상기 제1메모리에 저장된 화소값들과 상기 제1국소동벡터를 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하며, 상기 국소동예측부로부터 제2국소동벡터가 인가되면 상기 글로벌동예측부에 저장된 화소값들과 상기 제2국소동벡터를 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 동보상부; 및 상기 제2메모리로부터 출력되는 각 화상의 화소값들 각각에 대하여 상기 동보상부로부터 출력되는 동보상된 대응 화소값을 감산하여 그 차이값을 발생하는 수단을 포함하는 동보상 부호화 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2메모리는 제1제어신호가 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는 것을 나타내면 현재화상의 화소값들을 한 프레임씩 두번 출력하며, 제1제어신호가 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나지 않음을 나타내면 현재화상의 화소값들을 한 프레임만 출력하는 동보상 부호화 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 움직임판단부는 현재비데오블록에 대응하는 제1검색영역내에서 현재비데오블록과 동일한 화상정보를 갖는 제1기준비데오블록이 존재하는 지의 여부에 따라 제1제어신호를 발생하는 동보상 부호화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 움직임판단부는 현재화상내의 복수개의 현재비데오블록들에 대하여 동일한 화상정보를 갖는 제1기준비데오블록이 존재하는 지를 판단하는 것을 특징으로 하는 동보상 부호화 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 글로벌동예측부는 움직임추정범위내에서의 이동에 의해 얻어지는 복수개의 이동된 현재화상들 각각과 기준화상간의 화소차이값들에 의한 평균절대오차들에 근거하여 상기 글로벌동벡터를 발생하는 동보상 부호화 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 글로벌동예측부는 움직임추정범위내에서의 이동에 의해 얻어지는 복수개의 이동된 현재화상들 각각과 기준화상간의 화소차이값들에 의한 평균제곱오차들에 근거하여 상기 글로벌동벡터를 발생하는 동보상 부호화 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 국소동예측부는 상기 글로벌동예측부에 동보상된 기준화상이 저장되어 있지 않으면 상기 제1국소동벡터를 발생하며, 상기 글로벌동예측부에 동보상된 기준화상이 저장되어 있으면 상기 제2국소동벡터를 발생하는 동보상 부호화 장치.
  11. 현재화상의 화소값들과 동보상된 화소값들을 이용하여 차분펄스부호변조하는 화상부호기를 위한 동보상 부호화 방법에 있어서, 동보상을 위한 기준화상의 화소값들을 저장하는 단계(a); 현재화상의 화소값들을 저장하는 단계(b); 상기 단계(a) 및 단계(b)에 의해 저장된 모든 화소값들에 근거하여 동보상할려는 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는 지를 판단하는 단계(c); 상기 단계(c)에 의한 판단결과가 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어남을 나타내면, 상기 단계(a)에 의해 저장된 화소값들에 의한 기준화상에 대한 상기 단계(b)에 의해 저장된 현재화상의 공간적인 위치차이를 나타내는 글로벌동벡터를 발생하는 단계(d); 상기 단계(d)에 의해 발생된 글로벌동벡터를 사용하여 상기 단계(a)에 의해 저장된 화소값들에 대응하는 기준화상을 동보상하며, 동보상된 기준화상의 화소값들을 저장하는 단계(e); 제1비데오블록과 상기 단계(e)에 의해 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 제2검색영역간의 화소값들의 비교에 근거한 제2국소동벡터를 발생하는 단계(f); 상기 단계(f)에 의해 발생된 제2국소동벡터와 상기 단계(e)에 의해 저장된 대응 화소값들을 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 단계(g); 및 상기 단계(b)에 의해 저장된 현재화상의 화소값들 각각과 상기 단계(g)에 의해 발생되는 동보상된 기준화상의 대응 화소값간의 차이값을 발생하는 단계(h)을 포함하는 동보상 부호화 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단계(c)에 의한 판단결과가 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나지 않음을 나타내는 경우, 상기 단계(b)에 의해 저장된 화소값들에 의해 형성되며 현재화상보다 작은 크기를 갖는 제1비데오블록과 상기 단계(a)에서 저장된 화소값들의 일부에 의해 형성되는 제1검색영역간의 화소값들의 비교에 근거한 제1국소동벡터를 발생하는 단계(i); 상기 단계(i)에 의해 발생된 제1국소동벡터와 상기 단계(a)에 의해 저장된 대응 화소값들을 사용하여 동보상된 화소값들을 발생하는 단계(j); 및 상기 단계(b)에 의해 저장된 현재화상의 화소값들 각각과 상기 단계(j)에 의해 발생되는 동보상된 기준화상의 대응 화소값간의 차이값을 발생하는 단계(k)를 더 포함하는 동보상 부호화 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 단계(c)는 현재화상의 화소값들의 일부로 이루어진 현재비데오블록과, 상기 단계(a)에 의해 저장된 화소값들의 일부로 이루어지며 상기 현재비데오블록의 동예측을 위한 제1검색영역을 형성하는 단계(c1); 단계(c1)에 의해 형성된 현재비데오블록의 화소값들과 상기 제1검색영역내에 존재하며 상기 현재비데오블록과 동일한 화소수를 갖는 대응블록들간의 화상정보의 비교에 근거하여 현재비데오블록과 동일한 화상정보를 갖는 기준비데오블록이 상기 제1검색영역내에 존재하는 지를 판단하는 단계(c2); 및 상기 단계(c2)의 판단결과에 근거하여 현재화상의 움직임크기가 기설정된 움직임크기를 벗어나는 지를 판단하는 단계(c3)를 포함하는 동보상 부호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 단계(c2)는 현재화상내의 복수개의 현재비데오블록들에 대하여 동일한 화상정보를 갖는 제1기준비데오블록이 존재하는 지를 판단하는 단계를 더 포함하는 동보상 부호화 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 단계(d)는 기설정된 움직임추정범위내에서의 현재화상의 이동에 의해 얻어지는 복수개의 이동된 현재화상들 각각과 기준화상간의 화소차이값들의 평균절대오차에 근거하여 상기 글로벌동벡터를 발생하는 단계(d1)을 더 포함하는 동보상 부호화 방법.
  16. 제15항에 있어서, 단계(d1)은 다음의 식을 사용하여 이동에 의한 하나의 현재화상과 기준화상간의 화소차이값들의 평균절대오차를 계산하는 단계(da1)를 포함하는 동보상 부호화 방법.
    여기서, Ycur(m,n)은 현재화상내의 (m,n)번째의 화소값, Yref(m,n)은 기준화상내의 (m,n)번째의 화소값, W 및 H는 한프레임의 수평 및 수직화소수, (k,l)은 기준화상에 대한 현재화상의 위치, 그리고, x_rang 및 y_rang는 수평 및 수직방향으로의 기준화상에 대한 현재화상의 이동 범위를 각각 나타낸다.
  17. 제11항에 있어서, 상기 단계(d)는 기설정된 움직임추정범위내에서의 현재화상의 이동에 의해 얻어지는 복수개의 이동된 현재화상들 각각과 기준화상간의 화소차이값들의 평균제곱오차에 근거하여 상기 글로벌동벡터를 발생하는 단계(d2)을 더 포함하는 동보상 부호화 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단계(d2)은 다음의 식을 사용하여 이동에 의한 하나의 현재화상과 기준화상간의 화소차이값들의 평균제곱오차를 계산하는 단계(da2)를 포함하는 동보상 부호화 방법.
    여기서, Ycur(m,n)은 현재화상내의 (m,n)번째의 화소값, Yref(m,n)은 기준화상내의 (m,n)번째의 화소값, W 및 H는 각각 한프레임의 수평 및 수직화소수, (k,l)은 기준화상에 대한 현재화상의 위치, 그리고, x_rang 및 y_rang는 수평 및 수직방향으로의 기준화상에 대한 현재화상의 이동 범위를 각각 나타낸다.
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