KR0170735B1 - 정지영상 데이터의 압축장치 - Google Patents

정지영상 데이터의 압축장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정지영상 촬영시 양자화 매개변수를 보정하여 고화질을 얻는 정지영상 데이터의 압축장치에 관한 것으로서, 디지탈 캠코더의 프레임 메모리로부터 출력되는 블럭형태의 신호를 이산여현 변환하는 이산여현 변환부, 상기 이산여현 변환부로부터 변환된 변환계수를 양자화하는 양자화부, 상기 양자화부로부터 양자화된 계수를 가변장부호화하는 가변장부호화부 및 양자화 간격을 조절하기 위한 매개변수를 구하는 양자화 간격결정부를 포함하는 정지영상 데이터의 압축장치는 현재 프레임에서 구한 양자화 매개변수로 가변장 부호화된 데이터의 비트수와 최상의 화질을 얻기 위해 설정된 목표 비트수를 비교하여, 그 결과를 플래그 신호로 출력하는 비교부; 및 상기 비교부로부터 출력된 플래그 신호를 일시 저장하는 플래그 버퍼부를 포함하여, 상기 플래그 버퍼부로부터 출력되는 비교결과의 상태에 따라, 출력된 데이터의 비트수를 최상의 화질을 얻기 위해 설정된 목표비트수에 근접하도록 양자화 간격을 결정하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 정지영상 데이터의 압축장치는 양자화 매개변수를 목표비트수와 가변장 부호화된 데이터를 비교하여 목표비트수에 맞도록 양자화 매개변수를 보정하므로써, 동영상 촬영시보다 좋은 화질을 얻을 수 있는 효과를 갖는다.

Description

정지영상 데이타의 압축장치
제1도는 종래의 정지영상 데이터의 압축장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
제2도는 본 발명에 따른 정지영상 데이터의 압축장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
본 발명은 영상 데이터를 압축하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정지영상 촬영시 가변장 부호화된 첫 번째 프레임의 영상데이터의 비트수와 최상의 화질을 얻기 위해 미리 설정된 목표비트수를 비교하고, 이를 근거로하여 첫 번째 이후 프레임의 영상데이터의 비트수가 미리 설정된 목표비트수에 근접하도록 양자화 간격을 조정함으로써, 고화질의 정지영상 데이터를 얻기 위한 정지영상 데이터 압축장치에 관한 것이다.
일반적으로 디지탈 캠코더는 기능적으로 동영상 촬영모드외에도 정지영상 촬영 모드를 제공한다. 동영상 촬영모드시에는 연속적으로 1프레임 단위로 영상 데이터를 압축하여 기록매체에 기록하지만, 정지영상 촬영모드시에서는 1프레임분의 영상데이터를 프레임버퍼에 저장하여, 저장된 영상데이터를 압축하여 수초 내지 수십초간 테이프에 기록한다.
이때, 정지영상은 재생시 화면에 정지되어 디스플레이되므로 일반적인 동영상을 재생할 때보다 인간의 시각적인 특성상 화질에 더욱 민감하게 된다.
또한, 촬영된 정지영상은 용도에 따라서 칼라프린터와 같은 고해상도의 영상을 표현할 수 있는 장비를 이용하여 출력하는 경우가 많기 때문에 고화질의 필요성이 더욱 요구된다.
첨부한 제1도는 종래의 정지영상 데이터의 압축장치의 구성을 보이는 블럭도이다.
제1도에 도시된 압축장치의 구성은 디지탈 캠코더의 프레임버퍼(미도시)로부터 출력된 8×8의 블럭형태로 구성된 영상 데이터를 입력받아 이산여현변환(Discrete Cosine Transform)처리와 지그재그(Zigzag) 스캐닝을 행하는 이산여현변환부(10), 이산여현변환부(10)로부터 출력된 영상데이터를 소정의 양자화 간격에 의해 양자화하는 양자화부(Quantizer)(12), 이산여현변환부(10)로부터 출력된 블럭 단위의 영상 데이터의 복잡도에 따라, 매초의 매크로 블럭 단위로 양자화부(12)에서 적절한 양자화 간격을 선택하도록 양자와 매개변수(Quantizer number)를 제공하는 양자화 간격결정부(14), 양자화부(12)에서 소정의 양자화 간격에 의해 양자화된 영상데이터를 가변장부호화시켜 에러정정코드부(미도시)로 출력시키는 가변장부호화부(Variable length coder)(14)로 이루어진다.
이 대, 양자화간격 결정부(16)에서 출력된 양자화 매개변수는 영상의 화질을 결정하는데 직접적으로 영향을 준다. 그러나, 제1도에 도시된 종래의 기술은 정지영상 촬영 모드시에도 동영상 촬영 모드시와 동일한 양자화 매개변수를 선택하여 양자화 간격을 설정한다.
일반적으로, 가변장 부호화부(14)를 거친 영상데이터는 오차가 발생하는데, 정지영상의 특성상 매초의 프레임이 항상 같은 영상데이터가 인가되기 때문에 처음에 선택한 양자화 매개변수 값이 오차가 발생하더라도 가변장 부호화된 데이터의 결과에 따라서 그 다음에 인가되는 프레임의 영상 신호는 이전에 처리한 결과를 비교하여 더 정밀한 매개변수를 선택해야만 고화질의 영상을 재생할 수 있다.
그러나, 종래 기술에서 정지영상 촬영모드는 동영상 촬영모드에서 선택되는 양자화 매개변수를 선택하기 때문에 인간의 시각적인 특성상 보다 선명한 화질을 얻을 수 없는 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점의 적어도 일부를 해결하기 위해 창출된 것으로서, 정지영상 촬영시 가변장 부호화된 첫 번째 프레임의 영상데이터의 비트수와 최상의 화질을 얻기 위해 미리 설정된 목표비트수를 비교하여, 비교 결과에 근거하여 첫 번째 이후의 프레임의 영상데이터의 비트수가 설정된 목표비트수에 근접하도록 양자화 간격을 조절하므로써, 고화질의 정지 영상데이터를 얻기 위한 정지영상 데이터의 압축장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 디지탈 캠코더의 프레임버퍼로부터 출력되는 블럭형태의 영상신호를 이산여현 변환하는 이산여현 변환부, 상기 이산여현 변환부로부터 변환된 영상데이터를 양자화하는 양자화부, 상기 양자화부로부터 양자화된 영상데이터를 가변장 부호화하는 가변장부호화부 및 양자화 간격을 조절하기 위한 매개변수를 구하여 양자화부에 출력하는 양자화 간격결정부를 포함하는 정지영상 데이터의 압축장치는 첫번째 프레임에서 구한 양자화 간격으로 가변장 부호화된 영상데이터의 비트수와 최상의 화질을 얻기 위해 미리 설정된 목표 비트수를 비교하여, 그 결과에 근거하여 플래그 신호로 출력하는 비교부; 및 상기 비교부로부터 출력된 플래그 신호를 일시 저장하는 플래그 버퍼부를 포함하여, 상기 플래그 버퍼부로부터 출력되는 비교결과의 상태에 따라, 첫 번째 이후의 프레임에서 출력된 영상데이터의 비트수를 최상의 화질을 얻기 위해 설정된 목표비트수에 근접하도록 양자화 간격을 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 양자화 간격결정부는 정지영상 촬영모드를 제어하는 신호를 수신하여, 첫번째 프레임의 영상데이터의 비트수는 일반적인 동영상 프레임의 영상데이터의 비트수와 동일한 양자화 간격으로 설정하고, 첫 번째 이후 프레임의 영상데이터의 비트수는 첫번째 프레임의 영상데이터로부터 구한 양자화 간격으로 가변장 부호화된 영상데이터의 비트수와 최상을 화질을 얻기 위해 설정한 목표비트수를 비교하여, 이를 근거로하여 첫번째 이후 프레임의 영상데이터의 비트수가 목표비트수를 초과했을 경우에는 양자화 매개변수의 값을 감소시키고, 목표비트수를 미달했을 경우에는 양자화 매개변수의 값을 증가시키며, 목표비트수와 일치했을 경우에는 그대로 양자화 매개변수를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 비교부는 상기 가변장부호화부로부터 출력된 첫 번째 프레임의 영상데이터의 비트수와 설정된 목표비트수를 비교한 결과에 근거하여 첫 번째 이후 프레임의 영상데이터의 비트수가 설정된 목표비트수의 범위 안에 들면 일치상태, 목표비트수의 범위를 초과하면 초과상태, 목표비트수의 범위에 미달하면 미달상태 등의 상태를 플래그 신호형태로 출력하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 플래그 버퍼부는 매 비트고정시 상기 비교기로부터 출력된 플래그 신호를 기억하며, 그 다음의 프레임이 처리될 때는 플래그 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 정지영상 데이터의 압축장치를 보이는 블럭도이다.
제2도에 도시한 블럭도의 구성은 디지탈 캠코더의 프레임버퍼로부터 출력된 8×8 크기의 블럭형태의 신호를 수신하여 이산여현변환하고, 지그재그 스캐닝을 행하는 이산여현변환부(20), 이산여현변환부(20)로부터 변환된 데이터를 수신하여 정수 형태의 데이터로 바꾸어 주는 양자화부(22), 양자화부(22)로부터 양자화된 데이터를 수신하여 가변장 부호화하여 에러정정코드부(미도시)로 출력하는 가변장 부호화부(24), 이산여현변환부(20)로부터 출력된 이산여현변환된 데이터의 활성도에 따라서 양자화 간격을 결정하는 양자화 간격결정부(26), 가변장 부호화부(24)로부터 출력된 가변장 부호화된 데이터의 비트수를 설정된 목표비트수와 비교한 결과, 비교된 데이터의 비트수가 목표비트수를 초과되는 경우에는 초과상태, 미달되는 경우에는 미달상태, 일치되는 경우에는 일치상태의 신호를 플래그 신호 형태로 출력하는 비교부(28), 비교부(28)로부터 출력된 플래그 신호를 1 프레임 단위로 일시 저장하여 양자화 간격결정부(26)에 출력시키는 플래그 버퍼부(30)로 이루어진다.
이때, 가변장 부호화부(24)로부터 출력되어 비교부(28)로 입력되는 Length 신호는 가변장 부호화된 데이터의 비트수를 나타내며, 비교부(28)로부터 출력되어 플래그 버퍼부(30)로 입력되는 Delta 신호; 및 플래그 버퍼부(30)로부터 출력되어 양자화 간격결정부(26)로 입력되는 Delta 신호는 목표비트수와 비교된 가변장부호화된 데이터의 상태를 나타내는 신호, 즉 초과상태, 미달상태, 일치상태 중에서 하나의 상태신호로 결정되어 출력된다.
또한, 양자화 스텝결정부(26)에서는 입력된 플래그 신호에 따라 최상의 화질을 얻기 위해 설정된 목표비트수에 근접하도록 양자화 매개변수를 결정한다. 이 때, 결정된 양자화 매개변수에 근거하여 양자화부(22)에서 양자화 간격이 결정된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 정지영상 데이타의 압축장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 데이터의 비트수를 고정하는 것을 기록테이프와 같이 순차 기록 방식의 기록매체에 탐색동작 및 고속재생동작과 같은 기록을 위해서 필요하며, 이 비트고정의 단위는 응용형태에 따라서 다르다.
8×8크기의 블럭형태를 이산여현변환 블럭이라고 할 때, 하나의 매크로블럭은 휘도블럭 4개와 휘도신호에 해당되는 색차블럭 2개를 조합하여 형성된다.
하나의 비트수 고정단위는 이 매크로블럭을 하나 이상 모아서 형성된다.
또한, 양자화 간격결정부(26)는 일반적으로 하나의 매크로 블럭 단위로 구성되며, 구성된 하나의 매크로블럭 단위의 데이터가 가변장 부호화되었을 때, 하나의 비트고정 단위를 초과하는 경우도 발생하고, 미달하는 경우도 발생하며, 일치하는 경우도 발생한다.
여기서, 만약 고정된 데이터의 비트수가 설정된 목표비트수보다 미달하는 경우에는 비트고정 단위에서 이미 설정된 목표비트수를 채우지 못했기 때문에 목표비트수를 정확하게 채웠을 경우보다 화질이 떨어지며, 만약 설정된 목표비트수보다 초과한 경우는 초과된 비트수는 기록되지 못하고 잘려 버린다.
이와 같이 일반적으로 화질에 중요한 영향을 미치는 저주파 영역으로부터 기록되는 영상데이타를 강제적으로 자를 경우, 고주파계수가 없어져 화면의 섬세한 부분이 표현되지 않으며, 주변 블럭과의 차이가 발생하여 블럭킹(Blacking)현상이 발생한다.
정지영상 촬영시, 프레임버퍼에 저장된 신호는 수초 내지 수십 초간 같은 영상데이터가 기록되기 때문에 인간의 시각 특성상 화질에 더욱 민감하게 나타난다.
이와 같이 동영상 데이터를 재생할 경우에는 순간적인 신호의 왜곡이 발생하더라도 사람의 눈에 잘 띄지 않지만, 정지영상 데이터를 재생할 경우는 사람의 눈에 잘 띄기 때문에 정밀한 영상이 요구된다.
따라서, 정지영상 데이터를 압축할 때 더욱 정밀하게 양자화 간격을 결정하는 양자화 매개변수가 결정되어야 한다.
캠코더에서 정지영상 촬영모드가 되면, 양자화 간격결정부(26)에서는 그 제어 신호를 감지하고, 프레임 버퍼에 저장된 신호가 이산여현변환부(20)로 인가될 때, 첫 번째 프레임의 영상데이터는 일반적인 동영상촬영모드에서 양자화 매개변수 값을 찾는 것과 마찬가지로 이산여현 변환계수의 활성도에 따라서 양자화 매개변수를 결정한다.
그러나, 정지영상촬영모드시, 매 프레임은 항상 동일한 신호이므로 두 번째 프레임부터는 첫 번째 프레임에서 가변장 부호화된 데이터의 비트수와 설정된 목표비트수를 비교한 결과에 근거하여 목표비트수를 초과한 상태인가, 목표비트수에 미달된 상태인가, 목표비트수와 일치한 상태인가를 판단하여 양자화 간격을 재조정함으로써, 첫 번째 이후의 프레임의 영상데이터 비트수가 더욱 정밀하게 목표비트수에 근접하여 원하는 고화질을 얻게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 정지영상 데이터의 압축장치는 양자화 간격을 결정함에 있어, 가변장 부호화된 첫 번째 프레임의 영상데이터의 비트수와 최상의 화질을 얻기 위해 설정된 목표비트수를 비교한 결과에 근거하여 첫 번째 이후의 프레임의 영상데이터의 비트수가 설정된 목표비트수에 근접하도록 양자화 간격을 조정함으로써, 동영상 촬영모드에서 기록된 재생영상신호보다 좋은 재생된 화질을 얻을 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (4)

  1. 디지탈 캠코더의 프레임버퍼로부터 출력되는 블럭형태의 영상신호를 이산여현 변환하는 이산여현 변환부, 상기 이산여현 변환부로부터 변환된 영상데이터를 양자화하는 양자화부, 상기 양자화부로부터 양자화된 영상데이터를 가변장 부호화하는 가변장부호화부 및 양자화 간격을 조절하기 위한 매개변수를 구하여 양자화부에 출력하는 양자화 간격결정부를 포함하는 정지영상 데이터의 압축장치에 있어서, 첫번째 프레임에서 구한 양자화 간격으로 가변장 부호화된 영상데이터의 비트수와 최상의 화질을 얻기 위해 미리 설정된 목표 비트수를 비교하여, 그 결과에 근거하여 플래그 신호로 출력하는 비교부; 및 상기 비교부로부터 출력된 플래그 신호를 일시 저장하는 플래그 버퍼부를 포함하여, 상기 플래그 버퍼부로부터 출력되는 비교결과의 상태에 따라, 첫 번째 이후의 프레임에서 출력된 영상데이터의 비트수를 최상의 화질을 얻기 위해 설정된 목표비트수에 근접하도록 양자화 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 정지영상 데이터의 압축장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양자화 간격결정부는 정지영상 촬영모드를 제어하는 신호를 수신하여, 첫번째 프레임의 영상데이터의 비트수는 일반적인 동영상 프레임의 영상데이터의 비트수와 동일한 양자화 간격으로 설정하고, 첫 번째 이후 프레임의 영상데이터의 비트수는 첫번째 프레임의 영상데이터로부터 구한 양자화 간격으로 가변장 부호화된 영상데이터의 비트수와 최상의 화질을 얻기 위해 설정한 목표비트수를 비교하여, 이를 근거로하여 첫 번째 이후 프레임의 영상데이터의 비트수가 목표비트수를 초과했을 경우에는 양자화 매개변수의 값을 감소시키고, 목표비트수를 미달했을 경우에는 양자화 매개변수의 값을 증가시키며, 목표비트수와 일치했을 경우에는 그대로 양자화 매개변수를 결정하는 것을 특징으로 하는 정지영상 데이터의 압축장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비교부는 상기 가변장부호화부로부터 출력된 첫 번째 프레임의 영상데이터의 비트수와 설정된 목표비트수를 비교한 결과에 근거하여 첫 번째 이후 프레임의 영상데이터의 비트수가 설정된 목표비트수의 범위 안에 들면 일치상태, 목표비트수의 범위를 초과하면 초과상태, 목표비트수의 범위에 미달하면 미달상태 등의 상태를 플래그 신호형태로 출력하는 것을 특징으로 하는 정지영상 데이터의 압축장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플래그 버퍼부는 매 비트고정시 상기 비교기로부터 출력된 플래그 신호를 기억하며, 그 다음의 프레임이 처리될 때는 플래그 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 정지영상 데이터의 압축장치.
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