KR0148226B1 - 양자화레벨의 부호화방법 및 그 장치 - Google Patents

양자화레벨의 부호화방법 및 그 장치 Download PDF

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KR0148226B1 KR1019930028075A KR930028075A KR0148226B1 KR 0148226 B1 KR0148226 B1 KR 0148226B1 KR 1019930028075 A KR1019930028075 A KR 1019930028075A KR 930028075 A KR930028075 A KR 930028075A KR 0148226 B1 KR0148226 B1 KR 0148226B1
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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.

Description

양자화레벨의 부호화방법 및 그 장치
제1도는 일반적인 영상데이타의 압축을 위한 부호화장치를 나타내는 블록도.
제2도는 영상데이타의 처리단위를 나타내는 개념도.
제3도는 본 발명에 의한 양자화레벨의 부호화장치를 나타내는 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 가변장부호화기 35 : 메모리
A1, A2 : 가산기
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.
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.
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.
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.
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.
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.
따라서, 본 발명의 목적은 인접한 매크로블록의 양자화레벨간에 차분을 구하여, 그 차분을 가변장부호화함으로써 양자화레벨을 부호화하는데 필요한 비트수를 줄이므로써 데이타발생량을 줄일 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 양자화레벨의 가변장부호화방법을 구현하기 위한 장치를 제공함에 있다.
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.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
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.
우선, 양자화기(미도시)로 입력되는 매크로블록단위의 양자화레벨(MQL)을 입력받는 가변장부호화기(31)는 사전 설정한 가변장부호테이블에 따라 양자화레벨(MQL)을 가변장부호화하여 전송한다.
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.
가변장부호화기(31)는 다음의 표 1에 보여진 것과 같은 가변장부호테이블을 사전 설정한다면, 발생되는 매크로블록의 양자화레벨을 다음의 표 2에 도시한 바와 같이 가변장부호화한다.
상기 표 1의 가변장부호테이블은 최적화과정을 통해 구한다.
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.
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.
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.
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.

Claims (6)

  1. 영상압축부호화시스템에서의 양자화레벨을 부호화하기 위한 장치에 있어서, 입력되는 현재 매크로블록의 양자화레벨과 궤환입력되는 이전 매크로블록의 양자화레벨 사이의 차이값을 산출하는 제1가산기 ; 기정의된 가변장부호테이블에 근거하여 상기 제1가산기에서 산출된 양자화레벨의 차이값에 대응하는 부호어를 출력하는 가변장부호화기 ; 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 포함하는 양자화레벨의 부호화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가변장부호화기는 상기 양자화레벨의 차이값이 0이면, 부호어를 할당하지 않는 가변장부호화테이블을 더 포함하는 양자화레벨의 부호화장치.
  3. 영상데이타부호화시스템에서 발생되는 양자화레벨을 전송하기 위해 부호화하는 방법에 있어서, 일정크기단위의 영상데이타에 대응하여 상기 발생되는 양자화레벨을 입력받는 단계 ; 입력되는 인접한 두 양자화레벨 사이의 차이값을 산출하는 단계 ; 및 양자화레벨의 차이값과 가변장 부호어의 관계로 기정의된 가변장부호테이블에 근거하여 상기 산출된 차이값을 가변장부호화하는 단계를 포함하는 양자화레벨의 부호화방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 차이값산출단계는 입력되는 매크로블록단위의 현재 양자화레벨과 궤환입력되는 매크로블록단위의 이전 양자화레벨 사이의 차이값을 산출하는 단계 ; 궤환입력되는 매크로블록단위의 이전 양자화레벨에 상기 산출된 차이값을 가산하여 현재 양자화레벨을 복원하는 단계 ; 및 상기 복원된 양자화레벨을 저장하며, 저장하고 있던 이전 양자화레벨을 궤환입력시키는 단계를 구비함을 특징으로 하는 양자화레벨의 부호화방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 가변장부호화단계는 입력되는 인접한 두 양자화레벨이 동일하여 상기 산출된 양자화레벨의 차이값이 0가 되면, 가변장부호테이블에 근거하여 부호어가 할당되지 않는 것을 특징으로 하는 양자화레벨의 부호화방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가변장부호테이블은 양자화레벨의 차이값과 최적화과정을 통해 구한 가변장 부호어의 관계로 정의되어 있는 것을 특징으로 하는 양자화레벨의 부호화장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170011319A (ko) 2015-07-22 2017-02-02 유명성 전통구들방식을 이용한 복합난방 시스템

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