KR0128860B1

KR0128860B1 - 저비트율의 영상전화 시스템의 부호화장치

Info

Publication number: KR0128860B1
Application number: KR1019930013514A
Authority: KR
Inventors: 김근환
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1998-04-10
Also published as: DE69417480T2; US5453801A; EP0634874B1; KR950005038A; DE69417480D1; CN1112767A; EP0634874A2; EP0634874A3; JPH0767116A

Abstract

본 발명은 개선된 움직임 보상방법을 사용함으로서 주어진 비트율에서도 고화질의 영상신호를 얻을 수 있도록 하기 위한 것으로, 인트라모드시에 입력되는 영상신호를 변환계수로 변환하여 양자화 하고, 인터모드시에 입력되는 영상신호를 움직임 보상수단을 통해 움직임 보상한 다음 현재의 영상신호와움직임 보상된 신호의 차분신호만을 변환계수로 변환하여 양자화하는 영상전화 시스템의 부호화장치에 있어서 : 상기 움직임 보상수단은, n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 프레임간의 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 검출한 후 다시 상기 움직임 벡터만큼 움직임 보상된 n번째 프레임과 n-(i+1)번째 프레임간의 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 검출하는 과정을 i=1에서부터 i=k까지 순차적으로 반복실행한후, 상기 검출되는 움직임 벡터들을 모두 누산한 벡터를 이용하여 상기 n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간의 움직임을 보상하는 움직임 보상부 ; n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간 사이의 스킵되는 프레임들을 읽어 들여 저장하고, 상기 움직임 보상부로부터 순차적으로 제공되는 움직임벡터들을 누산하여 상기 움직임 보상부에 제공하는 저장 및 누산 수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

저비트율의 영상전화 시스템의 부호화장치

제1도는 본 발명에 따른 저비트율의 영상전화 시스템의 부호화장치에 대한 블럭구성도.

제2도는 제1도에 도시된 영상전화 시스템의 부호화장치에서 프레임의 움직임을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면.

제3도는 종래기술의 영상전화 시스템의 부호화장치에 대한 블록 구성도.

제4도는 제3도에 도시된 영상전화 시스템의 부호화장치에서 프레임의 움직임을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 부호화 제어부 14 : 변환부

16 : 양자화부 18 : 역양자화부

20 : 역변환부 22 : 가산기

24 : 프레임 메모리 26 : 움직임 보상부

28 : 루프필터 30 : 감산기

32 : 프레임스택 34 : 움직임벡터 누산기

본 발명은 영상전화 시스템의 부호화장치에 관한 것으로, 특히 움직임 보상을 개선한 저비트율의 영상전화 시스템의 부호화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 영상전화기, HDTV 등과 같이 동영상신호를 디지탈신호로 전송하고자 하는 경우, 이에 수반되는 방대한 데이터량을 저감시키기 위해 고율의 데이타압축 방법을 사용하여 전송하고자 하는 대지탈 데이타를 압축하여 전송하게 된다.

여기에서, 본 발명은 이와 같이 전송하고자 하는 데이타의 압축시에 상관성이 큰 프레임의 움직임을 추정하여 이를 보상해 주므로서 고화질의 영상신호를 얻도록 하기 위한 것이다.

상기와 같이 영상신호에 대한 디지탈 데이타의 전송을 위한 데이타 압축시에 움직임 보상을 수행하여 전송하는 영상전화 시스템의 부호화장치에 대한 전형적인 종래기술로는 제3도에 도시된 구성이 있다. 동도면에 도시된 바와 같이, 전형적인 종래의 영상전화 시스템의 부호화장치는 부호화 제어부(12)로 부터의 제어신호에 의거하여 인트라모드와 인터모드로 절환되는 스위치(SWI)를 통해 입력되는 시간 영역의 영상신호를 주파수영역의 변화계수로 변환하는 변환부(14)와, 이 변환부로 부터 변환계수로서 입력되는 영상신호를 양자화하는 양자화부(16)와, 변환부(14)와 양자화부(16)를 통해 변환/양자화된 신호를 움직임 보상을 위해 원래의 신호로 복원하기 위한 역양자화부(18) 및 역변환부(20)와, 역변화부로 부터의 복원된 원래의 영상신호와 움직임 보상된 신호를 가산기(22)를 통해 가산하여 이전 프레임을 만들어 저장하는 프레임 메모리(24)와, 현재의 프레임과 프레임 메모리에 저장된 이전 프레임을 이용하여 움직임을 검출해 이전 프레임의 신호를 움직임벡터 만큼 이동시켜 보상하기 위한 움직임 보상부(26)와, 움직임 보상시 구획단위로 움직임 추정을 하였을 때 발생되는 구획 가장자리의 손상을 제거하기 위한 루프필터(28)와, 원래의 영상신호와 루프필터로 부터 출력되는 움직임 보상된 신호를 감산하여 상기한 변환부(14)에 차분신호를 출력하는 감산기(30)로 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 영상전화 시스템의 부호화 장치는 입력측으로부터 차례로 한 프레임씩의 영상신호를 입력받아 부호화 제어부(12)의 제어신호에 따라 인터/인트라모드가 결정되면 결정된 모드에 상응하여 부호화를 실행하게 된다.

이때 부호화 제어부(12)의 제어신호에 따라 스위치(SWI)가 인터모드로 된 경우 변환부(14) 및 양자화부(16)를 통해 변환계수화 /양자화된 신호를 다시 역변환부(18) 및 역양자화부(20)를 통해 다시 원래의 영상신호로 복원한 다음 움직임 보상부(26)를 통해 움직임 보상을 수행하게 된다.

이와 같은 움직임 보상 수행시에, 예를 들면 P x 64Kbps의 저전송율 전화시스템에서는 특히 P 가 1 또는 2 일때 프레임율을 7.5Hz까지 시간영역 서브샘플링하게 되는데, 서브샘플링을 2:1, 3:1, 4:1 로 하게되는 경우 프레임 사이에 존재하는 두세개의 프레임을 스킵하고 움직임 보상을 하게 되므로 움직임 탐색영역을 크게하여 탐색해야만 한다. 즉, 제4도에 도시된 바와 같이 f1 에서 f4의 A 라는 블럭을 찾고자할 때 탐색범위가 r2 만큼되어야 한다. 예를 들어 3:1의 시간 영역 서브샘플링에서 탐색범위가 ±15 라 하면 예상되는 탐색범위는 ±45 가 되어야 한다. 그래야만 움직임이 큰 영상에 대해서도 충분하게 움직임 보상을 하게 되어 고화질의 영상신호를 얻을 수 있기 때문이다.

그러나 상술한 종래기술은 상기한 이유에도 불구하고 큰 탐색 범위로 운동보상을 하게 되므로서 야기되는 하드웨어 비용을 절감하기 위하여 영상의 움직임이 크지 않다는 가정하에 작은 탐색범위, 즉 상술한 예에서의 경우 그냥 ±15 의 탐색범위로 움직임을 찾도록 하고 있다. 다시 말해 제4도에 도시된 바와 같이 3:1 의 시간 영역 서브 샘플링인 경우 r2 만큼의 탐색범위를 갖어야 함에도 불구하고 r1 만큼의 범위만을 탐색하게 된다.

따라서 상술한 바와 같은 종래기술은 영상의 움직임이 큰 경우 움직임이 제대로 찾아지지 않게 되고, 그로 인해 영상신호의 화질이 열화하게 되는 단점을 갖는다.

따라서 본 발명은 종래기술의 이러한 문제점에 착안하여 안출한 것으로서, 개선된 움직임 보상방법을 사용함으로서 주어진 비트율에서도 고화질의 영상신호를 얻을 수 있는 저비트율의 영상전화 시스템의 부호화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 인트라모드시에 입력되는 영상신호를 변환계수로 변환하여 양자화하고, 인터모드시에 임력되는 영상신호를 움직임 보상수단을 통해 움직임 보상한 다음 현재의 영상신호와 움직임 보상된 신호의 차분 신호만을 변환계수로 변환하여 양자화하는 영상전화 시스템의 부호화장치에 있어서 : 상기 움직임 보상수단은, n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간의 움직임을 보상하되, 상기 n번째 프레임과 n-i(i=정수)번째 프레임간의 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 검출한후 다시 상기 움직임 벡터만큼 움직임 보상된 n번째 프레임과 n-(i+1)번째 프레임간의 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 검출하는 과정을 i=1에서부터 i=k까지 순차적으로 반복실행한후, 상기 검출되는 움직임 벡터들을 모두 누산한 벡터를 이용하여 상기 n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간의 움직임을 보상하는 움직임 보상부: n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간 사이의 스킵되는 프레임들을 읽어 들여 저장하고, 상기 움직임 보상부로부터 순차적으로 제공되는 움직임벡터들을 누산하여 상기 움직임 보상부에 제공하는 저장 및 누산 수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되어지는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명백하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 저비트율의 영상전화 시스템의 부호화장치에 대한 블럭 구성도를 나타낸다. 동도면으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 영상신호 입력측과 움직임 보상부(26)사이에 인터모드시의 시간영역 서브샘플링시에 스킵되어지는 프레임을 읽어들여 저장한 후 이를 입력의 역순으로 움직임 보상부(26)에 출력하는 프레임 스택(32)이 구비되고, 움직임 보상부(26)에 의거하여 스킵된 각 프레임에 기초해 구해진 각각의 움직임벡터를 저장한 후 이를 합하여 다음단으로 출력하는 움직임벡터 누산기(34)가 구비된 점에 그 구성상의 주된 특징이 있는 것이며, 동도면에 도시된 참조번호중 제3도에 도시된 참조번호와 동일한 것은 실질적으로 동일기능을 수행하는 동일구성부재를 각각 나타낸다.

따라서 본 발명은 인트라모드시에 입력되는 영상신호를 변환부(14) 및 양자화부(16)를 통해 변환계수로 변환하여 양자화하고, 인터모드시에 영상신호를 움직임 보상수단을 통해 움직임 보상한 다음 감산기(30)를 통해 현재의 영상신호와 움직임 보상된 신호를 감산하여 그 차분신호만을 변환부(14) 및 양자화부(16)를 통해 변환계수로 변환하여 양자화한 다음 출력한다는 관점에서 볼 때, 제3도에 도시되고 전술한 바와 같은 종래기술과 실질적으로 동일함으로, 하기에서는 본 발명에 따른 움직임 보상수단이 프레임간의 움직임벡터를 구하는 과정을 주로 하여 설명하고자 한다.

먼저, 이해의 증진과 설명의 편의를 도모할 수 있도록 스위치(SW3)가 인터모드 상태라 가정하고, 제2도에 도시된 프레임(f1: 첫 번째 프레임)이 제1도에 도시된 프레임 메모리(24)에 저장된 상태라 가정한다. 또한, 일예로서 3:1 의 시간여역 서브샘플링인 경우라는 전제하에 움직임벡터의 추정과저을 설명한다.

시스템이 작동되면 변환되고 양자화되고 역양자화되고 역변환되어 재구성된 첫번째 프렘임(f1)이 프레임 메모리(24)에 저장되고, 스킵되어지는 3개의 프레임(f2, f3, f4)은 차례로 프레임 스택(32)에 저장된다. 이때 프레임(f4)은 스위치(SW3)의 작용으로 엔코더 루프로 들어간다. 그런 다음 이 3개의 프레임(f2, f3, f4)은 그 입력의 역순으로 움직임 보상부(26)에 입력되어 그전 단계의 움직임 벡터로부터 출발하여 다음 프레임의 움직임벡터가 구해진다. 즉 움직임 보상부(26)는 프레임(f3)를 베이스로 하여 프레임(f4)의 움직임벡터를 구한 다음 그것을 움직임벡터 누산기(34)에 저장한다. 그런 다음 움직임 벡터 누산기(34)에 저장되어 있는 움직임벡터 만큼 이동시킨 후에 다시 프레임(f2)을 베이스로 하여 프레임(f3)과의 움직임벡터 만큼 이동된 프레임(f4)의 움직임벡터를 구한 다음 그것을 움직임벡터 누산기(34)에 저장한다. 이때 움직임벡터 누산기(34)에 입력된 프레임(f4, f3)간과 이동된 프레임 f4와 f2간의 움직임벡터값은 서로 더해지며, 프레임(f1)을 베이스로 하여 이 더해진 벡터값만큼 이동된 프레임(f4)의 움직임벡터를 구한다. 따라서 상기와 같은 과정을 거쳐 구해진 움직임벡터에 의거하여 움직임 보상부(26)가 움직임을 보상하게 됨으로서 보다 확실하게 움직임보상이 행해진다. 또한, 프레임 벡터 누산기(34)는 프레임간(f4 와 f3), 프레임간(이동된 프레임 f4 와 f2) 및 프레임간(재차 이동된 프레임 f4 와 f1)의 움직임 벡터를 합하여 다음단에 출력하게 된다.

상술한 바와 같은 상황하에서, 전술한 종래기술에 있어서는 한 프레임간의 움직임벡터 탐색범위를 7 이라 할 경우, 상술한 본 발명에서와 같이 탐색범위를 충분하게 하여 계산하게 되면 3 x 7의 범위를 탐색해야 되고 또한 2 차원(x,y)이므로 21 x 21의 탐색범위를 갖게 되지만, 본 발명에 따르면 상술한 바와 같이 3 x 7 x 7 의 탐색범위 만을 갖게 된다. 따라서 본 발명은 종래기술에 비해 실절적으로 3배의 계산량이 감소된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 인터모드시의 시간영역 서브샘플링시에 스킵되어지는 프레임을 이용하여 순차적으로 움직임벡터를 구해 이를 더해나감으로서 움직임보상을 보다 확실하게 할 수 있으므로 주어진 비트율하에서 프레임율을 낮추더라도 고화질의 영상을 얻을 수가 있다.

Claims

인트라모드시에 입력되는 영상신호를 변환계수로 변환하여 양자화 하고, 인터모드시에 입력되는 영상신호를 움직임 보상수단을 통해 움직임 보상한 다음 현재의 영상신호와 움직임 보상된 신호의 차분신호만을 변화계수로 변환하여 양자화하는 영상전화 시스템의 부호화장치에 있어서 : 상기 움직임 보상수단은, n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간의 움직임을 보상하되, 상기 n번째 프레임과 n-i(i=정수)번째 프레임간의 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 검출한 후 다시 상기 움직임 벡터만큼 움직임 보상된 n번째 프레임과 n-(i+1)번째 프레임간의 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 검출하는 과정을 i=1에서부터 i=k까지 순차적으로 반복실행한 후, 상기 검출되는 움직임 벡터들을 모두 누산한 벡터를 이용하여 상기 n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간의 움직임을 보상하는 움직임 보상부 ; n(n=정수)번째 프레임과, 상기 n보다 k(k=정수)번째 이전의 프레임간 사이의 스킵되는 프레임들을 읽어 들여 저장하고, 상기 움직임 보상부로부터 순차적으로 제공되는 움직임벡터들을 누산하여 상기 움직임 보상부에 제공하는 저장 및 누산 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저비트율의 영상전화시스템의 부호화장치.