KR0125121B1 - 동영상 부호화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 동영상 부호와 장치는 영상의 국부적인 주파수 특성을 고려한 마스크방식을 이용함으로써 보다 효과적으로 동영상 신호를 부호화할 수 있는데, 동영상 신호를 N×N 픽셀로 구성된 블럭단위로 입력받고, 입력된 현재 처리블럭의 행과 열별로 합산된 픽셀값의 분산을 계산하여, 그 결과로 얻은 수평방향 분산값과 수직방향 분산값을 출력하는 분산 계산부(100)와, 상기 분산 계산부(100)로부터 제공되는 수평방향 분산값과 수직방향 분산값을 비교하고, 상기 수평방향 분산값과 상기 수직방향 분산값이 거의 동일한 값일 경우 제 1 마스크 신호를 출력하고, 상기 수평방향 분산값이 상기 수평방향 분산값보다 기설정된 값 이상으로 클 경우 제 3 마스크 신호를 출력하는 마스크 종류 결정부(110)와, 상기 현재 처리할 블럭과 움직임 보상된 블럭을 입력받고, 입력된 상기 두 블럭의 차분신호를 검출하여 출력하는 연산부(120)와, 상기 연산부(120)로부터 제공된 차분신호를 이산 코사인 변환하고, 그 결과로 얻은 N×N 변환계수로 구성된 변환계수 블럭을 출력하는 이산 코사인 변환부(130)와, 상기 이산 코사인 변환부(130)로부터 변환계수 블럭을 입력받고, 상기 제 1 마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭을 모두 출력하며, 상기 제 2 마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중(N/m)×N의 변환계수만을 출력하고, 상기 제 3 마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 N×(N/m)의 변환계수만을 출력하는 마스크부(140)와, 상기 마스크부(140)로부터 제공되는 변환계수를 양자화하여 출력하는 양자화부(150)를 포함하며, 상기 N,m은 양의 정수이고, 상기 m은 N이하이다.

Description

동영상 부호화 장치

도면은 본 발명에 따른 동영상 부호와 장치의 동작을 도식적으로 설명하기 위한 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 분산 계산부 110 : 마스크 종류 결정부

120 : 연산부 130 : 이산 코사인 변환부

140 : 마스크부 150 : 양자화부

본 발명은 동영상 부호와 장치에 관한 것으로, 특히 영상의 국부적인 특성을 고려하여 보다 중요한 영상 테이타만을 부호화하여 전송하는 동영상 부호화 장치에 관한 것이다.

고화질 티브이(High Definition Television : HDTV), 멀티미디어 등과 같이 디지탈 데이타 전송을 기본으로 하는 고화질 영상 시스템에서는 처리해야 할 데이타량이 상당히 많이 발생한다. 그러나, 이와같이 데이타를 전송하기 위해서 사용가능한 대역폭은 한정되어 있으므로 데이타를 전송하기 위해서는 데이타를 압축시켜야 한다. 따라서, 데이타의 압축, 그리고 압축된 데이타의 복원은 고화질 영상 시스템 구성의 기본 요소로써, 최근 이를 위한 연구가 활발히 진행되어 왔다.

일반적으로 고화질 영상 시스템에 있어서, 영상 압축 부호화는 시간적으로 존재하는 영상의 상관성을 줄이기 위한 움직임 보상(Motiong Compensation)과 공간적인 중복성을 줄이기 위한 이산 코사인 변환(Discretr Cosine Transform : DCT) 등에 의해 이루어지는데, 영상 데이타는 움직임 보상을 거친 후 움직임 보상 오차를 이산 코사인 변환하고, 변환된 계수를 정해진 순서로 스캔(Scan)하면서 줄길이 부호화(Run Length Coding : RLC)를 한후, 가변길이 부호화(Variable Length CODING : VLC)하는 과정으로 이루어진다. 다시 말해서, 움직임 예측에 의해 움직임 성분을 검출하고, 이 움직임 성분으로 움직임 보상된 데이타와 부호화할 영상과의 차분값을 DCT에 의해 주파수 영역으로 변환한다.

그런데, 이러한 부호화된 동영상 데이타를 좀 더 낮은 전송율로 전송하기 위해 최근 제시된 방법중에 하나가 마스크(Mask)를 이용한 부호화이다. 다시 말해서, 영상의 국부적인 특성에 따라서 중요한 영상 데이타만을 추출하고 부호화하여 전송하는 것인데, 여기서 마스크란 중요한 영상 데이타 추출방식을 말한다.

이와 같은 마스크 방식을 이용한 종래의 동영상 부호화 장치에서는, 영상을 8×8 픽셀(pixel)로 이루어진 블럭(Block) 단위로 처리할 때, 이산 코사인 변환후 블럭을 구성하는 변환계수들의 분산을 구하고, 그 분산치에 따라서 그 블럭의 중요도를 나누었다. 즉, 분산치가 높을수록 보다 높은 중요도를 갖는 것으로 판정하였다. 이때, 중요도를 4등급으로 나누는 것이 가장 일반적인데, 예를들어 중요도 1등급의 블럭은 8×8 변환계수 모두를 부호화하여 전송하고, 중요도 2등급의 블럭은 4×4 변환계수만을 추출하여 부호화한 후 전송하며, 중요도 3등급의 블럭은 2×2 변환계수만을, 그리고 4등급의 블럭은 1개의 변환계수만을 추출하여 부호화하여 전송한다. 따라서, 중요도를 고려하지 않고 일률적으로 블럭의 모든 변환계수를 부호화하여 전송할 때보다 전송되는 데이타량이 상당히 줄어들 수 있는 것이다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래의 마스크 방식은 영상의 국부적인 주파수 특성이 고려되지 않은 것으로서, 영상의 모서리(Edge)부분을 처리하는데 문제가 있어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 영상의 국부적인 주파수 특성을 고려한 마스크방식을 이용함으로써 보다 우수하게 부호화를 수행할 수 있는 동영상 부호화 장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 동영상 부호화 장치는, 동영상 신호를 N×N 픽셀로 구성된 블럭단위로 입력받고, 입력된 현재 처리블럭의 행과 열별로 합산된 픽셀값의 분산을 계산하여, 그 결과로 얻은 수평방향 분산값과 수직방향 분산값을 출력하는 분산 계산부와, 상기 분산 계산부로부터 제공되는 수평방향 분산값과 수진방향 분식값을 비교하고, 상기 수평방향 분산값과 상기 수직방향 분산값이 거의 동일한 값일 경우 제1마스크 신호를 출력하고, 상기 수평방향 분산값이 상기 수직방향 분산값보다 기설정된 값 이상으로 클 경우 제2마스크 신호를 출력하며, 상기 수직방향 분산값이 상기 수평방향 분산값보다 기설정된 값 이상으로 클 경우 제3마스크 신호를 출력하는 마스크 종류 결정부와, 상기 현재 처리할 블럭과 움직임 보상된 블럭을 입력받고, 입력된 상기 두 블럭의 차분신호를 검출하여 출력하는 연산부와, 상기 연산부로부터 제공되는 차분신호를 이산 코사인 변환하고, 그 결과로 얻은 N×N 변환계수로 구성된 변환계수 블럭을 출력하는 이산 코사인 변환부와, 상기 이산 코사인 변환부로부터 변환계수 블럭을 입력받고, 상기 제1마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭을 모두 출력하며, 상기 제2마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 (N/m)×N의 변환계수만을 출력하고, 상기 제3마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 N×(N/m)의 변환계수만을 출력하는 마스크부와, 상기 마스크부로부터 제공되는 변환계수를 양자화하여 출력하는 양자화부를 포함하며, 상기 N은 m 이하이다.

이제, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 좀 더 상세히 설명하기로 하자.

도면은 본 발명에 따른 동영상 부호와 장치를 도식적으로 설명하기 위한 블럭도인데, 분산 계산부(100), 마스크 종류 결정부(110), 연산부(120), 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform)부(130), 마스크부(140), 그리고 양자화부(150)로 구성된다.

먼저, 분산 계산부(100)는 동영상 신호를 블럭단위로 입력받는데, 여기서, 블럭은 동영상 신호의 기본적인 픽셀(Pixel)의 N×N 행열로서, 본 발명에서는 예시적으로 8×8 픽셀로 구성된 블럭으로 한다. 분산 계산부(100)는 입력된 현재 처리블럭의 행과 열별로 픽셀값을 합산하고, 그 결과로 얻어진 행과 열별 픽셀 합산값들의 분산을 계산하여 얻은 수평방향 분산값과 수직방향 분산값을 출력한다.

이어서, 마스크 종류 결정부(110)는 상기 분산 계산부(100)로부터 제공되는 수평방향 분산값과 수직방향 분산값을 비교하여 다수개의 마스크 신호를 출력하는데, 본 발명에서는 예시적으로 4개의 마스크 신호 즉, 제1 내지 제4마스크 신호를 출력하는 것으로 한다. 이때, 상기 수평방향 분산값과 상기 수직방향 분산값이 거의 동일한 값일 경우는, 블럭내 수평 및 수직방향으로의 영상 데이타 성분이 거의 동일하게 분산되어 수평 및 수직방향으로의 주파수 성분이 거의 동일한 것으로 판정하여, 제1 및 제2마스크 신호를 출력한다. 좀더 상세하게는, 수평방향 분산값과 수직방향 분산값의 합이 기설정치 이상인 경우는 현재 처리블럭의 중요도가 아주 높은 것으로 판정하여 블럭 전체를 부호화하기 위한 제1마스크 신호를 출력하며, 반대로 수평방향 분산값과 수직방향 분산값의 합이 기설정치 미만인 경우 중요도가 다소 떨어지는 것으로 판정하여 블럭의 일부만을 출력하기 위한 제4마스크 신호를 출력한다.

또한, 마스크 종류 결정부(110)는 입력된 수평방향 분산값이 수직방향 분산값 이상인 경우는 블럭내 수평방향으로의 영상 데이타 성분이 수직방향에 비해 더 우세하여 수평방향으로의 주파수 성분이 수직방향에 비해 우세한 것으로 판정하고, 제2마스크 신호를 출력하며, 반대로 입력된 수직방향 분산값이 수평방향 분산값 이상인 경우는 블럭내 수직방향으로의 영상 데이타 성분이 수평방향에 비해 더 우세하여 수직방향으로의 주파수 성분이 수평방향에 비해 더 우세한 것으로 판정하고, 제3마스크 신호를 출력한다.

한편, 연산부(120)는 상기 분산 계산부(100)와 마찬가지로 현재 처리할 블럭을 입력받고 또한 움직임 보상된 블럭을 입력받는데, 입력된 상기 두 블럭의 차분신호를 검출하여 출력한다. 이렇게 연산부(120)로부터 제공된 차분신호를 이산 코사인 변환부(130)는 이산 코사인 변환하고, 그 결과로 얻은 N×N 변환계수로 구성된 변환계수 블럭을 출력한다.

이어서, 마스크부(140)는 상기 이산 코사인 변환부(130)로부터 변환계수 블럭을 입력받고, 상기 마스크 종류 결정부(110)로부터 제공되는 제1 내지 제4마스크 신호에 응답하여 변환계수 블럭의 마스크를 수행한다. 좀 더 상세히 설명하면, 제1마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭을 모두 츨력하며, 상기 제2마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 2×8의 변환계수만을 출력하고, 상기 제3마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 8×2의 변환계수만을 출력하며, 마지막으로 제4마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 4×4의 변환계수만을 출력한다. 따라서, 영상신호의 중요도, 그리고 수평 및 수직방향으로의 영상데이타 분포도를 고려하여 가변적으로 영상 데이타를 출력하게 되는 것이다.

상술한 과정에 의해 마스크부(140)로부터 가변적인 출력된 영상 데이타는 양자화부(150)로 입력되어, 통상적인 방법으로 양자화된다. 양자회된 데이타는 다음 부호화 처리를 위해 부호화부(도시안됨)로 제공된다.

결국, 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치는 영상의 국부적인 주파수 특성을 고려한 마스크방식을 이용함으로써 보다 효과적으로 동영상 신호를 부호화할 수 있다는 커다란 이점이 있다.

Claims (2)

1. 동영상 신호를 N×N 픽셀로 구성된 블럭단위로 입력받고, 입력된 현재 처리블럭의 행과 열별로 합상된 픽셀값의 분산을 계산하여, 그 결과로 얻은 수평방향 분산값을 출력하는 분산 계산부(100)와; 상기 분산 계산부(100)로부터 제공되는 수평방향 분산값과 수직방향 분산값을 비교하고, 상기 수평방향 분산값과 상기 수직방향 분산값이 거의 도일한 값일 경우 제1마스크 신호를 출력하고, 상기 수평방향 분산값이 상기 수직방향 분산값보다 기설정된 값 이상으로 클 경우 제2마스크 신호를 출력하며, 상기 수직방향 분산값이 상기 수평방향 분산값보다 기설정된 값 이상으로 클 경우 제3마스크 신호를 출력하는 마스크 종류 결정부(110)와; 상기 현재 처리할 블럭과 움직임 보상된 블럭을 입력받고, 입력된 상기 두 블럭의 차분신호를 검출하여 출력하는 연산부(120)와; 상기 연산부(120)로부터 제공된 차분신호를 이산 코사인 변환하고, 그 결과로 얻은 N×N 변환계수로 구성된 변환계수 블럭을 출력하는 이산 코사인 변환부(130)와; 상기 이산 코사인 변환부(130)로부터 변환계수 블럭을 입력받고, 상기 제1마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭을 모두 출력하며, 상기 제2마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 (N/m)×N의 변환계수만을 출력하고, 상기 제3마스크 신호에 응답하여 상기 변환계수 블럭중 N×(N/m)의 변환계수만을 출력하는 마스크부(140)와; 상기 마스크부(140)로부터 제공되는 변환계수를 양자화하여 출력하는 양자화부(150)를 포함하며, 상기 N,m은 양의 정수이고, 상기 m은 N 이하인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마스크 결정부(110)는 상기 수평방향 분산값과 수직방향 분산값이 거이 동일한 값일 경우, 상기 두 분산값의 합이 기설정치 이상일때 제1마스크 신호를 출력하고, 반대의 경우 제4마스크 신호를 출력하고, 상기 마스크부(140)는 상기 제4마스크 신호에 응답하여, 상기 변환계수 블럭중 N/2×N/2의 변환계수만을 출력하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.