KR890000335B1

KR890000335B1 - 화상전송용 예측 부호화 장치

Info

Publication number: KR890000335B1
Application number: KR1019850010084A
Authority: KR
Inventors: 우영섭
Original assignee: 주식회사 금성사; 허신구
Priority date: 1985-12-31
Filing date: 1985-12-31
Publication date: 1989-03-14
Also published as: KR870006732A

Abstract

내용 없음.

Description

화상전송용 예측 부호화 장치

제1도는 본 발명 장치의 작동 상태를 나타낸 유통도.

제2도는 종래 장치의 개략구성도.

제3도는 본 발명 장치의 구성도.

제4a-g도는 제3도 각 부분의 상세 회로도.

본 발명은 광대역의 화상신호를 협대역의 통신선을 통해 전송시킬때 필요한 고도의 화상정보 대역 압축장치의 예측 부호화 장치에 관한 것으로서, 특히 화상정보 대역 압축시 발생되는 잡음을 방지할 수 있으며, 전송화상의 고품질화를 이룩할 수 있는 예측 부호화장치에 관한 것이다. 종래에는 제2도에서와 같이 화상입력(31)에 입력된 영상신호는 이전프레임의 동일 위치점을 프레임메모리 (36)로부터 읽어내어 그들간의 시간상의 차이치를 감산기(32)에서 취출한다. 감산기(32)에서 취출된 차이치 신호는 부호변환기(33)에서 더욱 정보압축된 후 양자기 (34)에서 양자화되고 버퍼(38)로 전송된다. 또한 양자화된 차이치 신호는 가산기 (35)에서 프레임 메모리(36)로 부터의 이전 프레임 정보치 신호와 합하여져서 현제 프레임을 구성하여 프레임 메모리(36)에 저장되는 한편, 감산기(32)에 전송되는 순환루프를 형성하고 있으나, 감산기(32)에 입력되는 예측신호는 단순히 이전프레임의 현프레임과 동일위치상의 점이었으므로 화상의 움직임이 큰경우 시간상 두점사이의 상관도가 적어서 그 차이치가 비교적 크게되어 잔흔들림(jerkiness)과 흐미해짐(Blurr)등의 화질열화와 같은 잡음이 발생될뿐 아니라 원하는 만큼의 우수한 정보압축 및 화상예측이 어렵다는 단점이 있게된다.

따라서 본 발명에서는 종래의 단점을 없이하도록 시간상 두점사이의 상관도를 크게하기 위한 움직임 방향의 트래킹 장치와 움직임 부분에 대한 블록구성도출에 의한 정보 압축장치를 설치하여 블록구성에 의한 움직임 변위예측과 이 예측치에 의한 부호화를 할 수 있도록하여 전송 정보량을 압축시킬수 있어 협대역 전송선으로도 화상정보를 전송할 수 있게하며, 또한 화상의 움직임에 대한 정확한 예측을 가능하게 하여서 종래장치에서 문제되는 잔흔들림과 흐미해짐등의 화질열화와 같은 잡음을 제거할 수 있는 예측부호화 장치를 제공하는 것을 목적으로하며, 이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 제1도에는 본 발명에서 움직임 볼록구성을 하기 위한 움직임 모드 검출유통도가 도시되어 있다. 단계(1)에서는 현재 입력블록과 프레임 메모리에 저장되어 있던 이전프레임의 동일위치 블록을 비교하여 그 오차(차이치 : FD)를 검출하고, 단계(2)에서는 그 대상프레임 차이값을 임계치(레벨3/255)와 비교한후 차이치(FD)가 3보다 작으면 차이가 없는 배경부분으로 간주하며 이전 프레임정보를 그대로 사용하고 현재 정보는 전송하지 않으며, 만약 차이치가 3보다 크거나 같으면 이것은 움직임이 있는 부분으로 간주하고 단계(3)에서 시간상의 두 프레임의 블록 탐색 윈도우(4×4)중의 2×2블록 7개중에서 가장 상관도가 높은 블록을 2×2화소단위 (Pel wise)로 연산하여 찾아낸다. 이러한 움직임 트래킹으로 예측한 블록과 현재의 블록을 단계(4)에서 비교하고 그 차이값인 BFD(변위프레임차이)를 다시 전과같이 임계치로 비교하며 DFD<3 이면 이 블록은 본 발명에 의하여, 움직임 보상처리된 블록으로서 그 블록변위 벡터와 그 차이치 DFD 를 부호기측에 전송하고, DFD≥3 이면 이 움직임 부분은 움직임 보상처리될수 없는 신생블록으로서 그 FD치를 그대로 부호기측에 전송한다. 단계(11)에서는 이들 3가지 부분 신호 즉, 배경, 신생블록, 움직임 보상블록을 멀티플렉싱하여 부호를 영상신호의 라플라스(Laplace)분포에 근거하여 통계적으로 압축하여서 전송한다.

이제 제3도를 참조하면 본 발명장치의 주요구성은 제1도의 설명중 단계(1, 2, 3, 4, 7, 10, 11)에 해당되는 것으로서 디지탈 영상신호 입력(1)을 주사변환기(2)에 연결하고, 주사변환기(2)의 출력은 지연기(3)와 최적예측검출기(10)에 연결하며, 지연기(3)의 출력은 감산기(4)와 부호화기(5)를 통하여 양자기(6)에 연결하고, 양자기(6)의 출력은 가변워드길이부호기(11)와 가산기(7)에 연결하며, 가산기(7)의 출력은 프레임지연기(8)에 연결하되 프레임지연기(8)의 출력은 예측신호발생기(9)와 최적예측검출기(10)에 연결하고, 최적예측검출기(10)의 출력은 예측신호발생기(9)와 가변워드길이 부호기(11)에 연결하되 예측신호발생기(9)의 출력은 감산기(4)와 가산기(7)에 연결하여된 구성으로서 이러한 구성의 작용효과는 다음과 같다. 입력(1)에 입력된 디지탈 영상 입력은 주사변환기(2)에서 TV주사로 변환하여 2×2(펄×라인)의 블록단위로 구성된다. 2×2블록신호는 최적 예측검출기(10)에 입력되어 프레임지연기(8), 예측신호발생기(9), 최적예측검출기(10)에서 움직임에 대한 최적의 예측블록을 만들어서 감산기(4)로 가해진다. 또한 프레임 지연기(8), 예측신호발생기(9), 최적 예측신호검출기(10)의 처리시간동안 블록지연되어, 감산기(4)로 가해져서 변위프레임차이(DFD)신호를 만들게 된다. 이 신호는 종래의 화상 예측보다 크기가 작으면서도 움직임에 충실한 화상예측이 되는 것이다. 감산기(4)에서 만들어진 DFD 신호는 부호화기(5)에서 DFD 신호들중 비상관 부분만을 추출하여 정보량을 압축시켜 이를 양자화기(6)로 부호화한후 멀티플랙서로된 가변워드길이 부호기(11)로 최적예측검출기(10)에서 예측된 최적블록의 변위 벡터와 함께 라플라스 분포에 의해 통계적 부호화되어 전송된다.

한편 양자화된 DFD는 가산기(7)에서 이전 프레임값과 더해져서 현재의 프레임을 복원하여 프레임 지연기(8)에 저장시킨다. 저장된 신호는 다음 프레임 신호가 들어오면 이를 예측 신호 발생기(9) 최적 예측 신호 검출기(10)에 가해져서 최적예측블록을 발생시키는 순환궤환루프를 형성하게 된다.

제4도 a에서는 주사변환기(2)의 상세회로가 도시되어 있다. 즉, 입력(1)에서의 영상신호는 라인 메모리(21-24)로서 라인별로 차례로 입력되어 그 메트릭스화된 픽셀(화소)들을 제4도 b와같이 멀티플렉서(25)의 어드레스에 의해 2×2로 읽어낸다. 라인메모리(21, 22 및 23, 24)는 서로 교번적으로 해독, 기록을 하여 입력되는 TV라인 신호와 같은 지연으로 블록을 구성하게 한다. 제4도 b는 만들어진 2×2 블록을 탐색할 조사면적으로서 4×4면적 내지 2×2블록윈도우의 구성 가능블록은 7개이고, 그 블록들간의 변위벡타가 도시되어 있다. 최적예측 블록을 찾은 경우 그 블록의 정보와 함께 벡타(X,Y)를 함께 전송하게 된다.

제4도 c는 최적 예측블록 검출기(10)의 상세회로로서 프레임지연기(8)의 병렬라인을 통해 입력된 이전프레임의 블록신호가 산술유니트(101-104)를 통해 각각 정보의 최적 위치를 측정하고, 이 신호를 플랙신호발생기(12)에서 파워스펙트랄로 얻은후 9가지의 래치 블록들중 각 하나씩의 변위벡타에 대응하는 오차 에너지를 가산기(105)로 얻어낸다. 이러한 하나의 변위 벡터에 대한 블록의 오차 에너지는 비교기(106)에서 이전의 연산 결과와 비교되어 최소블록을 선택하게 되고, 대치된 보다작은 오차신호를 블록(109)에 가해서 최적예측블록을 결정해 낸다. 블록(109)에 저장된 오차신호는 궤환되어 블록(108)에 가해져서 예측변위 벡터 9가지를 차례로 산술유니트(101-104)에 가해주어 모든 경우에 대한 블록조사를 하고 한번 최적 결정된 변위벡타를 블록(109)에 전송한다. 비교기(101)로는 이전프레임 메모리로부터 입력블록에 대응하는 3블록(4×4)을 구성하여 이를 산술유니트에 가해주어 조사영역내의 가장 적합한 예측블록(2×2)를 찾도록 한다.

제4도 d는 제4도 c중 산술유니트에 대한 상세회로를 표시하고 있다. 프레임 지연기(8)에서 입력된 4×4의 이전프레임의 조사영역정보는 상수벡타 발생기 (101d)로부터의 변위벡타에 의해 해당변위 블록을 읽어내어 감산기 (12a)에 가해준다. 이 신호는 볼록(107)에서 입력된 현재의 2×2블록과 비교되고 그 차이치가 감산기(12b)를 거쳐 가산기(105)로 축적된다. 블록(108)에는 예측블록 지정기로부터 다음 블록영역 (4×4)어드레스를 가해주어 4×4의 조사 윈도우 영역을 구성한다. 어드레스디코더에는 29개의 4×4블록 지정능력을 가지므로 2k×l비트 RAM을 억세스 할 수 있는 능력을 갖는다. 플렉신호발생기(12)는 조사영역내의 비교가능 블록들과 현블록과의 차이를 검출하여 가산기(105)에 전송하고, 가산기(105)에서는 이중 최소 오차에너지를 갖는 최적 변위블록과 벡타를 검출해서 정확한 예측을 가능하게 한다.

제4도 e는 예측 블록발생기(9)의 회로로서 프레임지연기(8)에서 입력되는 국부 디코더된 신호를 2차원 메모리(91)에 저장한다. 저장된 조사영역블록은 최적예측블록 검출기(10)로부터 가해지는 최적블록에 대한 정보를 레지스터(92)로부터 받아서 변위벡타에 의해 해당블록 화소정보를 감산기(4)로 출력시켜 DFD 값을 만들게 한다.

제4도 f는 위에서 설명된 방법을 실제 TV 영상 움직임예측에 적용시킨 구성으로서 최적예측블록검출기(10)의 구성중 블록(l0b)에는 프레임지연기(8)로부터 3가지의 조사볼록(2×2)이(이전 프레임의 현동일위치, 이전프레임의 움직임전의 블록 및 현재 예측된 블록)주어진다.

3가지 선택된 블록은 각각 병렬로 자동회로(10a)에 입력되고 각블록들에 대한 축적 오차에너지를 ROM (10C, l0C')에 가해준다. ROM(l0C)에서는 3블록중 최적 블록을 선택하여 이에대한 정보를 블록(l0b)에 공급하여 현예측블록을 구성하게 한다. 또한 ROM (l0C')에서는 선택된 최종의 최적예측블록을 예측블록 발생기(9)에 전송하여 이전프레임에서 최적의 2×2예측블록을 구성하여 감산기(4)에 가해서 DFD 신호를 만든다. 또한 그 블록에 대한 움직임 변위 벡타

를 부호화하여 가변워드길이 부호기(11)에 입력시켜 DFD 신호와 전송한다.

제4도 g에서는 제4도 f에서의 자동회로(10a)에 대한 상세구성으로서 주사변환기(2)에서 현재의 블록이 병렬로 입력되어 프레임 지연기(8)와 블록(l0b)로부터 입력되는 3가지 블록신호와 감산기(a-1)에서 오차를 추출한다. 이 오차신호는 소자(a-2)에서 요약되어 임계소자(a-3)를 통해 오차에너지

임계(3)인 경우만 "1"(또는"0")을 축적기 (a-4)에 전송하고 각블록에 대하여 비교축적된 오차 에너지들은 블록선택기 (10-c,10-c')에서 비교되어 이를 최소로 하는 최적블록을 출력시키게 되는 것이다.

이상에서 설명된 바와같이 본 발명에 의하면 광통신 선로로서만 전송가능하던 TV 화상전송을 기존일반 데이타 선로로서도 전송할 수 있어 전송요금이 대폭 절감되는 것이고, 프레임내의 움직임 축적예측에 의해 화상의 움직임을 정확히 예측할 수 있게하여 번쩍거림(잔흔들림)이나 흐려짐등의 현상을 없이 할 수 있는 것이다.

Claims

디지탈 영상신호 입력(1)을 주사변환기(2)에 연결하고, 주사변환기(2)의 출력은 지연기(3)와 최적예측검출기(10)에 연결하며, 지연기(3)의 출력은 감산기(4)와 부호화기(5)를 통하여 양자기(6)에 연결하고, 양자기(6)의 출력은 가변위드길이 부호기(11)와 가산기(7)에 연결하며, 가산기(7)의 출력은 프레임지연기(8)에 연결하되 프레임지연기(8)의 출력은 예측신호발생기(9)와 최적예측검출기(10)에 연결하고, 최적예측검출기(10)의 출력은 예측신호 발생기(9)와 가변위드길이 부호기 (11)에 연결하되 예측신호 발생기(9)의 출력은 감산기(4)와 가산기(7)에 연결하여된 화상전송용 예측부호화장치.