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KR0181067B1 - 호환성을 갖는 동영상 부호화기 - Google Patents

호환성을 갖는 동영상 부호화기 Download PDF

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KR0181067B1 KR1019950038528A KR19950038528A KR0181067B1 KR 0181067 B1 KR0181067 B1 KR 0181067B1 KR 1019950038528 A KR1019950038528 A KR 1019950038528A KR 19950038528 A KR19950038528 A KR 19950038528A KR 0181067 B1 KR0181067 B1 KR 0181067B1
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Abstract

본 발명은 송신측 부호기와 동일하지 않은 압축기법이 수신측 복호기에서 채용되어 있을 경우에도, 이를 수용하여 영상데이타를 부호화하는 부호화기에 관한 것으로, 이를 해결하기 위하여 현재 프레임(n)과 이전 프레임(n-1)간에 의거하여 예측된 프레임(a)을 구현하고, 현재 프레임(n)과 앞선 프레임(n+1)간에 의거하여 예측된 프레임(b)을 구현하며, 이로부터 각각의 프레임(a)(b)을 선택적으로 제공하는 움직임 예측부와, 이 예측된 프레임(a)을 저장 및 복원하는 제1프레임 메모리, 이로부터 복원된 현재 및 이전 프레임간의 예측된 프레임(a)과 예측된 프레임(b)에 의거하여 간축된 프레임을 출력하는 제1움직임 예측부, 제1움직임 예측부에 의해 예측된 움직임 변위정보를 가변길이 부호화하는 제1VLC로 구성함으로써 수신측 복호기와 송신측 부호기간의 다른 압측기법이 사용될 경우에도 효율적인 부호화가 가능한 효과가 있다.

Description

호환성을 갖는 동영상 부호화기
제1도는 종래의 영상처리장치도.
제2도는 본 발명에 따른 호환성을 갖는 동영상부호화 장치.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
207 : 움직임 예측부 208 : 춤직임 보상부
301 : 제1프레임 메모리 302 : 제1움직임 예측부
303 : 제1VLC 304 : 제1버퍼
본 발명은 송신측 부호기와 동일하지 않은 압축기법이 수신측 복호기에서 채용되어 있을 경우에도, 이를 수용하여 영상데이타를 부호화하는 호환성을 갖는 동영상 부호화기에 관한 것이다.
영상 신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 고화질용 영상기기의 경우, 많은 양의 정보 데이타가 전송되어야 한다. 그러나, 전송채널의 이용 가능한주파수 대역은 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송할 수 없게 된다. 그래서, 이많은 영상 데이타를 전송하고자 하는 경우에는 영상 데이타의 압축은 필수적이다. 따라서, 이 많은 데이타를 압축하기 위한 방법중 하나는 확률적 부호화 방법이고, 또 다른 하나는 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 방법으로써 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.
하이브리드 부호화 방법은 움직임 보상 DPCM(차분펄스 부호변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화, VLC(가변장부호화)등을 이용한 것이다.
움직임 보상 DPCM은 입력되는 영상신호의 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 예측하며, 이로부터 예측된움직임 정보에 의해 이전 프레임으로부터 현재 프레임을 예측하기 위한 것으로, 두 프레임간의 예측된 차이값을 만들어내는 방법이다.
2차원 DCT은 영상신호의 물체 영상 데이타간의 공간적 중복성을 제거하는 것으로서, 양자하기, VLC(가변길이 부호기)등을 이용하여 전송할 데이타의 양을 효과적으로 감축할 수 있게 된다. 즉, 움직임보상 DPCM에 의해 예측된 움직임을 2차원 움직임 변위 즉, 벡터로서 나타낼 수 있다. 여기서, 물체의 변위를 추정하는 여러가지 접근방법중 하나는 블럭 단위 방법이고, 또다른 하나는 화소단위 움직임 추정이다.
블럭단위 움직임 추정에서는, 현재 프레임의 블럭을 이전 프레임의 블럭들과 비교하여 취적정합블럭을 결정한다. 이로부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블럭 전체에 대한 프레임간 변위를 추정하게 된다. 한편, 화소단위 방법에서는 영상을 구현하는 화소의 전부를 가지고 움직임 변위를 구하는 것으로, 이는 많은 데이타가 발생되는 단점이 있게 된다.
제1도는 일반적인 영상신호를 압축하여 부호화하는 장치를 도시한 블럭구성도이다.
제1도를 참조하면, 비트스트림 형태로 입력되는 디지탈 영상신호를 프레임 단위로 구현하고, 이로부터 이 프레임을 순차적으로 출력하는 프레임 형성부(100)화, 상기 프레임 형성부(100)에 의해서 구현된 현재 프레임과 후술되는 예측 프레임간의 차분신호를 구하는 감산기(101), 감상기(101)에 의한 프레임간의 차분신호를 코사인 함수를 이용하여 DCT 변환계수를 구하는 DCT(102), DCT(102)로부터의 DCT 변환계수중에서 고주파 성분의 교류 계수들에 대한 각각 스텝 크기를 결정하고, 이 스텝 크기에 따라 변환 계수들에 대해 양자화하는 양자화기(103), 상기 양자화기(103)에 의해서 양자화된 변환 계수를 원래의 변환 계수로 복원하는 역양자화기(104), 상기 역양자화기(104)에 의해 역영자화된 변환계수를 역이산여현변환하는 역DCT(105), 이전프레임을 저장하는 프레임 메모리(106), 입력되는 현재 프레임과 프레임 메모리(106)에 저장되어 있던 이전프레임간의 움직임을 예측하는 움직임 예측부(107), 움직임 예측부(107)에 의해서 예측된 움직임 변위를 근거로 하여 프레임 메모리(106)에 저장되어 있던 이전프레임으로부터 보상하는 움직임 보상부(108), 이 보상된 움직임 변위와 역DCT된 데이타를 가산하는 가산기(109), 양자화기(103)에서 양자화된 변환계수들을 가변길이 부호화하거나 움직임 예측부(107)에 의해서 예측된 움직임 변위를 가변길이 부호화하는 VLC(110) 및 VLC(110)에 의해서 가변길이 부호화된 전송데이타를 전송채널로 송출하는 버퍼(111)로 구성되며, 스위치(112-113)의 온/오프 동작에 의거하여 인트라/인터 동작모드가 설정되도록 구성된다. 이와 같이 구성된 종래기술의 영상 부호화 장치에서는, 한정된 전송채널을 통해 전송되는 영상데이타는 이미 설정된 압축기법을 적용시켜서 부호화하여 수신측 복호기로 전송하게 된다. 이때, 수신측 복호기에는 송신측 부호기와 동일한 압축기법을 수용하고 있어야만 부호화된 영상 데이타를 정상적으로 복원할 수 있었다. 따라서, 본 발명은 상기의 단점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 송신측 부호기와 동일하지 않은 압축기법이 수신측 복호기에 채용되어 있을 경우에도, 수신측 복호기가 이를 수행 할 수 있도록 호환성을 갖는 영상 부호기를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 현재 프레임과 이전 프레임에 의거하여 예측된 프레임(움직임 변위정보)를 검출하며, 상기 예측된 프레임과 입력되는 현재 프레임간의 차분신호를 근거로하여 부호화하는 동영상 부호화 장치에 있어서,
상기 현재 프레임(n)과 이전 프레임(n-1)간에 의거하여 예측된 프레임(a)을 구현하고, 상기 현재 프레임(n)과 이 프레임보다 앞선 프레임(n+1)간에 의거하여 예측된 프레임(b)을 구현하여 이 구현된 각각의 프레임(a)(b)을 선택적으로 제공하는 움직임 예측부(207)와; 상기 움직임 예측부(207)로부터 제공되는 상기 예측된 프레임(a)을 저장 및 복원하여 출력하는 제1프레임 메모리(301)와; 상기 제1프레임 메모리(301)로부터 복원된 현재 및 이전 프레임간의 예측된 프레임(a)과 상기 움직임 예측부(207)로부터 제공되는 예측된 프레임(b)에 의거하여 간축된 프레임을 출력하는 제1움직임 예측부(302)와; 상기 제1움직임 예측부(302)에 의해 예측된 움직임 변위정보를 가변길이 부호화하는 제1VLC(303)를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 예시된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 제2도는 본 발명에 따른 호환성을 갖는 동영상 부호화장치를 도시한 블럭구성도이다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 호환성을 갖는 동영상 부호화 장치는 프레임 형성부(200), 움직임 보상수단, 부호화수단, 복호화수단, VLC(210), 버퍼(211), 스위치(212,213), 제1프레임 메모리(301), 제1움직임 예측부(302),제1VLC(303) 및 제1버퍼(304)로 구성된다.
프레임 형성부(200)는 입력되는 영상신호를 프레임 단위로 구현하여 후술하는 감산기(201)와 움직임 예측부(207)로 제공하도록 구성된다.
움직임 보상수단은 감산기(201), 가산기(209), 프레임 메모리(206), 움직임 예측부(207)및 움직임 보상부(208)로 구성되며, 프레임 메모리(206)에 저장되어 있던 이전 프레임과 입력되는 현재 프레임감의 움직임을 움직임 예측부(207)에 의해서 구하고, 이 움직임 변위만큼을 움직임 보상부(208)로 제공함과 아울러 움직임 보상을 이전 프레임으로부터 보상받아 이루어진 예측 프레임(움직임 변위정보)를 가산기(209) 및 감산기(201)로 제공되도록 구성된다.
또한, 움직임 예측부(207)에서는 상기 이전 프레임과 입력되는 현재 프레임간의 움직임 변위를 예측하며, 이 예측된 프레임을 후술하는 제1프레임 메모리(301)로 제공되도록 구성된다.
상기 현재 프레임과 현재 프레임보다 한 프레임 앞선 프레임간의 움직임 변위를 예측하며, 이 예측된 프레임을 후술하는 제1움직임 예측부(302)로 제공되도록 구성된다.
부호화수단은 DCT(202) 양자화부(203)로 구성되며, 입력되는 현재 프레임과 예측된 프레임간의 차분신호를 DCT 및 양자화에 의해서 부호화하여 역양자화부(204)와 VLC(210) 및 제1 VLC(303)로 제공되도록 구성된다.
복호화수단은 역양자화부(204)와 역DCT(205)로 구성되며, 상기 양자화부(203)에 의해서 양자화된 영상 데이타를 역양자화 및 역 DCT에 의해서 복호화하며, 이 복호화된 영상 데이타와 움직임이 보상된 변위를 합쳐서 프레임 메모리(209)에 이전 프레임으로 저장되도록 구성된다.
제1프레임 메모리(301)는 움직임 예측부(207)에 의해서 현재 프레임(n)과 이전 프레임(n-1)간의 예측된 프레임(a)을 일시 저장하며, 이 저장된 예측 프레임은 복원하여 VLC(210) 및 제1움직임 예측부(302)로 제공되도록 구성된다.
제1움직임 예측부(302)는 제 1프레임 메모리(301)로부터 복원된 예측 프레임(a)과, 움직임 예측부(302)에 의해서 현재 프레임(n)과 이 프레임보다 앞선 프레임(n+1)간의 예측된 프레임(b)에 의거하여 움직임 변위정보를 검출하여 VLC(210) 및 제1VLC(303)로 제공되도록 구성된다.
VLC(210)는 부호화수단에 의해서 부호화된 영상 데이타를 가변길이 부호화하여 후술하는 버퍼(224)로 제공되도록 구성된다.
제1VLC(303)는 제1움직임 예측부(302)에 의해 검출된 움직임 변위정보를 가변길이 부호화하여 후술하는 제1버퍼(304)로 제공 되도록 구성된다.
버퍼(211)는 VLC(210)로부터 제공되는 가변길이 부호화된 영상 데이타의 저장용량에 따른 제어신호(QP)를 양자화부(208)로 제공하며, 상기 가변길이 부호화된 영상 데이타를 복호기로 출력되도록 구성된다.
제1버퍼(304)는 제1VLC(303)로부터 제공되는 가변길이 부호화된 데이타의 저장 용량에 따른 제어신호를 양자화부(208)로 제공하며, 상기 가변길이 부호화된 영상 데이타를 복호기로 출력되도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 비트스트림 형태로 입력되는 영상신호는 디지탈 형태로 프레임 형성부(200)로 입력된 다음 프레임 단위로 감산기(201) 및 움직임 예측부(207)로 제공된다.
그리고, 프레임 메모리(206)에 저장되어 있던 이전 프레임과 현재 입력되는 프레임간의 움직임을 움직임 예측부(207)에 의해서 예측한 다음 이 영상데이타를 움직임 보상부(208)로 제공하게 된다.
움직임 보상부(208)에서는 프레임 메모리(206)에 저장되어 있던 이전 프레임을 근거로 하여 예측된 프레임을 구하며, 이로부터 상기 예측된 프레임과 상기 프레임 형성부(200)로부터 제공되는 현재 프레임간의 차분신호에 의해서 부호화를 한 다음 VLC(210), 제1VLC(303), 및 복호화수단의 역양자화부(204)로 제공하게 된다.
복호화수단은 상기 부호화된 영상 데이타를 역양자화 및 역DCT에 의해서 복호화하며, 이 복호화된 영상 데이타와 움직임이 보상된 변위를 합쳐서 프레임 메모리(206)에 이전 프레임으로 저장후 다음번째 부호화시에 사용된다.
그리고, 움직임 예측부(207)에 의해서 현재 프레임과 이전 프레임간의 움직임 변위는 제1프레임 메모리(301)로 제공된다.
제1프레임 메모리(301)에서는 움직임 예측부(207)에 의해서 예측된 움직임 변위를 VLC(210)및 제1움직임 예측부(302)로 제공함과 아울러 이 움직임 변위정보는 VLC(210)에 의해서 가변길이 부호화한 다음 버퍼(211)를 통해 복호기로 출력한다.
한편, 제1움직임 예측부(302)에서는 현재 프레임과 이전 프레임간에 의해서 예측된 프레임(a)을 상기 제1프레임 메모리(301)로부터 제공받으며, 또한 예측 프레임(a)과, 현재 프레임(n)과 이 프레임보다 앞선 프레임(n+1)간의 예측된 프레임(b)을 움직임 예측부(207)로부터 제공받게 된다.
여기서, 제1움직임 예측부(302)는 예측된 프레임(a)과 현재 프레임(n)과 이 프레임보다 앞선 프레임(n+1)간의 예측된 프레임(b)간의 움직임을 예측하며, 이로부터 예측된 움직임 변위정보를 VLC(210)및 제1 VLC(303)로 제공하게 된다. 즉, 제1움직임 예측부(302)에 의한 움직임 변위 정보는 부가정보로서 가변길이 부호화과정에서 발생될 수 있는 에러를 정정할 수 있게 된다.
따라서, VLC(210)에서는 부호화수단의 양자화부(203), 제1프레임 메모리(301)및 제1VLC(303)로부터 출력되는 부호화된 영상데이타를 가변길이 부호화하여 버퍼(224)를 통해 복호기로 출력하게 된다.
또한, 제1VLC(303)에서도 부호화수단의 양자화부(203), 제1움직임 예측부(207)로부터 출력되는 부호화된 영상 데이타를 가변길이 부호화하여 제1버퍼(304)를 통해 복호기로 출력하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 수신측 복호기와 송신측 부호기간의 다른 압측기법이 사용될 경우에도 효율적인 부호화가 가능한 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 현재 프레임과 이전 프레임에 의거하여 예측된 프레임를 검출하며, 상기 예측된 프레임과 입력되는 현재 프레임간의 차분신호를 근거로 하여 부호화하는 동영상 부호화 장치에 있어서; 상기 현재 프레임(n)과 이전 프레임(n-1)간에 의거하여 예측된 프레임(a)을 구현하고, 상기 현재 프레임(n)과 이 프레임보다 앞선 프레임(n+1)간에 의거하여 예측된 프레임(b)을 구현하여 이 구현된 각각의 프레임(a)(b)을 선택적으로 제공하는 움직임 예측부(207)와; 상기 움직임 예측부(207)로부터 제공되는 상기 예측된 프레임(a)을 저장 및 복원하여 출력하는 제1프레임 메모리(301)와; 상기 제1프레임 메모리(301)로부터 복원된 현재 및 이전 프레임간의 예측된 프레임(a)과 상기 움직임 예측부(207)로부터 제공되는 예측된 프레임(b)에 의거하여 간축된 프레임을 출력하는 제1움직임 예측부(302)와; 상기 제1움직임 예측부(302)에 의해 예측된 움직임 변위정보를 가변길이 부호화하는 제1VLC(303)를 포함함을 특징으로 하는 호환성을 갖는 동영상 부호화기.
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