KR100346728B1

KR100346728B1 - 이산코사인변환의 dc 계수예측방법 및 이를 이용한 데이터 부호화방법

Info

Publication number: KR100346728B1
Application number: KR1019960041504A
Authority: KR
Inventors: 장의선; 조대성
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-09-21
Filing date: 1996-09-21
Publication date: 2002-10-12
Also published as: JP3330524B2; JPH10108189A; KR19980022376A; US5959674A

Abstract

본 발명은 이산 코사인 변환의 DC 계수 예측방법 및 이를 이용한 데이터 부호화 방법에 관한 것으로, 전체 데이터를 소정 크기의 블록 단위로 나누고, 상기 블록들을 지그재그 스캐닝하면서 순차적으로 이산 코사인 변환하고, 그 계수의 DC값을 예측하는 방법에 있어서, 소정 임계치를 설정하는 단계; 지그재그 스캐닝된 인접 블록들의 이산 코사인 변환 계수의 DC값중 최대값과 최소값을 계산하는 단계; 및 최대값과 최소값의 차의 절대값이 임계치보다 작으면, 바로 이전에 스캐닝된 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값을 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값으로 예측하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

Description

이산 코사인 변환의 DC 계수 예측 방법 및 이를 이용한 데이터 부호화 방법

본 발명은 비디오신호 부호화기 및 복호화기에 관한 것으로서, 특히 인접블록의 최대-최소값을 이용한 이산 코사인 변환 계수 예측방법에 관한 것이다.

이산 코사인 부호화기는 양자화 후의 계수인 DC 값을 무손실 부호화 하는 구조를 갖는다. 이때, 인접 블록간의 DC 값을 예측하는 것이 이산 코사인 변화 영역에서의 DC 예측방법이다. DCT 양자화후의 DC 계수의 예측을 이용한 무손실 부호화는 도 3과 같다.

도 1은 기존의 DC 계수 예측방법을 나타낸다. 매크로 블록(101, 102, 103) 순서로 부호화된다고 할 때, 매크로 블록(101)의 첫 번째 블록의 DC 값은 104의 초기값(128)에 의한 예측이 이루어진다. 매크로 블록 내에서는 방향(105)과 같이 지그재그 순서로 DC 값의 예측이 이루어진다. 한 매크로 블록의 마지막 블록의 부호화가 끝나면, 이 값은 다음 매크로 블록의 첫 번째 블록의 DC 값의 예측에 이용된다. 매크로 블록(102)의 세 번째 블록(106)이 부호화되지 않을 경우, 다음 블록의 DC 값 예측으로 건너뛴다. 블럭(107, 108, 109)도 마찬가지이다. 매크로 블럭 (101, 102, 103)의 부호화이후 나온 DC 결과값(110)은 또 다시 뒤이어오는 매크로 블록의 첫 번째 블록의 DC 값의 예측에 이용된다.

즉, 기존의 DC 계수 예측 기술은 도 1에서와 같이 8 × 8 블록 4개로 이루어진 16 × 16 크기의 매크로블록 단위로 부호화가 이루어질 경우, 지그재그 스캐닝 방향으로의 이전 한개의 DC 값으로 예측이 이루어진다. 블록을 이산 코사인 변환할 경우 DC 계수는 블록의 밝기값 크기에 해당하며, 이것은 인접한 블록간에 유사성을 갖는다. 따라서, 이러한 특성에 의해 DC값을 예측하여 성능을 개선시킨다.

그러나, 기존의 DC 계수 예측방법은 도 1에서 보듯이 항상 정해진 DC 값을 예측에 이용한다. 그러나, 항상 영상의 특성이 도 1에서의 스캐닝 방향으로 최적인 예측이 이루어지지 않고 예측에 이용되는 DC 값이 충분하지 못하여 큰 성능의 향상을 얻을 수 없다. 따라서, 영상의 특성을 반영한 예측 알고리즘이 필요하다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 이산 코사인 변환영역에서 현재 블록에 인접한 블록의 DC 값의 최대-최소값을 현재의 DC 값 예측에 이용하는 이산 코사인 변환의 DC 계수 예측방법 및 이를 이용한 데이터 부호화 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 이산 코사인 변환영역에서 DC 값 예측을 위한 지그재그 스캐닝 방법을 설명하기 위해 도시한 블럭도이다.

도 2는 현재 부호화될 블록 C와 인접블록 A, B, C를 도시한 블록도이다.

도 3은 이산 코사인 변환영역에서 DC 값 예측을 이용한 무손실 부호화방법을 설명하기 위해 도시한 블럭도이다.

도 4는 본 발명에 의한 인접블록의 최대/최소값을 이용한 DC 예측방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 전체 데이터를 소정 크기의 블록 단위로 나누고, 상기 블록들을 지그재그 스캐닝하면서 순차적으로 이산 코사인 변환하고, 그 계수의 DC값을 예측하는 방법에 있어서, 소정 임계치를 설정하는 단계; 상기 지그재그 스캐닝된 인접 블록들의 이산 코사인 변환 계수의 DC값 중 최대값과 최소값을 계산하는 단계; 및 상기 최대값과 최소값의 차의 절대값이 상기 임계치보다 작으면, 바로 이전에 스캐닝된 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값을 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값으로 예측하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은 기존의 DC 예측 기술을 향상시키기 위하여 이전의 하나 이상의 DC값을 예측에 이용하는 것이다. 일반적으로 블록간에 밝기값의 특성 변화가 있을 경우 인접 블록간의 DC 값에도 큰 값의 차이가 변하게 된다. 따라서, 현재 부호화할 블록의 DCT DC 계수가 인접 블록의 DCT DC 계수중 최대값이나 최소값에 치우친 경향을 이용하여 현재 부호화할 블록의 DCT DC 계수를 예측할 수 있다. 본 발명에 의한 이산 코사인 변환 계수 예측방법은 기존의 동영상 부호화 알고리즘의 성능향상을 위해 효과적으로 적용된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명에서는 도 2에서와 같이 인접한 여러개의 블록 DC 값을 이용하고, 예측에 이용되는 DC 값의 선정은 도 4에서와 같이 인접한 DC 값의 최대, 최소값을 구하여 이들과의 차이가 최소인 최대, 최소값의 하나를 DC 예측에 적용한다. 이 경우, 최대/최소의 선정에 오버헤드 비트가 필요하게 되는데, 불필요한 오버헤드를 줄이기 위하여 최대/최소값 간의 차이를 구하여 임계치 이하인 것은 예측 DC 값을 고정시키는 방식을 사용한다. 이것은 평탄한 영역에서는 굳이 오버헤드를 주어가면서까지 여러개의 DC 중의 예측값을 선정하는 것이 불필요한 특성 때문이다.

도 2는 본 발명의 DC 값 예측을 위한 이전 블록의 위치를 나타낸다. 현재 블록(204)의 DC 값을 부호화하기 위하여 블럭(201, 202, 203)의 DC 값 중에 하나를 선택하여 예측에 이용한다.

일반적으로 DC/AC 예측 기법을 이용한 이산 코사인 부호화는 도 3과 같은 구조를 갖는다. 입력 데이터(301)는 이산 코사인 변환기(302)(DCT : Discrete Cosine Transformer)에 의하여 DCT 계수(303)로 변환된다. 이 계수값은 손실 부호화기인 양자화기(304)를 거쳐 양자화된다. 양자화 계수(305)를 DC 계수 예측기(306)로 예측한다. 예측된 계수(307)은 가변길이 부호화기(308;VLC encoder)을 통하여 부호화된다. 비트 스트림(309)은 가변길이 복호기(310;VLC decoder)를 거친다. 복호된 계수(311)은 DC 계수 보상기(312)를 거쳐 계수(313)을 얻는다. 이 계수(313)을 역양자화기(314)에서 역양자화하고 역양자화된 계수(315)를 역이산 코사인 변환기(316)에서 역변환하여 최종 복원 데이터(317)을 얻는다.

도 4는 본 발명에 의한 DC 값 예측을 이용한 부호화 과정의 흐름도를 나타낸다. 401 과정을 통해 오버헤드 비트를 사용하여 예측할 DC를 결정할 것인가 아니면, 정해진 DC 값으로부터 예측할 것인가를 결정하기 위한 임계치(THRE)를 설정한다. 402의 과정을 통해 DCT와 양자화된 도 2의 블럭(201, 202, 203) 및 현재 부호화할 블록(204)를 설정한다. 404의 과정을 통해 블록(201, 202, 203) 사이 최대값 및 최소값을 구한다. 405 과정에서 최소값과 최대값 사이의 절대값 차이를 구하여, 이것이 401 과정에서 설정한 임계치(THRE)보다 큰가를 계산한다. 만약, 임계치보다 크면(406 과정), 408 과정과 같이 현재 블록의 DC 값과 최소값 사이의 절대값 차이와 현재의 DC 값과 최대값 사이의 절대값 차이의 크기를 비교하여 현재 DC 값이 최소, 최대값 중 어디에 가까운지를 판별한다. 만약, 현재의 DC 값이 최대값에 가까우면(409 과정), 현재의 예측값을 최대값으로 선정한다(413 과정). 만약, 최소값에 가까우면(410 과정), 현재의 예측값을 최소값으로 선정한다. 만약, 405 과정에서 최대-최소값간의 차이가 임계치보다 작으면 데이터 특성이 평탄한 특성이 있으므로, 어느 값을 DC의 예측값으로 선정해도 큰 차이가 없다. 따라서, 411 과정에서처럼 블록(203)의 DC 값을 예측값으로 한다. 예측 DC 값이 설정되며, 414 과정와 같이 예측값과 현재의 DC 값과의 차이를 실제 부호화에 이용한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이산 코사인 변환영역에서 현재 블록에 인접한 블록의 DC 값의 최대-최소값을 현재의 DC 값 예측에 이용함으로써, DC 계수예측성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

전체 데이터를 소정 크기의 블록 단위로 나누고, 상기 블록들을 지그재그 스캐닝하면서 순차적으로 이산 코사인 변환하고, 그 계수의 DC값을 예측하는 방법에 있어서,

소정 임계치를 설정하는 단계;

상기 지그재그 스캐닝된 인접 블록들의 이산 코사인 변환 계수인 DC값중 최대값과 최소값을 계산하는 단계; 및

상기 최대값과 최소값의 차의 절대값이 상기 임계치보다 작으면, 바로 이전에 스캐닝된 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값을 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값으로 예측하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 이산 코사인 변환의 DC 계수의 예측 방법.
제1항에 있어서,

상기 최대값과 최소값의 차의 절대값이 상기 임계치보다 크거나 같으면, 상기 최대값과 최소값중 상기 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수인 DC값에 근접한 값을 상기 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값으로 예측하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 이산 코사인 변환의 DC계수 예측 방법.
전체 데이터를 소정 크기의 블록 단위로 나누고, 상기 블록들을 지그재그 스캐닝하면서 순차적으로 이산 코사인 변환하고, 그 계수의 DC값을 예측하는 방법에 있어서,

소정 임계치를 설정하는 제1단계;

상기 지그재그 스캐닝된 인접 블록들의 이산 코사인 변환 계수의 DC값중 최대값과 최소값을 계산하는 제2단계;

상기 최대값과 최소값의 차의 절대값이 상기 임계치보다 작으면, 바로 이전에 스캐닝된 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값을 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값으로 예측하는 제3단계; 및

상기 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값과 상기 단계에서 예측된 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값의 차를 부호화하는 제4단계를 포함함을 특징으로 하는 데이터 부호화 방법.
제3항에 있어서, 상기 제3단계는

상기 최대값과 최소값의 차의 절대값이 상기 임계치보다 크거나 같으면, 상기 최대값과 최소값중 상기 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값에 근접한 값을 상기 현재 스캐닝할 블록의 이산 코사인 변환 계수의 DC값으로 예측하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 데이터 부호화 방법.