KR19990058626A

KR19990058626A - 엠펙 디코더

Info

Publication number: KR19990058626A
Application number: KR1019970078769A
Authority: KR
Inventors: 김영노
Original assignee: 구본준; 엘지반도체 주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR100252810B1

Abstract

본 발명은 엠펙 디코더에 관한 것으로, 역이산여현변환부에서 출력된 신호가 입력되는 가산기와; 상기 가산기에서 출력되는 신호를 필터링하여 낮은 해상도의 축소된 영상 신호를 발생시키는 다운 샘플러와; 소정의 선택신호에 따라 상기 다운 샘플러의 출력신호와 상기 가산기의 출력신호 가운데 하나를 선택하여 영상 메모리에 전달하는 멀티플렉서를 포함하여 이루어져서, 인코더에서 출력된 영상 데이타가 역양자화 과정과 역이산여현변환 과정을 거치면 이를 다운 샘플링하여 축소된 영상을 구현하는데 필요한 데이타로 변환하고, 멀티플렉서를 통하여 다운 샘플링된 영상 데이타와 다운 샘플링 이전의 원래의 영상 데이타를 선택적으로 출력하여 메모리에 전달함으로써, 메모리의 운용상의 문제로 인하여 화면의 상위 영역에 축소된 영상을 출력하지 못하는 문제를 해결한다.

Description

엠펙 디코더

본 발명은 엠펙 디코더(MPEG decoder)에 관한 것으로, 특히 화면을 일정 비율로 축소하여 전체화면의 일부분에 디스플레이하는 기능을 갖춘 엠펙 디코더에 관한 것이다.

엠펙(MPEG ; Moving Picture Experts Group)은 동영상 압축기술의 국제표준으로서, MPEG-1과 MPEG-2, MPEG4등이 있다. 이 가운데 현재 가장 많이 쓰이는 기술이 MPEG-2이다. 이와 같은 엠팩을 구현하기 위한 하드웨어가 엠펙 디코더인데 입력된 동영상신호를 디코딩한 다음 저장하였다가 이를 재생하여 출력한다.

엠펙 디코더에서 다루어지는 영상타입으로는 I-픽처와 P-픽처, B-픽처가 있다.

I-픽처(Intra Picture)는 인트라 인코딩 영상의 약칭으로, 프레임 내의 인코딩 영상을 말한다. I-픽처는 화면의 모든 것을 인트라 인코딩하는 영상으로, 원영상과 같은 4순서로 인코딩된다. 또한 I-픽처는 해당화면의 정보만으로 인코딩되는 화면으로, 프레임간 예측을 쓰지 않고 생성된다. GOP(Group Of Picture)내에서는 랜덤 액세스를 위하여 최저 한 장의 I-픽처가 필요하다. P-픽처(Predictive Picture)는 프레딕티브 인코딩 영상의 약칭으로, 프레임간의 순방향 예측 인코딩 영상을 말하며, 원영상과 같은 순서로 인코딩된다. I-픽처 또는 P-픽처로부터의 예측을 수행함에 따라 생기는 화면이다. B-픽처(Bidirectionally predictive picture)는 쌍방향 예측 인코딩영상을 말한다. I, P-픽처를 먼저 처리한 후, 처리된 I-픽처와 P-픽처를 이용하여 B-픽처를 처리한다. 이 B-픽처는 엠펙의 특징인 쌍방향 예측에 의해 생기는 화면이다.

위의 설명에서 언급한 쌍방향 예측은 과거의 순방향예측뿐 아니라 미래로부터의 역방향 예측 모두에 효과가 있다. 어느 쪽이든 B-픽처를 갖지 않는 부호화계보다 이것을 갖는 부호화계가 그만큼 인코딩의 자유도가 높고 예측효율이 향상된다. 그러나 B-픽처가 삽입되기 때문에 화면의 처리순서(전달미디어상의 순서)가 원화면의 순서와 달라진다. 이와 같은 원화면과 인코딩 및 디코딩된 신호, 재생화면의 순서를 도 1에 나타내었다. 도 1에서 알 수 있듯이 인코더는 B-픽처를 건너뛰어 다음의 I-픽처와 P-픽처를 우선 확보하고, 그 다음에 사이에 있는 B-픽처를 인코딩한다. 디코더는 B-픽처를 즉시 디코딩해서 표시하지만 I-픽처와 P-픽처는 디코딩한 후에도 사이에 넣을 B-픽처의 처리가 끝난 후에 표시한다. 따라서 인코더와 디코더 모두 I-픽처 또는 P-픽처가 나타나는 주기만큼의 지연이 발생하게 되고, 이 방법을 통신에 사용하는 경우에는 이 지연의 크기가 문제가 된다.

또한 이와 같은 B-픽처에 의한 지연현상은 통신의 경우뿐만 아니라 실제로 영상을 티브이 수상기 등과 같은 디스플레이 장치에 일정 비율로 축소된 화면을 출력할 때에도 문제가 된다. 이와 같은 문제를 도 2와 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 2는 디코딩되는 영상신호와 실제로 출력되는 재생화면의 타이밍 다이어그램으로서, 프레임 픽처인 경우를 나타내었다. 도 2에서 화면의 상위 1/2영역을 U로 나타내었으며, 하위 1/2영역을 L로 나타내었는데, 디코딩되는 영상과 실제로 출력되는 영상 사이에는 수직동기신호의 반주기 동안의 지연이 발생하는 것을 알 수 있다. 이는 곧 B-픽처의 하위 1/2영역(L)을 디코딩하는 동안에는 상위 1/2영역(U)과 현재 디코딩하고 있는 하위 1/2영역(L)의 탑 프레임(top frame)이 출력되고, 다음 B-픽처의 상위 1/2영역(U)이 디코딩되는 동안에는 이전에 디코딩된 상위 1/2영역(U)과 하위 1/2영역(L)의 바틈 프레임(bottom frame)이 출력되는 것을 의미한다. 메모리의 운용면에서도 I-픽처와 P-픽처는 한 화면의 재생이 완료되는 동안 계속 사용되기 때문에(B-픽처를 만들어야 하므로) 메모리에 전체 데이타가 저장되는 반면 B-픽처는 메모리의 효율을 높이기 위하여 출력이 완료되어 메모리의 일부분이 비워지면 이 영역에 새로운 신호를 디코딩하여 저장한다.

이와 같은 특징 때문에 원하면을 일정 비율로 축소 재생하여 출력하는 경우에는 화면의 출력위치에 제약을 받게된다. 도 3은 원화면을 50%로 축소하여 전체 화면의 일부 영역에 출력하는 두 가지 경우(2와 3)를 나타내었다.

도 3에서 축소된(그러나 실제로 출력되는) 영상을 (2)의 경우처럼 상위 1/2영역(U)에 출력하는 경우에는, 상위 1/2영역(U)의 스캐닝이 완료되면 메모리에는 저장된 데이타가 없으므로 전체화면(1)의 하위 1/2영역(L)을 대상으로 한 스캐닝하는 동안 새로운 픽처의 데이타를 디코딩하여 메모리에 저장한다. 디코딩된 데이타를 필요로 하지 않는 하위 1/2영역(L)의 스캐닝이 완료되어 새로운 영상을 출력하기 위한 상위 1/2영역(U)의 스캐닝이 시작될 때 쯤이면 이미 메모리에는 어느 정도의 디코딩된 데이타가 저장되어 있으므로, 이를 출력하면 된다. 그러나 (3)의 경우처럼 축소된 영상을 하위 1/2영역(L)에 출력하는 경우에는, 메모리의 운용에 문제가 발생한다. 즉, 메모리에 하나의 픽처를 구현하기 위한 디코딩된 데이타가 저장되어 있는 상태에서 아무런 영상도 출력되지 않는 상위 1/2영역(U)을 스캐닝한 다음 이어서 하위 1/2영역(L)을 스캐닝하여 축소된 영상을 출력한다. 이때 전체화면(1)의 축소된 화면의 위쪽에서 8라인의 스캔이 이루어진 다음에 비로소 메모리에 여유가 생기므로, 이때까지는 새로운 픽처의 디코딩을 수행할 수 없다.

따라서 본 발명은 인코더에서 출력된 영상 데이타가 역양자화 과정과 역이산여현변환 과정을 거치면 이를 다운 샘플링하여 축소된 영상을 구현하는데 필요한 데이타로 변환하고, 멀티플렉서를 통하여 다운 샘플링된 영상 데이타와 다운 샘플링 이전의 원래의 영상 데이타를 선택적으로 출력하여 메모리에 전달함으로써, 메모리의 운용상의 문제로 인하여 화면의 상위 영역에 축소된 영상을 출력하지 못하는 문제를 해결하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 엠펙 디코더의 원화면과 인코딩 및 디코딩된 신호, 재생화면의 순서를 나타낸 도면.

도 2는 디코딩되는 영상신호와 실제로 출력되는 재생화면의 타이밍을 나타낸 도면.

도 3은 원화면을 50%로 축소하여 전체 화면의 일부 영역에 출력하는 두 가지 경우를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 엠펙 디코더를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전체화면 2, 3 : 축소된 화면

I : I-픽처 P : P-픽처

B : B-픽처 11 : 역양자화블록

12 : 역이산여현변환블록 13 : 가산기

14, 15 : 영상 메모리 16 : 평균값 계산블록

17 : 비디오 프로세서 18 : TV 인코더

19 : 디스플레이 장치 20 : 다운 샘플러

21 : 멀티플렉서 22 : 영상 메모리

S : 선택신호

이와 같은 목적의 본 발명은 역이산여현변환부에서 출력된 신호가 입력되는 가산기와; 상기 가산기에서 출력되는 신호를 필터링하여 낮은 해상도의 축소된 영상 신호를 발생시키는 다운 샘플러와; 소정의 선택신호에 따라 상기 다운 샘플러의 출력신호와 상기 가산기의 출력신호 가운데 하나를 선택하여 영상 메모리에 전달하는 멀티플렉서를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예를 도 4와 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 다운 샘플러와 멀티플렉서를 구비한 본 발명에 따른 엠펙 디코더를 나타낸 것이다. 인코더를 통하여 부호화 및 양자화된 영상 데이타는 도 4의 엠펙 디코더의 역양자화블록(11)과 역이산여현변환블록(12)을 차례로 거치면서 복호화 과정이 진행된다. 역이산여현변환블록(12)에서 출력된 데이타는 가산기(13)에 입력된다. 이 가산기(13)는 이후에 움직임 보상이 이루어진 데이타가 피드백되어 입력된다. 가산기(13)의 출력신호는 두 개의 서로 다른 경로를 통하여 멀티플렉서(21)에 입력된다. 두 개의 경로 가운데 하나는 직접경로이며, 다른 하나는 본 발명을 구현하기 위하여 추가된 다운 샘플러(20)를 통한 경로이다.

다운 샘플러(20)에는 가산기(13)에서 출력되는 데이타 가운데 B-픽처만이 입력되며, 풀 사이즈의 픽처를 필터링하여 픽처의 크기를 일정 비율로 축소한다. 그러나 직접경로를 통하여 멀티플렉서(21)에 입력되는 신호는 I-픽처와 P-픽처, B-픽처가 모두 해당된다. 입력된 두 데이타 가운데 하나가 멀티플렉서(21)의 선택신호(S)에 의해 선택되어 영상 메모리(22)으로 전달된다. 만약 구현하고자 하는 영상이 풀 사이즈의 영상인 경우에는 가산기(13)의 출력 데이타를 그대로 영상 메모리(22)에 전달한다. 그러나 축소된 크기의 영상을 출력하고자 하는 경우에는 다운 샘플러(20)에서 필터링된 픽처의 데이타를 영상 메모리(22)로 전달한다. 이때의 영상 메모리(22)에서 다루어지는 픽처의 크기는 풀 사이즈가 아닌 축소된 크기의 데이타이다. 원화면을 1/2로 스케일 다운하는 경우에는 실제 화면의 크기는 1/4로 감소하므로 픽처 데이타 역시 25%로 감소한다. 즉, 풀 사이즈 픽처의 75% 크기의 메모리 영역(B-픽처를 위한 영역을 말함)의 전부를 사용할 필요가 없이 25%의 영역만을 사용하면 충분하다. 이 경우에 기존의 B- 픽처 저장을 위한 메모리 영역(75%의) 가운데 50%에 해당하는 영역을 더블 버퍼로 사용하더라도 25%에 해당하는 메모리 영역이 남게된다. 이는 출력되는 화면의 위치에 관계없이 50%의 메모리 영역만을 사용하여 B-픽처를 디코딩할 수 있음을 의미한다.

영상 메모리(22)은 두 개의 영상 메모리(14)(15)와 B-픽처 메모리(20)로 구성되는데, 멀티플렉서의 출력 데이타가 스위치(SW1)에 의해 제어되어 두 개의 영상 메모리(14)(15)와 B-픽처 메모리(20)에 선택적으로 입력된다. 이 스위치(SW1)를 제어하는 제어신호1의 논리값은 가산기(13)에서 출력되는 I-픽처와 P-픽처, B-픽처의 매크로 블록 타입에 따라 결정된다. 두 개의 영상 메모리(14)(15)에서는 각각 하나씩의 I-픽처와 P-픽처가 출력된다. 영상 메모리(14)에서 출력되는 I-픽처와 P-픽처와 또 다른 영상 메모리(15)에서 출력되는 I-픽처와 P-픽처는 평균값 계산블록(16)에 입력되어 그 평균값이 구해진다. 이 평균값 계산블록(16)과 가산기(13)는 움직임 보상부의 구성요소로서, 평균값 계산블록(16)에서 출력되는 평균값은 위에 언급한 가산기(13)에 입력되어 더욱 부드럽고 자연스러운 동영상을 구현하는데 쓰인다. 두 개의 영상 메모리(14)(15)에서 출력되는 각각의 I-픽처와 P-픽처는 B-픽처 메모리(20)에서 B-픽처와 함께 비디오 프로세서(17)에 입력된다. 이때 모든 데이타가 함께 입력되는 것이 아니라 스위치(SW2)에 의해 제어되어 선택적으로 입력된다. 비디오 프로세서(17)로 입력된 픽처 데이타는 TV 인코더(18)를 통하여 모니터 등과 같은 디스플레이 장치(19)로 전달된다.

이상 설명한 일련의 동작에서 알 수 있듯이, 본 발명은 인코더에서 출력된 영상 데이타가 역양자화 과정과 역이산여현변환 과정을 거치면 이를 다운 샘플링하여 축소된 영상을 구현하는데 필요한 데이타로 변환하고, 멀티플렉서를 통하여 다운 샘플링된 영상 데이타와 다운 샘플링 이전의 원래의 영상 데이타를 선택적으로 출력하여 메모리에 전달함으로써, 메모리의 운용상의 문제로 인하여 화면의 상위 영역에 축소된 영상을 출력하지 못하는 문제를 해소한다.

Claims

엠펙 디코더에 있어서,

움직임 보상부에서 출력되는 영상 신호를 필터링하여 낮은 해상도의 축소된 영상 신호를 발생시키는 다운 샘플러와;

소정의 선택신호에 따라 상기 다운 샘플러의 출력신호와 상기 가산기의 출력신호 가운데 하나를 선택하여 영상 메모리 또는 B-픽처 메모리에 전달하는 멀티플렉서를 포함하는 엠펙 디코더.
청구항 1에 있어서, 상기 다운 샘플러에 입력되는 신호가 양방향예측 인코딩신호인 엠펙 디코더.
청구항 1에 있어서, 상기 B-픽처 메모리가 두 부분으로 분할되어 더블 버퍼링을 구현하는 엠펙 디코더.