KR0148226B1 - Code method and apparatus of quantizer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양자화레벨의 부호화방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 영상신호압축방식에서 양자화레벨의 값을 전송할 때 이를 고정길이데이타로 전송하지 않고 가변길이데이타로 부호화하여 전송하는 것에 관한 것이다. 양자화레벨을 가변장부호화함에 있어서 이전 양자화레벨과의 차를 구하고, 그 차이를 가변장부호화함으로써 데이타발생량을 줄일 수 있다. 더욱이, 가변장부호화테이블을 설절시, 두 양자화레벨간의 차이가 0인 경우에는 아무런 부호어를 할당하지 않도록 함으로써 데이타발생량을 더욱 줄일 수 있어 데이타압축효율을 증대시킨다.The present invention relates to a method and apparatus for encoding a quantization level, and more particularly, to encoding and transmitting variable length data instead of fixed length data when transmitting a value of a quantization level in a video signal compression method. In variable length encoding of the quantization level, the difference from the previous quantization level is obtained, and the difference length encoding is performed to reduce the amount of data generation. Furthermore, when setting the variable length encoding table, if the difference between the two quantization levels is zero, by not assigning any codeword, the data generation amount can be further reduced, thereby increasing the data compression efficiency.
Description
제1도는 일반적인 영상데이타의 압축을 위한 부호화장치를 나타내는 블록도.1 is a block diagram showing an encoding apparatus for compressing general video data.
제2도는 영상데이타의 처리단위를 나타내는 개념도.2 is a conceptual diagram showing a processing unit of image data.
제3도는 본 발명에 의한 양자화레벨의 부호화장치를 나타내는 블록도.3 is a block diagram showing an encoding device of a quantization level according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
31 : 가변장부호화기 35 : 메모리31: variable length encoder 35: memory
A1, A2 : 가산기A1, A2: Adder
본 발명은 영상데이타를 부호화하여 데이타량을 압축하는 부호화장치에 관한 것으로서, 특히 인접한 매크로블록간의 양자화레벨을 DPCM(Differential Pulse Code Modulation)하고, 가변장부호화하여 양자화레벨의 부호화비트수를 감소시킴으로써 전송데이타의 압축률을 보다 향상시키기 위한 양자화레벨의 부호화방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an encoding apparatus for compressing data amount by encoding image data. In particular, the present invention relates to DPCM (Differential Pulse Code Modulation) of quantization levels between adjacent macroblocks, and variable length encoding to reduce the number of coding bits of the quantization level. The present invention relates to a method and an apparatus for encoding a quantization level for further improving the compression rate of data.
일반적으로 영상신호의 디지탈송·수신에서 대표적인 부호화시스템은 동보상을 이용한 DCT(Discrete Cosine Transform)부호화시스템이다. 이 부호화시스템은 영상데이타의 화면간 상관성이 매우 높은 것을 이용하여, 프레임데이타 간의 차신호를 부호화하여 높은 데이타 압축률을 얻는다. 이와 같은 동보상을 이용한 부호화시스템은 디지탈TV, 디지탈HDTV, 비디오폰, 디지탈VCR 등에서 널리 사용되고 있다.In general, a representative coding system for digital transmission and reception of a video signal is a DCT (Discrete Cosine Transform) encoding system using dynamic compensation. The encoding system uses a very high correlation between picture data to obtain a high data compression ratio by encoding a difference signal between frame data. Coding systems using such compensation are widely used in digital TVs, digital HDTVs, video phones, and digital VCRs.
제1도는 영상데이타를 압축하기 위한 일반적인 부호화장치의 블록도로서, 입력되는 디지탈영상데이타(Vin)는 일정크기의 소블록으로 나누어져 들어온다. 그러면, 동추정부(16)는 이러한 입력 블록데이타에 대해 프레임메모리(15)에 저장된 이전 화면의 영상데이타 중 현재 입력되는 블록데이타에 대응되는 부분으로부터의 움직임을 예측하여 동벡터(MV)를 검출하는 동추정(Motion Estimation)을 행한다. 동보상부(17)는 동추정부(16)에서 얻어지는 동벡터(MV)를 이용하여 현재 블록과 가장 가까운 이전 화면의 블록을 추출하는 동보상(Motion Compensation)을 행한다. 그러면, 부호화과정은 현재 입력되는 블록만을 처리하거나(인트라모드), 현재 입력블록과 동보상된 블록의 차신호를 처리한다(인터모드). 이러한 부호화과정은 DCT부(11), 양자화부(12) 및 가변장부호화부(18)에서 이루어지며, 프레임메모리(15)에 이전 프레임의 영상데이타를 저장하기 위해 역양자화부(13) 및 역DCT부(14)가 있다.FIG. 1 is a block diagram of a general encoding apparatus for compressing image data, in which input digital image data Vin is divided into small blocks of a predetermined size. Then, the motion estimation unit 16 detects the motion vector (MV) by predicting the motion from the portion of the image data of the previous screen stored in the frame memory 15 corresponding to the currently input block data with respect to the input block data. Motion Estimation is performed. The motion compensator 17 performs motion compensation by extracting the block of the previous screen closest to the current block by using the motion vector MV obtained from the motion estimation unit 16. Then, the encoding process processes only the currently input block (intra mode) or processes the difference signal between the block that is synchronously compensated with the current input block (inter mode). This encoding process is performed by the DCT unit 11, the quantization unit 12, and the variable length encoding unit 18, and the inverse quantization unit 13 and the inverse to store the image data of the previous frame in the frame memory 15. There is a DCT section 14.
또한, 부호화되어 전송되는 신호의 비트레이트를 일정하게 유지하기 위하여 버퍼(19)를 제어한다. 버퍼(19)의 오버플로우(Overflow)나 언더플로우(Underflow)를 방지하기 위하여 버퍼(19)의 데이타 누적상태에 따라 양자화부(12)의 데이타발생량을 조절하기 위한 양자화레벨(quantization level)을 슬라이스(Slice)단위로 발생한다. 최근에는 전방향해석부(20)를 구비하여 DCT부(11)에서 공급되는 블록데이타의 에너지분포특성에 따라 매크로블록단위로 영상데이타의 영상특성을 검출하고, 그 영상특성에 따라 버퍼(19)로부터 공급되는 양자화레벨(SQL)을 가변시켜 매크로블록단위의 양자화레벨(MQL)을 발생한다.In addition, the buffer 19 is controlled to maintain a constant bit rate of the encoded and transmitted signal. Slice the quantization level to adjust the amount of data generated by the quantization unit 12 according to the cumulative state of the buffer 19 in order to prevent overflow or underflow of the buffer 19. Occurs in (Slice) units. Recently, the omnidirectional analysis unit 20 is provided to detect the image characteristics of the image data in units of macroblocks according to the energy distribution characteristics of the block data supplied from the DCT unit 11, and from the buffer 19 according to the image characteristics. The supplied quantization level SQL is varied to generate the quantization level MQL in macroblock units.
제2도는 제1도의 부호화장치에서 부호화하는 영상데이타의 한 프레임을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 하나의 프레임은 다수의 슬라이스로 이루어지며, 이 슬라이스는 버퍼(19)의 상태에 의해 결정되는 양자화레벨(SQL)을 적용하는 단위이다. 또한, 슬라이스는 부호화를 위한 소정크기단위의 매크로블록(Macro Block)으로 나누어지며, 이 매크로블록 역시 다수의 블록(Block)들로 이루어진다. 이 매크로블록은 영상데이타의 영상특성에 의해 결정되는 양자화레벨(MQL)을 적용하는 단위이다.FIG. 2 shows one frame of video data encoded by the encoding apparatus of FIG. As shown, one frame is composed of a plurality of slices, and this slice is a unit for applying a quantization level (SQL) determined by the state of the buffer 19. Also, a slice is divided into macroblocks of a predetermined size unit for encoding, and the macroblock is also composed of a plurality of blocks. This macroblock is a unit for applying the quantization level (MQL) determined by the image characteristic of the image data.
데이타발생량을 조절하는 양자화레벨의 범위는 주로 0에서 31사이 이므로 하나의 양자화레벨을 부호화하는데 최소한 5비트(25=32)가 필요하게 된다. 더욱이, 매크로블록단위로 양자화레벨(MQL)이 발생하는 경우 양자화레벨들을 부호화하는데 대량의 비트가 요구되어지므로 양자화레벨을 부호화하여 전송하는데 보다 효과적으로 부호화할 필요성이 요구되어졌다.Since the quantization level that controls the amount of data generation is mainly between 0 and 31, at least 5 bits (2 5 = 32) are required to encode one quantization level. Furthermore, when the quantization level (MQL) occurs in macroblock units, a large amount of bits are required to encode the quantization levels. Therefore, a need for more efficient encoding is required for encoding and transmitting the quantization levels.
따라서, 본 발명의 목적은 인접한 매크로블록의 양자화레벨간에 차분을 구하여, 그 차분을 가변장부호화함으로써 양자화레벨을 부호화하는데 필요한 비트수를 줄이므로써 데이타발생량을 줄일 수 있는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of reducing the amount of data generated by reducing the number of bits required for encoding a quantization level by obtaining a difference between quantization levels of adjacent macroblocks and variable length encoding the difference.
본 발명의 다른 목적은 전술한 양자화레벨의 가변장부호화방법을 구현하기 위한 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for implementing the variable length coding method of the quantization level described above.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양자화레벨의 부호화방법은, 영상데이타부호화시스템에서 발생되는 양자화레벨을 전송하기 위해 부호화하는 방법에 있어서, 일정크기단위의 영상데이타에 대응하여 상기 발생되는 양자화레벨을 입력받는 단계와, 입력되는 인접한 두 양자화레벨 사이의 차이값을 산출하는 단계, 및 양자화레벨의 차이값과 가변장 부호어의 관계로 기정의된 가변장부호테이블에 근거하여 상기 산출된 차이값을 가변장부호화하는 단계를 포함한다.The quantization level encoding method according to the present invention for achieving the above object, in the encoding method for transmitting the quantization level generated in the image data encoding system, the quantization is generated corresponding to the image data of a certain size unit Receiving a level, calculating a difference value between two adjacent quantization levels, and calculating the difference based on a variable length code table defined in relation to the difference value of the quantization level and the variable length codeword. Variable length encoding the value.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 양자화레벨의 부호화장치는, 영상압축부호화시스템에서의 양자화레벨을 부호화하기 위한 장치에 있어서, 입력되는 현재 매크로블록의 양자화레벨과 궤환입력되는 이전 매크로블록의 양자화레벨 사이의 차이값을 산출하는 제1가산기와, 기정의된 가변장부호테이블에 근거하여 상기 제1가산기에서 산출된 양자화레벨의 차이값에 대응하는 부호어를 출력하는 가변장부호화기와, 궤환입력되는 이전 매크로블록의 양자화레벨에 상기 제1가산기에서 산출된 양자화레벨의 차이값을 가산하여 현재 매크로블록의 양자화레벨을 복원하는 제2가산기, 및 상기 제2가산기에서 복원된 현재 매크로블록의 양자화레벨을 저장하고, 저장하고 있는 복원된 이전 매크로블록의 양자화레벨을 상기 제1가산기 및 제2가산기로 각각 궤환입력하는 메모리를 포함한다.An apparatus for encoding a quantization level for achieving another object of the present invention is an apparatus for encoding a quantization level in an image compression encoding system, comprising: a quantization level of a current macroblock to be input and a quantization level of a previous macroblock to be fed back A first adder for calculating a difference value between the variable length encoder and a variable length encoder for outputting a code word corresponding to the difference value of the quantization level calculated by the first adder based on a predefined variable length table; A second adder for restoring the quantization level of the current macroblock by adding the difference value of the quantization level calculated by the first adder to the quantization level of the previous macroblock, and a quantization level of the current macroblock restored in the second adder Storing and storing the quantized level of the restored previous macroblock into the first adder and the second adder, respectively. It includes a memory for inputting.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 양자화레벨의 부호화장치를 나타내는 블록도이다. 제3도에 나타낸 양자화레벨의 부호화장치는, 입력되는 매크로블록의 양자화레벨(MQL)과 소정의 궤환데이타간의 차를 산출하는 제1가산기(A1)를 구비한다. 제1가산기(A1)의 출력단에는 가변장부호테이블을 구비하며, 제1가산기(A1)로부터 산출된 차값을 가변장부호테이블에 따라 부호화하는 가변장부호화기(31)가 연결된다. 제3도 장치는 또한, 제1가산기(A1)의 출력값과 궤환데이타를 가산하여 매크로블록의 양자화레벨을 복원하는 제2가산기(A2)를 구비한다. 제2가산기(A2)의 출력단에는 메모리(35)가 연결되어 제2가산기(A2)로부터 구해진 매크로블록의 양자화레벨을 저장하고, 제1가산기(A1) 및 제2가산기(A2)로 궤환입력하도록 구성되어 진다.3 is a block diagram illustrating an apparatus for encoding a quantization level according to an embodiment of the present invention. The encoding apparatus of the quantization level shown in FIG. 3 includes a first adder A1 that calculates a difference between the quantization level MQL of the input macroblock and the predetermined feedback data. An output terminal of the first adder A1 is provided with a variable length code table, and a variable length coder 31 for encoding the difference value calculated from the first adder A1 according to the variable length code table is connected. The apparatus of FIG. 3 also includes a second adder A2 which adds the output value of the first adder A1 and the feedback data to restore the quantization level of the macroblock. A memory 35 is connected to an output terminal of the second adder A2 to store the quantization level of the macroblock obtained from the second adder A2, and to feed back the inputs to the first adder A1 and the second adder A2. It is constructed.
우선, 양자화기(미도시)로 입력되는 매크로블록단위의 양자화레벨(MQL)을 입력받는 가변장부호화기(31)는 사전 설정한 가변장부호테이블에 따라 양자화레벨(MQL)을 가변장부호화하여 전송한다.First, the variable length encoder 31 receiving the macroblock unit quantization level (MQL) input to the quantizer (not shown) performs variable length encoding on the quantization level (MQL) according to a preset variable length table to be transmitted. do.
한편, 매크로블록당 1개씩 존재하는 양자화레벨의 값은 통계적으로 인접한 블록의 양자화레벨값과 거의 같은 값을 가지므로 그 차이값은 매우 작은 값이 나타날 확률이 높다. 따라서, 가변장부호화기(31)로 인가되는 양자화레벨(MQL)을 제2가산기(A2)에서도 입력받아 메모리(35)에 저장시킨다. 입력단을 통해 입력되는 양자화레벨(MQL)을 인가받는 제1가산기(A1)는 메모리(35)로부터 인가되는 이전 매크로블록의 양자화레벨과의 차이값을 산출한다. 제1가산기(A1)에서 산출된 차이값은 가변장부호화기(31)와 제2가산기(A2)로 각각 인가된다. 가변장부호화기(31)는 제1가산기(A1)로부터 산출된 인접한 매크로블록의 양자화레벨차이값을 가변장부호화한다. 제2가산기(A2)는 제1가산기(A1)로부터 산출된 현재 매크로블록의 양자화레벨과 이전 매크로블록의 양자화레벨간의 차이값과 메모리(35)로부터 인가되는 이전 매크로블록의 양자화레벨을 가산하여 현재 매크로블록의 양자화레벨로 복원한다. 복원된 매크로블록의 양자화레벨은 메모리(35)에 저장된다. 메모리(35)는 저장하고 있는 이전 매크로블록의 양자화레벨을 제1가산기(A1)와 제2가산기(A2)로 각각 인가하고, 제2가산기(A2)로부터 인가되는 복원된 현재 매크로블록의 양자화레벨을 저장한다. 즉, 처음에는 입력되는 양자화레벨을 그대로 부호화하여 전송하고, 이후에는 인접한 두 양자화레벨의 차이값만을 부호화하여 전송한다.On the other hand, since the value of one quantization level per macroblock has the same value as the quantization level of the adjacent blocks statistically, the difference is likely to appear very small value. Therefore, the quantization level MQL applied to the variable length encoder 31 is also input to the second adder A2 and stored in the memory 35. The first adder A1, which receives the quantization level MQL input through the input terminal, calculates a difference value from the quantization level of the previous macroblock applied from the memory 35. The difference value calculated by the first adder A1 is applied to the variable length encoder 31 and the second adder A2, respectively. The variable length encoder 31 variably encodes the quantization level difference value of the adjacent macroblock calculated from the first adder A1. The second adder A2 adds the difference between the quantization level of the current macroblock calculated from the first adder A1 and the quantization level of the previous macroblock, and the quantization level of the previous macroblock applied from the memory 35. Restore the quantization level of the macroblock. The quantization level of the reconstructed macroblock is stored in the memory 35. The memory 35 applies the quantization level of the previous macroblock stored to the first adder A1 and the second adder A2, respectively, and the quantization level of the restored current macroblock applied from the second adder A2. Save it. That is, first, the input quantization level is encoded and transmitted as it is, and after that, only the difference between two adjacent quantization levels is encoded and transmitted.
가변장부호화기(31)는 다음의 표 1에 보여진 것과 같은 가변장부호테이블을 사전 설정한다면, 발생되는 매크로블록의 양자화레벨을 다음의 표 2에 도시한 바와 같이 가변장부호화한다.If the variable length encoder 31 presets the variable length table as shown in Table 1 below, the variable length encoder variably encodes the quantization level of the generated macroblock as shown in Table 2 below.
상기 표 1의 가변장부호테이블은 최적화과정을 통해 구한다.The variable length code table of Table 1 is obtained through an optimization process.
위의 표 2에 보여진 것과 같이, 양자화레벨(MQL) 각각을 고정길이 즉, 5비트의 고정장부호로 부호화하는 경우에 비해 양자화레벨(MQL)간의 차이값을 가변장부호로 부호화하는 경우가 데이타발생량이 적음을 알 수 있다.As shown in Table 2 above, the amount of data generated in the case of encoding the difference value between the quantization levels (MQL) by the variable length code is compared with the case where each of the quantization levels (MQL) is coded by the fixed length, that is, 5-bit fixed length code. It can be seen that less.
또한, 가변장부호화기(31)는 다음 표 3에 보여진 것과 같은 가변장부호테이블을 설정하고 있으면, 인접한 두 양자화레벨이 동일하여 그 차이값이 제로(zero)(0)인 경우에 가변장부호를 할당하지 않음으로서 데이타량을 더욱 줄일 수 있다.In addition, if the variable length encoder 31 sets the variable length table as shown in the following Table 3, the variable length code is set when the two adjacent quantization levels are the same and the difference value is zero (0). By not assigning, the amount of data can be further reduced.
이전 매크로블록의 양자화레벨과 현재 매크로블록의 양자화레벨이 같은 경우에는 MPEG(Moving Picture Experts Group)의 영상신호압축방식에서와 같이 부가정보를 전송하여 매크로블록의 양자화레벨에 변화가 없음을 나타낼 수 있으므로 양자화레벨 부호화시 양자화레벨의 차가 0이면 부호어를 할당하지 않음으로써 데이타발생률을 줄여 데이타압축률을 더욱 높힐 수 있다.If the quantization level of the previous macroblock is the same as the quantization level of the current macroblock, it may indicate that there is no change in the quantization level of the macroblock by transmitting side information as in the video signal compression method of the Moving Picture Experts Group (MPEG). If the difference between the quantization levels is 0 during quantization level coding, the code rate is not assigned, thereby reducing the data generation rate and further increasing the data compression rate.
상술한 바와 같이, 본 발명의 양자화레벨의 부호화방법 및 그 장치는, 양자화레벨을 전송하기 위해 고정장부호화하는 종래의 방식에 비해 인접한 두 양자화레벨의 차이를 구해 가변장부호화함으로써 정보량을 더욱 줄일 수 있어 데이타압축효율을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, the method and apparatus for encoding a quantization level according to the present invention can further reduce the amount of information by obtaining the difference between two adjacent quantization levels and performing variable length encoding, as compared with the conventional method of fixed length encoding for transmitting the quantization level. The data compression efficiency can be further improved.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1993
- 1993-12-16 KR KR1019930028075A patent/KR0148226B1/en not_active IP Right Cessation
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