KR0124157B1 - 영상 부호화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산코사인변환(DCT)을 행함에 있어서, 수직방향의 상관성이 떨어지는 인터(Inter)모드일 경우 수평 방향의 일차원 DCT를 수행하고, 인트(Intra)모드일 경우 2차원 DCT를 수행하여 보다 효과적인 영상 신호의 압축으로 고화질의 영상을 얻을 수 있는 영상 부호기에 관한 것이다. 일반적인 인터/인트라 모드의 선택은 현재 원신호의 거대구획의 분산과 예측 에러 신호의 거대구획의 분산에 의해 행해진다.

Description

영상 부호화 장치

제1도는 종래의 영상 부호화 장치의 블록도.

제2도는 본 발명에 따른 선택적 이산코사인변환(DCT)를 이용한 영상 부호화 장치의 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 110 : 프레임 포맷터 12, 19 : 감산기

14, 114, 118 : DCT 16, 116, 120 : 양자화

18, 20, 112 : 스위치 22, 122, 126 : 역양자화

24, 124, 128 : IDCT 26, 140 : 가산기

30, 130 : 프레임 지연부 28, 132 : 움직임 보상부

32, 134 : 움직임 추정부

본 발명은 디지틀 영상 신호를 압축하는 장치에 관한 것으로서, 특히 인터/인트라(Inter/Intra) 모드에 따라서 이산코사인변환(DCT)를 달리하여 효율적인 압축하에서 고품질의 영상을 얻을 수 있도록 한 영상 부호화 장치에 관한 것이다.

고화질 텔레비젼(HDTV), 영상 전화기 등과 같이 영상신호를 디지틀 방식으로 처리하는 장치에서, 영상신호는 음성신호에 비해 대역폭이 매우 넓기 때문에 이를 처리하고자 할때 상당히 많은 데이타가 발생한다. 하지만 이를 전송하기 위한 채널의 주파수 대역은 한정되어 있으므로, 디지틀 영상신호를 전송하려면 불가피하게 데이타를 압축시켜야 한다.

디지틀 영상신호를 효과적으로 압축하는 기법중에서 가장 많이 사용되는 것은 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform; 이하 DCT라 함)과 같은 프레임내의 상관성을 줄이는 변환 부호와 방식과, 움직임 보상(Motion Conpensation)과 같은 프레임간의 시간적 상관성을 줄이는 차이신호 부호화 방식이다.

제1도는 종래의 영상 부호기를 도시한다.

종래의 영상 부호기는 전처리된 영상신호를 기설정된 영상 처리 단위로 만들어 주는 프레임 포맷터(10)와, 입력되는 시간 영역의 영상 신호를 주파수 영역의 변환 계수로 변환하는 DCT부(14)와, 변환 계수를 양자화하는 양자화부(16)와, 양자화의 역과정을 수행하는 역양자화부(22)와, DCT의 역과정인 IDCT부(24)와, 현재 원신호와 프레임 지연부(30)에 저장된 이전 프레임을 이용하여 움직임을 추정하는 움직임 추정부(32)와, 추정된 움직임만큼 이전 프레임의 신호를 보상하는 움직임 보상부(28)를 포함한다.

스위치(18),(20)는 현재 원신호의 분산과 차이 신호의 분산을 수행하는 분산 비교부(도시되지 않음)로부터의 인트라(INTRA)/인터(INTER)모드 결정에 따라 스위치를 개폐한다.

여기에서, 인터(INTER)모드는 움직임 보상을 수행하여 현재 프레임에서 움직임 보상된 차이 신호를 감산한 차이 신호만을 변환 부호화하는 것을 말하며, 인트라(INTRA)모드는 현재 원신호를 그대로 변환부호화하는 것을 말한다.

분산 비교의 결과 인트라 모드일 경우, 프레임(10)으로 부터 출력되는 신호는 2차원 DCT부(14), 양자화부(16) 및 가변 길이 부호기(도시되지 않음)를 통하여 압축된다.

또한, 인터모드일 경우, 감산기(12)에서 현재 원신호에서 움직임 보상된 신호를 감산하고, 그 차이 신호가 DCT부(14), 양자화부(16) 및 가변길이 부호기(도시되지 않음)를 거쳐 양자화된다.

DCT는 본질적으로 상관도가 일정 이상(약 0.6)이 아니면 압축효과를 얻을 수 없다. 일반적으로 대개의 영상 입력은 수평, 수직 모두 높은 상관도(0.9이상)을 가지고 있으나, 움직임 보상된 차이신호(즉, 인터모드일 경우)는 수직 방향의 상관성이 현저히 감소하기 때문에 압축 효과가 1차원 수평 DCT보다 감소하는 경향이 있었다. 하지만 종래의 영상 부호기는 인터 및 인트라 모드에서 모두 2차원 DCT를 수행함으로써 DCT의 압축 효과를 얻지 못하거나 또는 데이타량이 1차원 수평 DCT보다 더 늘어나는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 DCT를 행함에 있어 이차원 DCT와 일차원 수평 DCT를 선택적으로 적용하여 보다 효과적인 압축을 수행하는 영상 부호화 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 영상 부호화 장치에는 디지탈 영상 신호를 압축된 형태로 전송하기 위하여 상기 디지틀 영상 신호를 인터 모드와 인트라 모드로 처리하는 장치에 있어서, 상기 인트라 모드가 선택될 경우, 상기 디지틀 영상신호를 2차원적 상관성에 의거하여 압축하는 제1경로로 압축하여 제1압축 부호화된 신호를 제공하되, 상기 제1경로에는 상기 디지틀 영상신호에 대해 2차원 DCT를 수행하는 수단이 포함된 제1수단과; 상기 인터 모드가 선택될 경우, 상기 디지틀 영상 신호를 1차원적 상관성에 의거하여 압축하는 제2경로로 압축하여 제2압축 부호화된 신호를 제공하되, 상기 제2경로에는 상기 디지틀 영상 신호에 대해 1차원 DCT를 수행하는 수단이 포함된 제2수단과; 상기 인터모드 및 인트라모드를 결정하는 수단으로 부터 제어신호를 받아 소정의 영상처리 단위로 입력되는 디지틀 영상 신호를 선택적으로 상기 제1수단 또는 상기 제2수단으로 연결하는 스위칭 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 영상 부호기의 일실시예이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 선택적 DCT를 이용한 영상 부호기는 2가지 경로로서 신호를 압축한다. 제1압축 경로에서는 2차원 수평 DCT를 수행하여 영상신호를 압축 부호화하고, 제2압축경로에서는 1차원 수평 DCT를 이용하여 차이 신호(현재 원신호에서 움직인 보상된 신호를 감산한 신호)를 압축 부호화한다.

프레임 포맷터(110)는 전처리된 디지틀 영상신호를 소정의 영상 처리단위로 분할한다.

스위치(112)는 인트라/인터모드 결정수단(본 실시예에서는 분산비교부)으로 부터 제어신호에 따라서 인트라모드일 경우 프레임의 출력신호를 상측의 제1경로에 연결하고, 인터모드일 경우 하측의 제2경로로 연결한다.

DCT부(114), (118)는 코사인 함수를 이용한 직교 변환의 하나인 DCT를 이용하여 입력되는 시간 영역의 영상신호를 주파수 영역의 변환계수로 변환함으로써 공간적 상관성을 제거한다.

양자화부(116)(120)는 변환계수로서 입력되는 영상신호를 유한한 갯수의 값으로부터 근사화시키는 것으로서, 양자화는 입력신호에 따라 스칼라 양자화와 벡터 양자화로 구분할 수 있으며, 부호기의 배치에 따라 균일 양자화와 비균일 양자화로 나눌 수 있다.

가변길이부호기(Variable Length Coder; 이하 VLC라 함)(도시되지 않음)는 양자화된 신호를 입력받아, 정보원에 포함된 각 부호의 발생빈도가 높은 것은 짧은 길이의 부호로, 빈도가 낮은 것은 긴 길이의 부호로 표시하는 부호기로서, 동일한 길이로 부호를 할당하는 방식에 비해 부호길이의 평균치를 줄일 수 있으며, 대표적인 가변길이 부호로는 허프만 부호가 있다.

역양자화부(122)(126) 및 IDCT부(124)(128)는 DCT부(114)(118) 및 양자화부(116)(120)에서 수행되는 신호처리의 역과정으로서, 프레임간의 시간적 상관성을 줄이기 위해 이용되는 움직임 추정 및 움직임 보상을 위한 이전 프레임 신호로 복원된다.

가산기(140) 및 메모리 지연부(130)는 복원된 신호와 움직임 보상된 신호를 가산하여 이전 프레임을 만들어 저장한다.

움직임 추정부(134) 및 움직임 보상부(132)는 현재 원신호와 메모리 지연부(130)에 저장된 이전 프레임을 이용하여 움직임을 추정하고, 추정된 움직임 만큼 이전 프레임의 신호를 움직임 벡터만큼 이동시킨다.

감산기(119)는 현재 원신호와 움직임 보상된 신호를 감산하여 차이신호를 만든다.

분산비교기(도시되지 않음)는 현재 원신호의 분산과 차이신호의 분산을 수행하여, 기설정된 선택기준에 따라서 인트라/인터모드를 선택하여 스위치(112)를 제어한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 선택적 DCT를 이용한 영상 부호기는 2가지 경로로서 신호를 압축한다. 제1압축 경로에서는 2차원 수평 DCT를 수행하여 영상신호를 압축 부호화하고, 제2압축 경로에서는 1차원 수평 DCT를 이용하여 차이신호(현재 원신호에서 움직인 보상된 신호를 감산한 신호)를 압축 부호화한다.

분산 비교부(도시되지 않음)로부터 인트라 모드가 선택되면, 스위치(112)는 상측의 제1경로로 연결되고, 프레임의 출력신호는 2차원 DCT부(114), 양자화부(116) 및 가변길이 부호기를 통하여 변환 부호화된다.

한편, 양자화부(116)의 출력신호는 다음 프레임을 예측하기 위한 움직임 보상을 위해 역양자화부(126) 및 IDCT부(128)를 통하여 프레임 지연부(130)에 저장된다.

분산 비교부로부터 인터모드가 선택되면, 프레임 포맷터(112)로 부터 출력되는 현재 원신호는 움직인 보상부(132)로부터 예측된 신호와 감산되고 그 차이 신호만이 1차원 DCT(118)로 입력된다. 이때 1차원 DCT로 입력되는 신호는 1차원 수평 DCT를 수행할 수 있는 데이타 포맷으로 변환된다. 1차원 DCT(118)로부터 출력되는 변환계수는 양자화부(120) 및 VLC부를 통하여 변환 부호화된다.

한편, 제2경로의 양자화부(120)로 부터 출력되는 신호는 역양자화부(122) 및 1차원 IDCT부(124)를 통하여 DCT부(118) 입력시의 신호로 복원되고, 가산기(140)에서 감산된 신호와 가산하여 움직임 보상을 위한 이전 프레임으로서 프레임 지연부(130)에서 저장된다.

본 발명에 따른 선택적 DCT를 이용한 영상부호기는 인트라모드일 경우 2차원 DCT를, 인터모드일 경우 1차원 DCT를 선택적으로 행함으로써 효과적인 영상 압축을 수행할 수 있다.

Claims (1)

1. 디지틀 영상 신호를 압축된 형태로 전송하기 위하여 상기 디지틀 영상 신호를 인터모드와 인트라 모드로 처리하는 장치에 있어서, 상기 인트라 모드가 선택될 경우, 상기 디지틀 영상신호를 2차원적 상관성에 의거하여 압축하는 제1경로로 압축하여 제1압축 부호화된 신호를 제공하되, 상기 제1경로에는 상기 디지틀 영상 신호에 대해 2차원 DCT를 수행하는 수단이 포함된 제1수단과; 상기 인터 모드가 선택될 경우, 상기 디지틀 영상 신호를 1차원적 상관성에 의거하여 압축하는 제2경로로 압축하여 제2압축 부호화된 신호를 제공하되, 상기 제2경로에는 상기 디지틀 영상 신호에 대해 1차원 DCT를 수행하는 수단이 포함된 제2수단과; 상기 인터모드 및 인트라모드를 결정하는 수단으로부터 제어신호를 받아 소정의 영상처리 단위로 입력되는 디지틀 영상 신호를 선택적으로 상기 제1수단 또는 상기 제2수단으로 연결하는 스위칭 수단(112)을 포함하는 영상 부호화 장치.