KR100196840B1 - 영상복호화시스템에 있어서 비트에러복원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상복호화시스템에 있어서 소정 블록단위로 전송되는 비트스트림 데이터에 대한 비트에러복원시, 블록단위로 구비되는 비트들의 주파수성분을 고려하여 최적의 블록을 결정하기 위한 비트에러복원장치에 관한 것이다. 본 비트에러복원장치는, 현재 전송되는 비트스트림 데이터의 후보블럭을 생성하는 후보블럭생성부;후보블럭 생성부로부터 전송되는 후보블럭들을 주파수분포도에 따라 분류하여 전송하는 블록분류부;블록분류부에서 분류되어 전송되는 각각의 후보블럭들의 주파수분포도에 따라 소정의 가중치를 부여하여 마스킹처리를 하는 마스킹처리부;비트에러가 발생된 소정 블록에 인접한 블록들을 저장하고 있는 메모리; 및 메모리로부터 제공되는 인접한 블록들과 마스킹처리부에서 제공되는 후보블럭간의 상관도에 따라 최적의 블록을 결정하기 위한 최적 블록 결정부를 포함하도록 구성된다.

Description

영상복호화시스템에 있어서 비트에러복원장치
본 발명은 영상복호화시스템에 있어서 비트에러복원장치에 관한 것으로서, 특히, 전송되는 블록단위로 패리티(Parity)비트가 부가되어 전송되는 비트스트림 데이터를 복원하기 위한 영상복호화시스템에서 최적의 복원 블록의 검출로 정확하게 비트에러를 복원하기 위한 비트에러복원장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상복호화시스템은 영상부호화시스템에서 8*8픽셀 또는 16*16픽셀과 같은 소정 블록단위(또는 구획단위)로 부호화되어 전송되는 비트스트림(Bitstream) 데이터를 부호화시와 동일한 블록단위로 복호화하여 원래의 영상신호로 복원한다. 이와 같은 영상부호화시스템과 영상복호화시스템간의 비트스트림 데이터 전송시, 비트에러가 발생되는 것을 검출하기 위하여 영상부호화시스템에서 전송블럭단위로 패리티비트를 부가하여 전송하면, 전송되는 블록단위의 비트스트림데이타와 해당되는 패리티비트를 가산한 값이 짝수인지 홀수인지에 따라 비트에러발생여부를 체크하는 영상복호화시스템이 제안된 바 있다.
특히, 제안된 영상복호화시스템은 상술한 방식에 의하여 비트에러가 발생된 것으로 판단되면, 패리티비트를 제외한 블록단위의 비트스트림데이타에 대하여 1비트씩 단계적으로 반전처리하여 소정 개수의 후보블럭들을 생성하고, 생성된 후보블럭들과 에러가 발생된 블록의 상위에 인접한 블록(Top 블록) 및 좌측에 인접한 블록(Left 블록)들간의 상관도를 검출하고, 상술한 후보블럭들중 가장 상관도가 높은 블록을 에러가 복원된 블록으로 검출하는 방식으로 구현되었다.
도 1은 상술한 방식에 의해 비트에러를 복원하는 영상복호화시스템의 기능블럭도로서, 다음과 같이 구동된다.
즉, 패리티비트를 포함한 비트스트림데이타가 인가되면, 에러검출부(100) 및 스위치(110)로 전송된다. 에러검출부(100)는 상술한 바와 같이 블록단위로 전송되는 비트스트림 데이터와 패리티를 더한 값이 짝수인지 홀수인지에 따라 비트에러발생여부를 검출한다. 에러검출부(100)의 검출결과, 현재 전송되는 비트스트림데이타가 정상이면, 스위치(110)는 에러검출부(100)로부터 제공되는 스위칭제어신호에 의해 a1접점에 접속되어 인가되는 패리티비트를 포함한 비트스트림 데이타를 가변길이 복호화부(Variable Length Decoder, 이하 VLD라고 약함)(120)로 전송한다. VLD(120)는 기존에 잘알려진 바와 같이 인가되는 비트스트림 데이터를 가변길이 복호화하고, 역양자화(IQ) 및 역 이산여현변환(IDCT)처리를 수행할 수 있도록 출력한다.
한편, 에러검출부(100)에 의해 현재 전송되는 비트스트림데이타에 비트에러가 발생된 것으로 판단되면, 스위치(110)는 에러검출부(100)에서 제공되는 스위칭제어신호에 의하여 a2접점에 접속되어 인가되는 패리티비트를 포함한 비트스트림 데이터를 에러복원부(130)로 전송한다.
에러복원부(130)는 후보블럭 생성부(131)와 최적 블록결정부(132)로 구성되어, 스위치(110)로부터 패리티비트를 포함한 비트스트림데이타가 전송되면, 후보블럭 생성부(131)로 전송한다. 후보블럭 생성부(131)는 패리티비트를 제외한 비트스트림 데이터에 대하여 1비트만 반전시킨 데이터로 이루어진 블록을 후보블럭들로 생성한다. 예를 들어 현재 전송되는 비트스트림이 1000 1100인 경우에 1100 1100 또는 1000 1101들의 데이터로 구성된 블럭이 후보블럭들이 된다. 따라서 예를 들어 블록단위로 전송되는 비트스트림 데이타가 8비트로 이루어진 경우에 후보블럭은 최대 7개가 될 수 있으나 복호화를 위해 구비된 테이블(예를 들어 허프만 테이블)에 존재하지 않는 데이터로 구성된 후보블럭들은 제외되므로, 실질적으로 전송되는 후보블럭은 7개 보다 작을 수 있다.
이와 같이 생성된 후보블럭들은 최적 블록결정부(132)로 전송된다. 최적 블록결정부(132)는 후보블럭 생성부(131)로부터 전송되는 각각의 후보블럭들과 에러가 발생된 블록에 상측으로 인접한 블록(Top 블럭) 및 좌측으로 인접한 블록(Left 블럭)을 이용한 상관도를 검출하고, 가장 상관도가 높은 후보블럭을 비트에러가 복원된 최적의 블록으로 결정한다. 이와 같은 최적의 블록을 결정하기 위하여 이용되는 상관도 검출을 하기 위하여 최적 블록 결정부(132)는 후보블럭생성부(131)로부터 전송되는 각각의 후보블럭들에 대해 가변길이 복호화, 역양자화처리를하여 DCT계수값을 갖는 후보블록을 만들고, 만들어진 DCT계수값을 갖는 후보블럭들과 상술한 인접 블록들간의 상관도를 검출하여 가장 상관도가 높은 후보블럭을 검출하여 출력한다. 이 때 인접 블록들 역시 DCT계수로 이루어지는 것으로 이미 복호화처리된 블록이다.
그러나 이와 같이 전송되는 블록단위의 비트에러복원시, 역양자화된 후보블럭들의 DCT계수들과 인접한 블록내의 DCT계수들간의 상관도를 검출하여 비트에러가 복원된 최적의 블록을 결정함으로써, 후보블럭들간의 DCT계수차가 작을 경우에는 상관도 검출결과가 유사하여 최적 블록결정에 어려움이 많은 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 상술한 결점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 영상복호화시스템에 있어서 소정 블록단위로 전송되는 비트스트림 데이터에 대한 비트에러복원시, 블록단위로 구비되는 비트들의 주파수성분을 고려하여 최적의 블록을 결정하기 위한 비트에러복원장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비트에러복원장치는, 소정 블록단위로 패리티비트를 포함하는 구조로 전송되는 비트스트림 데이터를 복원하는 영상복호화시스템에 있어서, 현재 전송되는 비트스트림 데이터에 비트에러가 검출되면, 비트스트림 데이터를 1비트만 반전시킨 값들로 이루어진 후보블록들을 생성하는 후보블럭 생성부;후보블럭 생성부로부터 전송되는 다수개의 후보블럭들을 DCT계수로 변환시켜 해당 후보블럭의 주파수분포도에 따라 후보블럭들을 분류하여 전송하는 블록분류부;블록분류부에서 분류되어 전송되는 각각의 후보블럭들이 많이 포함하고 있는 주파수성분에 소정의 가중치를 부여할 수 있도록 후보블럭들에 대한 마스킹처리를 하는 마스킹처리부;비트에러가 발생된 소정 블록에 인접한 상측 블록(TOP 블록)의 DCT계수와 좌측 블록의 DCT계수값들을 저장하고 있는 메모리; 및 메모리로부터 제공되는 인접한 상측 블록과 좌측블럭내의 상기 DCT계수에 마스킹처리부로부터 제공되는 마스킹처리된 후보블럭들에 부여된 가중치와 동일한 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 인접 블록들의 DCT계수값과 마스킹처리된 후보블럭들간의 상관도를 검출하여 가장 상관도가 높은 후보블럭을 비트에러가 복원된 최적의 블록으로 결정하여 출력하기 위한 최적 블록 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 비트에러복원 기능을 갖는 종래의 영상복호화시스템의 기능블럭도
도 2는 영상복호화시스템에 있어서 본 발명에 따른 비트에러복원장치의 블록도
도3은 전송되는 블록내의 데이터에 가중치를 부여하기 위하여 블록에 대한 등급구분 예시도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200:후보블럭 생성부210:블럭분류부
220;제 1 마스킹 처리부230:제 2 마스킹 처리부
240:최적 블록 결정부250:메모리
본 발명의 상술한 목적 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 영상신호 복호화시스템에 있어서 본 발명에 따른 비트에러복원장치의 블록도로서, 패리티 비트를 포함한 소정 블록단위의 비트스트림데이타가 인가되면 N개의 후보블럭들을 생성하는 후보블럭생성부(200), 후보블럭생성부(200)로부터 전송되는 N개의 블록들에 대하여 가변길이 복호화, 역양자화 처리를하여 얻어진 DCT계수가 저주파성분을 많은지 고주파성분이 많은 지에 따라 DCT계수로 이루어진 후보블럭들을 분류하는 블록분류부(210), 블록분류부(210)로부터 전송되는 고주파성분을 많이 포함하고 있는 후보블록에 대해 고주파성분에 가중치(Weight)를 줄수 있도록 마스킹하는 제 1 마스킹처리부(220), 블록분류부(210)로부터 전송되는 저주파성분을 많이 포함하고 있는 후보블록에 대해 저주파성분에 가중치를 줄수 있도록 마스킹하는 제 2 마스킹처리부(230), 현재 에러가 발생된 블록 이전에 전송되어 복호화 및 역양자화 처리되어 주파수영역의 DCT계수로 이루어진 소정 개수의 블록단위의 데이터를 저장하고 있는 메모리(250), 제 1 마스킹 처리부(220) 및 제 2 마스킹처리부(230)로부터 전송되는 가중치가 적용된 각 후보블럭들과 메모리(250)로부터 읽혀진 인접한 블록간의 상관도를 검출하여 최적의 블록을 결정하여 출력하기 위한 최적 블록 결정부(240)로 구성된다.
이와 같이 구성된 비트에러복원장치는 다음과 같이 동작된다.
우선, 상술한 도 1에서 언급한 바와 같이 에러검출부(100)에서 현재 인가되는 비트스트림데이타에 비트에러가 발생된 것으로 검출되어 현재 인가되는 패리티비트를 포함한 블록단위의 비트스트림 데이터가 후보블럭 생성부(200)로 인가되면, 후보블럭 생성부(200)는 상술한 도 1에서 언급한 바와 같은 원리로 후보블럭들을 생성한다. 즉, 패리티비트를 제외한 블록내의 비트들중 1비트만 변화시킨 것을 하나의 후보블럭으로 생성하고, 이와 같이 생성된 후보블럭들중 허프만 테이블에 존재하지 않는 비트들로 구성된 후보블럭은 제외한 나머지 후보블럭들만을 블록분류부(210)로 전송한다.
블록분류부(210)는 우선, 전송된 각각의 후보블럭들을 가변길이 복호화하고, 역양자화하여 각 후보블럭들의 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform, 이하 DCT라고 약함)계수로 변환시킨다. 그리고 DCT계수로 변환된 각 후보블럭들에 대해 각각 평균값을 구한다. 즉, 후보블럭내의 각 DCT계수값들을 가산하고, 가산된 값을 후보블럭내에 구비되어 있는 DCT계수의 수로 나눈 값을 해당 후보블럭의 평균값으로 구한다. 그리고 후보블럭내에 구비되어 있는 각 DCT계수값에서 평균값을 뺀값의 절대치를 모두 더한 값(A)을 수식 1과 같이 구한다. 수식 1에서 Pij는 해당 DCT계수값이고, BM은 해당 블록의 평균값이다.
[수식 1]
이와 같이 구해진 각 후보블럭들의 A값이 정해진 임계값 ATH보다 크면 고주파성분을 많이 포함하고 있는 블록이고, ATH보다 크지 않으면 저주파성분을 많이 포함하고 있는 블록으로 분류한다. 그리고 분류된 각 후보블럭들에 대하여 고주파성분이 많은 후보블럭들은 제 1 마스킹 처리부(220)로 전송하고, 저주파성분이 많은 후보블럭들은 제 2 마스킹 처리부(230)로 전송한다.
제 1 마스킹 처리부(220)는 전송된 후보블럭에 구비되어 있는 고주파성분들에 가중치를 줄수 있도록 마스킹처리를 한다. 예를 들어 후보블럭내의 주파수영역을 도 3에 도시된 바와 같이 7등급으로 나누고, 나누어진 각 등급별 가중치를 {0, 0, 0, 0.5/13, 1/15, 1/11, 1/7, 1/3}과 같이 주어 출력한다. 상술한 바와 같은 가중치를 주면, 도 3에 도시된 블록내의 0, 1, 2등급에 속하는 DCT계수들은 0의 값으로 생성되고, 3등급 DCT계수들은 해당 DCT계수에 0.5/13을 곱한 값이 되고, 4등급 DCT계수들은 해당 DCT계수에 1/15를 곱한 값이 되고, 5등급 DCT계수들은 해당 DCT계수에 1/11을 곱한 값이 되고, 6등급 DCT계수들은 해당 DCT계수에1/7을 곱한 값이 되고, 7등급 DCT계수들은 해당 DCT계수에 1/3을 곱한 값이 된다. 이와 같이 고주파 성분에 가중치를 부여한 새로운 후보블럭은 최적 블록 결정부(240)로 전송된다.
제 2 마스킹처리부(230)는 블록분류부(210)로부터 전송되는 DCT계수값을 갖는 후보블럭에 구비되어 있는 저주파성분들에 가중치를 줄수 있도록 마스킹처리를 한다. 예를 들어 후보블럭의 주파수영역을 도 3에 도시된 바와 같이 7등급으로 나누고, 나누어진 각 등급별 가중치를 {0, 1/5, 1/9, 1/13, 0.5/15, 0, 0, 0}과 같이 주어 출력한다. 상술한 제 1 마스킹처리부(220)와 같이 바와 같은 후보블럭내에 구비되어 있는 DCT계수들에 가중치를 준다. 그리고 저주파 성분에 가중치를 부여한 새로운 후보블럭을 최적 블록 결정부(240)로 전송된다.
최적 블록 결정부(240)는 제 1 마스킹 처리부(220)와 제 2 마스킹처리부(230)로부터 각각 전송되는 후보블럭들과 에러가 발생된 블록위치에 인접한 블록간의 상관도를 검출하여 가장 상관도가 높은 블록을 비트에러가 복원된 최적의 블록으로 결정하여 출력한다. 이 때 제 1 마스킹 처리부(220)와 제 2 마스킹처리부(230)에서 제공되는 후보블럭의 수는 후보블럭 생성부(200)에서 생성된 후보블럭의 수와 동일하다. 그리고 각각의 후보블럭들은 에러가 발생된 블록에 대한 후보블럭들이므로 에러가 발생된 블록을 중심으로 상측(Top)으로 인접한 블록과 좌측(Left)으로 인접한 블록의 DCT계수들을 이용하여 인접한 블록간의 상관도를 검출한다.
인접한 블록간의 상관도를 검출하기 위하여 최적 블록결정부(240)는 제 1 마스킹처리부(220)와 제 2 마스킹처리부(230)에 설정되어 있는 가중치 값을 모두 갖추고, 현재 인가되는 후보블럭이 고주파영역에 가중치를 둔 것인지 저주파영역에 가중치를 둔 것인지에 따라 상술한 인접 블록들에 대한 가중치를 부여한다. 즉, 인가되는 후보블럭이 저주파영역에 가중치를 부여한 경우에는 상술한 인접블럭들에 제 2 마스킹처리부(230)에서 부여했던 가중치와 동일한 가중치를 부여하고, 인가되는 후보블럭이 고주파영역에 가중치를 부여한 경우에는 상술한 인접블럭들에 제 1 마스킹처리부(220)에서 부여했던 가중치와 동일한 가중치를 부여한다.
그리고 가중치가 부여된 각각의 인접블럭들과 각각의 후보블럭들내에 구비되어 있는 동일한 위치의 DCT계수들간의 차를 구하고, 구해진 각 차값들을 가산한다. 즉, 수식 2와 같이 톱블럭과 해당 후보블럭간 좌측 블록과 해당 후보블럭간의 차값들을 가산한다. 아래 수식 2에서는 톱블럭과 후보블럭간의 차값들을 가산한 값이고,는 해당 후보블럭내의 DCT계수이고,는 톱블럭내의 DCT계수이다.
[수식 2]
인접한 좌측 블록에 대해서도 상술한 톱블럭에서와 같이 해당 후보블럭내의 DCT계수와의 차값들을 가산한값을 구한다. 그리고 각 후보블럭에 대해 각각 구해진와값을 가산한값이 가장 작은 후보블럭을 비트에러가 복원된 최적의 블록으로 결정하여 출력한다. 이 때 최적 블록 결정부(240)에서 출력되는 후보블럭은 가중치가 부여되기 전의 DCT계수로 이루어진 후보블럭이 된다. 이와 같은 후보블럭의 출력처리는 별도의 패스(Pass)를 구비하여 후보블럭 생성부(200)로부터 출력된 후보블럭들을 상술한 최적의 블록결정신호에 의하여 선택하여 전송하거나 최적 블록으로 결정된 후, 부여된 가중치와 동일한 가중치로 나누어 원래의 DCT계수로 복원시켜 출력할 수도 있다. 이와 같이 최적의 블록으로 결정되어 출력된 블록은 역이산여현변환처리부(IDCT, 미도시됨)로 전송된다.
메모리(250)는 상관도를 검출할 수 있도록 이전에 인가된 소정 개수의 단위블럭들의 DCT계수들을 저장한다. 즉, 에러가 발생된 블록에 상측으로 인접한 블록과 좌측으로 인접한 블록의 DCT계수를 제공할 수 있을 정도의 단위블럭들의 DCT계수를 저장하고, 1블럭단위로 저장된 데이터가 갱신(Update)된다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명은 소정 블록단위로 복호화하는 영상복호화시스템에 있어서 패리티비트를 포함하여 소정 블록단위로 전송되는 비트스트림데이타의 비트에러를 복원하기 위하여 생성된 후보블럭들에 구비되어 있는 DCT계수의 주파수성분에 따라 가중치를 부여한 값을 이용하여 비트에러가 복원된 최적의 후보블록을 결정하는 에러복원장치를 제공함으로써, 종전에 비해 최적 블록 결정이 용이한 이점이 있다.
본 발명은 상술한 실시예에서 8*8블럭단위로 전송되는 경우를 설명하여으나 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의하여 정하여져야 한다.

Claims (3)

  1. 소정 블록단위로 패리티비트를 포함하는 구조로 전송되는 비트스트림 데이터를 복원하는 영상복호화시스템에 있어서,
    현재 전송되는 상기 비트스트림 데이터에 비트에러가 검출되면, 상기 비트스트림 데이터를 1비트만 반전시킨 값들로 이루어진 후보블록들을 생성하는 후보블럭 생성부(200);
    상기 후보블럭 생성부(200)로부터 전송되는 다수개의 후보블럭들을 DCT계수로 변환시켜 해당 후보블럭의 주파수분포도에 따라 상기 후보블럭들을 분류하여 전송하는 블록분류부(210);
    상기 블록분류부(210)에서 분류되어 전송되는 각각의 후보블럭들이 많이 포함하고 있는 주파수성분에 소정의 가중치를 부여할 수 있도록 상기 후보블럭들에 대한 마스킹처리를 하는 마스킹처리부(220, 230);
    상기 비트에러가 발생된 소정 블록에 인접한 상측 블록(TOP 블록)의 DCT계수와 좌측 블록의 DCT계수값들을 저장하고 있는 메모리(250); 및
    상기 메모리(250)로부터 제공되는 상기 인접한 상측 블록과 좌측블럭내의 상기 DCT계수에 상기 마스킹처리부(220, 230)로부터 제공되는 마스킹처리된 후보블럭들에 부여된 가중치와 동일한 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 인접 블록들의 DCT계수값과 상기 마스킹처리된 후보블럭들간의 상관도를 검출하여 가장 상관도가 높은 후보블럭을 비트에러가 복원된 최적의 블록으로 결정하여 출력하기 위한 최적 블록 결정부(204)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상복호화시스템에 있어서 비트에러복원장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블록분류부(210)는 상기 후보블럭들을 저주파성분이 많은 경우와 고주파성분이 많은 경우로 각각 분류하는 것을 특징으로 하는 영상복호화시스템에 있어서 비트에러복원장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마스킹처리부(220, 230)는 상기 고주파성분이 많은 후보블럭들에 대해 상기 고주파성분에 제 1 소정의 가중치를 부여할 수 있도록 마스킹처리를 하는 제 1 마스킹처리부(220);와 상기 저주파성분이 많은 후보블럭들에 대해 상기 저주파성분에 제 2 소정의 가중치를 부여할 수 있도록 마스킹처리를 하는 제 2 마스킹처리부(230)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상복호화시스템에 있어서 비트에러복원장치.
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