KR0171749B1 - 호환 부호기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 호환 부호기에 관한 것으로 입력영상을 다운 샘플링하여 축소하는 영상축소부(11)와; 상기 영상축소부(11)에서 축소된 영상을 이산여현 변환하는 이산여현변환부(DCT:12); 상기 이산여현 변환된 영상을 스칼라 양자화하는 스칼라 양자화기(SQ:13); 스칼라 양자화된 영상을 가변장부호화하는 가변장부호기(VLC : 14); 상기 스칼라 양자화된 영상을 역양자화하는 역스칼라양자화기(SQ-1: 13); 상기 역양자화된 영상을 역이산여현 변환하는 역이산여현변환부(DCT-1: 16); 상기 역이산여현 변환된 영상을 보간(interpolation)하여 확대하는 영상확대부(17); 상기 입력영상과 확대된 영상의 차를 구하는 감산기(18); 상기 감산기(18)의 차영상을 벡터양자화하여 출력하는 벡터양자화기(VQ:19)로 구성되어 수신된 영상의 화질을 개선시킬 수 있도록 되어 있다.

Description

호환 부호기
제1도는 본 발명에 따른 호환 부호기(compatible encoder)를 도시한 블럭도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 영상축소부 12 : 이산여현변환부
13 : 스칼라 양자화부 14 : 가변장부호부
15 : 역스칼라양자화부 16 : 역이산여현변환부
17 : 영상확대부 18 : 감산부
19 : 벡터양자화부
본 발명은 영상신호를 고해상도의 영상신호와 저해상도의 영상신호로 분리하여 부호화하는 호환 부호(compatible encoder)기술에 관한 것으로, 특히 고해상도의 영상신호를 서브 샘플링(subsampling)하여 저해상도의 영상신호를 얻고, 이 저해상도의 영상신호를 양자화 및이 산여현변환하고 차영상을 벡터양자화하는 호환 부호기에 관한 것이다.
일반적으로 디지탈 영상부호화 기술로는 변환부호화와, 벡터양자화, 대역 분할부호화 예측부호화 및 엔트로피 부호화 등이 널리 알려져 있고 국제표준화기구에 의해 정지영상 및 동영상의 부호화를 위한 표준을 제정하면서 상기 부호기술들을 연구하여 보다 개선된 부호기술을 얻기 위한 노력이 계속되고 있다.
한편, 상기 부호화 기술과는 다른 이유로 호환 부호기술이 널리 연구되는바, 호환부호화(compatible coding)란 기존의 TV 기술과 차후의 고선명(HD)TV간의 호환성을 갖기 위해 사용되는 기술이다.
여기서, 호환성이란 높은 해상도를 가진 영상의 압축정보를 주어진 해상도의 영상으로 복호할 수 있는 능력을 의미하며, 이러한 호환성은 다시 상방(upward)호환성과 하방(downward)호환성으로 구분된다. 상방(upward)호환성은 고해상도의 수신기가 저해상도의 부호기에 의해 전송된 비트열을 복호환 후, 이를 표본 늘림(up sampling)하여 화면에 재생하거나 저해상도 신호의 크기 만큼을 화면 일부에 재생하는 것이다. 그리고 하방(downward)호환성은 저해상도의 수신기가 고해상도의 부호기에 의해서 전송된 비트열 중 필요한 일부분을 복호하여 재생하는 것을 말한다.
또한, 해상도와 화질을 기준으로 호환성을 구분하면 해상도의 호환성과 화질의 호환성으로 나눌수 있는데, 해상도의 호환성은 고해상도의 수신기와 저해상도의 수신기가 같은 비트열을 받아서 각각의 해상도에 맞는 일부 비트 열만을 복호하여 영상을 재생할 수 있는 능력을 말하며, 화질의 호환성은 같은 해상도의 수신기가 전송망의 상태가 좋을 때는 전송된 비트열을 모두 복호하여 고화질의 영상을 재생하며 전송망의 상태가 좋지 않을 때는 일부만을 복호하여 기본적인 화질의 영상을 재생할 수 있는 능력이다.
이와 같이 호환부호화 기법에 의해 호환성을 부여함에 의해 얻는 이점은 첫째, 낮은 가격의 수신기로도 고해상도의 신호에 해당하는 서비스를 처리할 수 있다는 점으로, 그 결과 여러 가지 수신기를 동시에 지원하는 방송이 가능하여 서비스 향상의 중간단계에서 유용하다. 그 대표적인 예로서, HDTV 분야에서 TV와의 호환성을 들 수 있다.
둘째, 전체적인 비트열 중에서 일부만을 이용할 수 있다는 점으로서, cable 전송망에서는 여러 가지 전송율의 서비스에 연결할 수 있어 사용자가 비용에 따라 서비스를 선택할수 있는 점을 들 수 있다.
또한, 호환부호화의 다른 이점은 그레이스풀 디그레데이션(graceful degradation)이라고 하는 것으로서, 이것은 전송망의 상태가 나쁠 때에도 기본적인 화질의 영상 제공을 보증하는 것으로 디지탈 방송에서 종종 볼 수 있는 영상의 손실을 그대로 방치하는 대신에 전송데이타중 저해상도 부분에서 효율적인 오류정정부호를 하여 이에 해당하는 저해상도의 영상신호를 HDTV 에서 받아 볼 수 있게 하는 것이다.
이와 같이 영상신호의 호환 부호화라 하는 것은 두가지 이상의 표준 또는 포맷의 영상신호를 동일한 채널을 통해서 전송 및 수신할 수 있는 기능을 의미하고, 이렇게 함으로써 상이한 수신기를 가진 사용자들에게 동일한 서비스를 제공할 수 있게 된다.
이러한 호환성을 구현할 수 있는 기법으로는 공간 스칼라빌리티(spatial scalability)기법과 주파수 스칼라빌리티(frequency scalability)기법으로 구분할 수 있다. 공간 스칼라빌리티(spatial scalability)기법은 영상을 공간영역에서 분할하여 호환 부호화에 연결하는 기법으로서 분할대역부호화, 피라미드 부호화등의 기법이 있고, 주파수 스칼라빌리티(frequency scalability)기법은 영상을 변환영역에서 분할하여 호환 부호화에 연결하는 기법으로서 기존의 블럭변환부호화를 할 때의 기법을 응용하여 호환성을 구현하도록 하는 것이다.
이러한 호환 부호화를 실행하는 종래의 호환 부호기는 입력영상을 축소한후 부호화하여 저해상도의 영상상시퀀스를 출력하고, 상기 저해상도의 영상 시퀀스를 확대하여 입력영상과의 차를 부호화하여 고해상도 영상시퀀스로서 출력함에 있어서 부호화를 위해 스칼라 양자화를 주로 사용하였기 때문에 회로 구성이 복잡하고 화질이 저하되는 문제점이 있다.
이에본 발명은 입력영상을 축소하여 스칼라 양자화 및 가변장 부호화하고, 복호된 저해상도 영상을 확대한 후 입력영상과 차를 구하며 이 차영상을 벡터양자화하여 화질을 개선시킨 호환 부호기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 호환 부호기는 입력영상을 서브샘플링하여 축소하는 영상축소부와, 상기 영상축소부에서 축소된 영상을 이산여현변환하여 하는 이산여현변환부, 상기 이산여현변환된 영상을 스칼라양자화하는 스칼라 양자화기, 스칼라 양자화된 영상을 가변장부호화하는 가변장 부호기, 상기 스칼라양자화된 영상을 역양자화하는 역스칼라양자화기, 상기역양자화된 영상을 역이산여현 변환하는 역이산여현변환부, 상기 역이산여현변환된 영상을 보간하여 확대하는 영상확대부, 상기 입력영상과 확대된 영상의 차를 구하는 감산기, 상기 감산기의 차영상을 벡터양자화하여 출력하는 벡터양자화기로 구성되어 수신된 영상의 화질을 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 호환 부호기는 제1도에 도시된 바와 같이 입력영상을 다운 샘플링하여 축소하는 영상축소부(11)와; 상기 영상축소부(11)에서 축소된 영상을 이산여현 변환하는 이산여현변환부(DCT:12); 상기 이산여현 변환된 영상을 스칼라 양자화하는 스칼라 양자화기(SQ:13); 스칼라 양자화된 영상을 가변장부호화하는 가변장부호기(VLC:14); 상기 스칼라 양자화된 영상을 역양자화하는 역스칼라양자화기(SQ-1: 13); 상기 역양자화된 영상을 역이산여현 변환하는 역이산여현변환부(DCT-1: 16); 상기 역 이산여현 변환된 영상을 보간(interpolation)하여 확대하는 영상확대부(17); 상기 입력영상과 확대된 영상의 차를 구하는 감산기(18); 상기 감산기(18)의 차영상을 벡터양자화하여 출력하는 벡터양자화기(VQ:19)로 구성되어 수신된 영상의 화질을 개선할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 호환 부호기의 작용, 효과를 설명하면 다음과 같다.
앞서 설명한 바와 같이 호환 부호화란 입력영상신호를 저해상도와 고해상도의 영상신호로 분리한 후 각각 다른 혹은 동일한 방식으로 부호화하여 전송하므로써 수신측에서는 저해상도용 디코더로 저해상도의 영상시퀀스만을 복호하여 저해상도의 영상만을 수신하거나 고해상도용 디코더로 저해상도 및 고해상도의 영상시퀀스를 모두 복호하여 고해상도의 영상을 수신하므로써 저 행상도 및 고해상도의 서비스를 동시에 충족시킬 수 있도록 하는 기술이다.
본 발명에 따른 호환 부호기에서는 저해상도 영상시퀀스를 생성하기 위하여 이산여현변환, 스칼라 양자화 및 가변장부호화를 사용하고, 고해상도 영상시퀀스를 생성하기 위하여 벡터양자화를 사용한다.
이산여현변환, 스칼라양자화 및 가변장부호화는 MPEG2와 같은 국제표준에서 널리 사용되는 영상부호화기술로서, 이산여현변환부(DCT:Discrete Cosine Transform)(12) 는 영상축소부(11)에서 축소된 입력영상의 8x8 블럭에 대해서 소정 비트(예를 들면, 12비트)의 변환계수를 산출하고, 스칼라 양자화기(13)는 상기 DCT계수를 양자화 스텝에 따라 양자화하고, 가변장부호기(14)는 양자화된 계수를 지그재그(Zig-Zag) 스캔방식으로 읽어 런랭스(Run-length)부호화한 후 허프만 테이블을 이용하여 가변장 부호화한다. 이와 같이 축소된 영상에 대해 이산여현변환, 스칼라 양자화 및 가변장 부호화를 수행하여 저해상도의 영상시퀀스를 출력함과 아울러, 스칼라 양자화된 영상은 역스칼라 양자화기(15)에서 역스칼라양자화되고, 역이산여현변환기(16)에서 역 이산여현변환된 후 영상확대부(17)에서 보간에 의해 입력영상의 크기로 복원 된다. 이어서, 감산기(18)에서 상기 복원된 입력영상과 원래의 입력영상과의 차를 구하고, 이 차영상을 벡터 양자화하여 고해상도 영상시퀀스로서 출력한다.
여기사, 벡터 양자화(VQ : Vecror Quantization)란 k-차원 유클리드(Euclidean)공간 RK로 부터 RK의 유한 부집합(finte subset)으로의 매핑(mapping)으로서, 유한 집합 Y를 벡터 양자화기의 코드북 또는 코드테이블이라 한다. 이러한 벡터양자화는 RK에 속하는 각각의 입력데이타 X에 하나의 인덱스를 부여하는 부호기와 전송된 인덱스를 Y에 속하는 코드벡터로 매핑시켜 주는 디코더에 의해 구현되며 벡터양자화 관련기술들은 이미 알려진 바와 같다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 호환 부호화기는 저해상도 영상시퀀스를 이산여현변환, 스칼라 양자화 및 가변장 부호화하여 생성하고, 고해상도 영상시퀀스를 벡터 양자화하여 생성하므로써 수신측에서 재생된 화질을 개선시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 입력영상신호를 고해상도와 저해상도로 나누어 부호화하는 호환 부호기에 있어서, 입력영상을 다운 샘플링하여 축소하는 영상축소부(11)와; 상기 영상축소부(11)에서 축소된 영상을 이산여현 변환하는 이산여현변환부(DCT:12); 상기 이산여현 변환된 영상을 스칼라 양자화하는 스칼라 양자화기(SQ:13); 스칼라 양자화된 영상을 가변장부호화하는 가변장부호기(VLC : 14); 상기 스칼라 양자화된 영상을 역양자화하는 역스칼라양자화기(SQ-1: 13); 상기 역양자화된 영상을 역이산여현 변환하는 역이산여현변환부(DCT-1: 16); 상기 역 이산여현 변환된 영상을 보간(interpolation)하여 확대하는 영상확대부(17); 상기 입력영상과 확대된 영상의 차를 구하는 감산기(18); 및 상기 감산기(18)의 차영상을 벡터양자화하여 출력하는 벡터양자화기(VQ:19)로 구성되는 호환부호기.
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