KR0182978B1

KR0182978B1 - Method for encoding and format for long time reproduction mode in the digital video cassette

Info

Publication number: KR0182978B1
Application number: KR1019960001369A
Authority: KR
Inventors: 박구만
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2016-01-23
Also published as: KR970060179A

Abstract

매번 2프레임(I,P)을 한쌍으로 만들어 앞화면은 내부 프레임모드로 부호화하고, 기존의 표준포멧에서 데이타 압축방식을 활용하여 압축률만 바꾸면될 두번째 화면을 앞의 화면으로부터 예측하여 예측 에러만 부호화하는 예측 코딩 방법을 택하여 내부 프레임은 기존의 표준기준대역 코딩방법을 그대로 사용하는 대신 압축율을 약간 높이고, 예측 화면은 내부 프레임에 대해 대단히 적은 비트량이 되도록 코딩하여 여기서 P화면은 세그멘트 단위로 독립된 부호화는 필요없고 한 화면 전체에 걸쳐 데이타량 조절만 한 후 내부 프레임의 발생부호를 기록하고, 예측 프레임의 발생부호를 기록한다.Each time, two frames (I, P) are paired and the front screen is encoded in the internal frame mode, and a prediction error is encoded by predicting a second screen from the previous screen that needs to be changed only by using a data compression method in the existing standard format. Instead of using the existing standard reference coding method, the internal frame is slightly increased in compression rate, and the prediction screen is coded so that the bit amount is very small for the internal frame. Need not adjust the amount of data over the entire screen, record the generation code of the internal frame, and record the generation code of the prediction frame.

Description

Encoding Method and Format for Long Time Playback Mode in Digital Video Cassette

제1도는 종래의 비트율을 줄인 후 비디오 세그멘트의 배열도.1 is an arrangement diagram of video segments after reducing the conventional bit rate.

제2도는 본 발명에 따른 부호화기 블럭도.2 is an encoder block diagram according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 I와 P화면을 동시에 기록하는 세그멘트 배열도.3 is a segment arrangement diagram for simultaneously recording an I and a P screen according to the present invention.

본 발명은 디지탈 비디오 카세트에 있어서 재생모드를 위한 기록방법에 관한 것으로, 특히 기존 테이프 사용시간을 두배로 늘리기 위해 부호와 방식을 I(Intraframe)와 P(Predictiveframe)를 한쌍으로 하여 기존 트랙에 기록토록 하는 표준밀도 디지탈 비디오 카세트에 있어서 장시간 재생모드를 위한 부호화 방법 및 포맷에 관한 것이다.The present invention relates to a recording method for a playback mode in a digital video cassette. In particular, in order to double the existing tape usage time, a code and a method are paired with I (Intraframe) and P (Predictiveframe) to record on an existing track. The present invention relates to an encoding method and a format for a long time playback mode in a standard density digital video cassette.

상기 영상신호를 DCT방식으로 변환하여 양자화한 후 가변길이에 따라 부호화를 하고 나면 비트 스트림이 얻어진다. 이들을 ECC(Error Correction Coding) 처리과정과 변조처리과정을 거쳐 소정처리한 후 테이프에 배치 기록된다.After the video signal is converted to a DCT scheme and quantized, the video signal is encoded according to a variable length, thereby obtaining a bit stream. These are subjected to predetermined processing through an ECC (Error Correction Coding) process and a modulation process, and then batch recorded on the tape.

제1도는 5개의 마크로블럭(Macroblock) 중의 하나의 세그멘트에 대해 배열된 것을 보여주는 것으로 독립된 데이타 압축단위는 5개 마크로블럭이다.Figure 1 shows the arrangement for one segment of five macroblocks. The independent data compression unit is five macroblocks.

통상적으로 모든 블럭은 우선 자신에 할당된 공간에 자기의 비트스트림을 최우선으로 담는다. 여기서 남거나 모자라면 동일 마크로 블럭내의 다른 블럭의 기록 공간에 주거나 또는 모자라면 받아온다. 상기 마크로블럭별로 블럭단위의 기록공간에 대해 주고받기가 끝나면 이번에는 5개의 마크로블럭 사이에서 남거나 모자라는 상태에 따라 주거나 받아오기를 실시한다. 최종적으로 한 세그멘트에 기록할 총공간이 모든 블럭으로부터의 부호를 담고 남아도 다른 세그멘트로 넘겨주지 못하며, 역으로 총공간이 모자라면 담지 못한 부호들은 버리게 된다. 상기한 바와 같이 세그멘트는 독립적인 처리(conpression)를 해야 하는 문제점이 있다.Normally, every block first puts its bitstream first in the space allocated to it. If it is left or there, it is given to the recording space of another block in the same macro block or if it is not, it is received. After the end of the exchange of the recording space in units of blocks for each macro block, this time, it is given or received between five macro blocks according to the remaining or insufficient state. Finally, if the total space to be recorded in one segment contains the signs from all blocks, it cannot be passed to the other segment. On the contrary, if the total space is insufficient, the unsigned codes are discarded. As described above, the segment has a problem of requiring independent processing.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 원리를 그대로 활용하면서 장시간 재생모드를 실현하기 위해 두 프레임을 1개쌍으로 하여 IC(Intraframe coding)과 PC(Predictive coding)에 의해 주어진 공간(세그멘트 기록공간)을 나누어 I와 P화면을 모두 기록될 수 있게 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to divide the space (segment recording space) given by IC (Intraframe coding) and PC (Predictive coding) by using two pairs as one pair in order to realize a long time playback mode while utilizing the above principles. An apparatus and method for recording both I and P screens are provided.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명에 따른 회로도로서, 제2a도는 엔코더이고, 제2b도는 디코더이다.2 is a circuit diagram according to the present invention, in which FIG. 2a is an encoder and FIG. 2b is a decoder.

제2a도에 도시된 엔코더에서 입력단(IN)으로 입력되는 영상데이타를 저장하는 제1 메모리(201)와, 상기 제1 메모리(201)의 출력으로부터 궤환되는 이전 프레임의 영상과 현재 입력되는 프레임 영상신호와의 차를 계산하는 가산기(203)와, 상기 가산기(203)의 출력을 이산적 코사인변환(DCT)으로 처리하여 화상 데이타를 감축하는 DCT부(205)와, 상기 DCT부(205)의 출력으로부터 양자화하여 변환계수를 줄이는 양자화부(207)와, 상기 양자화부(207)의 출력으로부터 역 양자화하여 변환계수를 복원하는 역 양자화부(209)와, 상기 역 양자화부(209)의 출력을 역 DCT처리하여 감축된 데이타를 복원하는 IDCT부(211)와, 상기 IDCT(211)의 복원된 데이타를 상기 가산기(203)에 제공 또는 다음 프레임의 예측을 위해 저장하는 제2 메모리(213)와, 상기 제2 메모리(213)의 출력 이전 프레임의 화상과 상기 제1 메모리(201)의 출력으로부터 출력되는 현재 프레임의 화상으로부터 움직임량을 측정하는 모션 측정부(215)와, 상기 양자화부(207)의 출력과 상기 모션측정부(215)의 출력에 대해 각출력의 계수값 발생빈도에 따라 빈도수가 높으면 짧은 비트로 부호화하고, 짧으면 긴비트로 코딩하는 가변 길이 부호화부(217)와, 상기 가변길이 부호화부(217)의 출력에서 I, P 두 프레임을 한쌍으로 기록토록 정보를 배열하는 비트배열부(219)와, 상기 비트배열부(219)의 출력을 에러정정하여 전송하는 에러정정부(221)로 구성된다.The first memory 201 stores image data input from the encoder shown in FIG. 2a to the input terminal IN, an image of a previous frame fed back from an output of the first memory 201 and a frame image currently input. An adder 203 for calculating a difference from the signal, a DCT unit 205 for reducing the image data by processing the output of the adder 203 with a discrete cosine transform (DCT), and the DCT unit 205 A quantization unit 207 that quantizes the output to reduce the transform coefficient, an inverse quantizer 209 that inversely quantizes the output of the quantization unit 207, and restores the transform coefficient, and an output of the inverse quantization unit 209 An IDCT unit 211 for restoring the reduced data by inverse DCT processing, a second memory 213 for providing the restored data of the IDCT 211 to the adder 203 or storing the data for prediction of the next frame; , Picture of previous frame of output of the second memory 213 And a motion measuring unit 215 for measuring a motion amount from an image of a current frame output from an output of the first memory 201, an output of the quantization unit 207, and an output of the motion measuring unit 215. A pair of variable length encoders 217 for encoding short bits when the frequency is high and long bits for short bits according to the coefficient value occurrence frequency of each output, and a pair of two frames I and P at the output of the variable length encoder 217. A bit array unit 219 for arranging information for recording, and an error correction unit 221 for error correction and transmission of the output of the bit array unit 219.

제2b도는 디코더의 블럭도로서, 상기 코더의 출력을 역 에러정정하여 복원하는 역 에러정정부(223)와, 상기 역 에러정정부(223)의 출력으로부터 계수의 발생빈도에 따라 비트의 길이를 달리한 상태로부터 복호화하는 가변길이 복호화부(225)와, 상기 비디오 디코딩부(225)의 출력으로부터 변환계수값을 늘려 복원하는 역 양자화부(227)와, 상기 역 양자화부(227)의 출력을 역 DCT처리하여 데이타를 확장하는 역 DCT처리부(229)와, 상기 역 DCT처리부(229)의 출력을 앞의 화면의 예측값과 가산하는 가산기(231)와, 상기 가산기(231)의 출력값을 저장하는 제3 메모리(235)와, 상기 제3 메모리(235)의 출력값으로부터 앞의 화면의 예측값을 발생하여 상기 가산기(231)에 제공하는 예측기(233)로 구성된다.FIG. 2B is a block diagram of a decoder, in which an inverse error correcting unit 223 for inverse error correcting and restoring an output of the coder and a length of bits according to a frequency of occurrence of coefficients from an output of the inverse error correcting unit 223 are shown. A variable length decoder 225 for decoding from the different state, an inverse quantizer 227 for increasing and reconstructing a transform coefficient value from an output of the video decoder 225, and an output of the inverse quantizer 227. An inverse DCT processing unit 229 which expands data by inverse DCT processing; an adder 231 that adds the output of the inverse DCT processing unit 229 to the predicted value of the previous screen; and stores an output value of the adder 231. A third memory 235 and a predictor 233 generating a predicted value of the previous screen from the output value of the third memory 235 and providing the predicted value to the adder 231.

제3도는 본 발명에 따른 I와 P화면을 동시에 기록하는 세그멘트 배열도로서, 301은 내부프레임의 발생부호를 기록하고, 302는 예측 프레임의 발생부호를 기록하도록 되어 있다.3 is a segment arrangement diagram for simultaneously recording an I and P screen according to the present invention, where 301 records a generation code of an internal frame and 302 records a generation code of a predictive frame.

따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제2도 및 제3도를 참조하여 상세히 설명하면, 비디오 신호를 받아 제1 메모리(201)에 기록하며, 제1 메모리(201)의 값으로부터 모션 측정부(215)에서 이젠 프레임간의 비교에 의해 화상의 모션을 측정한다. 한편, 상기 제1 메모리(201)의 현재 프레임의 출력값은 제2 메모리(213)의 이전 프레임의 출력값의 차를 구하도록 가산기(203)에서 가산하고, 이를 DCT부(205)에서 코사인벡터만을 이용하는 직교변환에 의해 효율이 좋은 부호만을 얻도록 하여 데이타를 감축한다. 상기 DCT부(205)의 출력은 양자화부(207)에서 양자화하여 변환계수값을 줄여 가변길이 부호화부(217)에 입력시킨다. 한편 상기 양자화부(207)의 출력은 역 양자화부(209)에서 역양자화를 취하여 변환계수값을 증가시켜 역 DCT(211)에서 역 DCT처리하여 데이타를 원래 데이타량으로 복원한다. 그리고 이를 제2 메모리(213)에 기록하며, 이를 읽어 가산기(203)에서 제1 메모리(201)의 현재 프레임과의 차를 계산해 낸다. 그리고 상기 제1 메모리(201)의 현재 프레임의 출력과 제2 메모리(213)의 이전 프레임의 출력으로부터 모션측정부(215)에서 화상의 움직임량을 측정하여 가변길이 부호화부(217)에 제공하면 가변길이 부호화부(217)에서 상기 양자화부(207)의 출력과 상기 모션측정부(215)의 출력된 값을 변환계수값 발생빈도에 따라 비트길이를 선택한다. 즉 계수발생빈도가 많으면 짧은 비트로 부호화하고, 계수발생빈도가 적으면 긴비트로 부호화하여 처리시간 및 처리데이타를 줄인다. 상기 가변길이 부호화부(217)의 출력을 비트배열부(219)에서 정해진 I와 P프레임 발생부호를 비트별로 배열정리한 후 에러코딩부(221)에서 에러정정하여 전송한다.Therefore, when a specific embodiment of the present invention is described in detail with reference to FIGS. 2 and 3, the video signal is received and recorded in the first memory 201, and the motion measuring unit ( In 215, the motion of the image is now measured by comparison between frames. Meanwhile, the output value of the current frame of the first memory 201 is added by the adder 203 to obtain a difference between the output values of the previous frame of the second memory 213, and the DCT unit 205 uses only the cosine vector. Data are reduced by orthogonal transformation so that only efficient codes are obtained. The output of the DCT unit 205 is quantized by the quantization unit 207 to reduce the transform coefficient value and input it to the variable length encoder 217. On the other hand, the output of the quantization unit 207 takes inverse quantization by the inverse quantization unit 209, increases the transform coefficient value, and inverses DCT process in the inverse DCT 211 to restore data to the original data amount. The data is recorded in the second memory 213, and the data is read by the adder 203 to calculate a difference with the current frame of the first memory 201. Then, the motion measuring unit 215 measures the amount of motion of the image from the output of the current frame of the first memory 201 and the output of the previous frame of the second memory 213 and provides the variable length encoder 217. The variable length encoder 217 selects a bit length based on a frequency of conversion coefficient value generation from the output of the quantizer 207 and the output value of the motion measurer 215. In other words, if the frequency of occurrence of coefficients is high, the code is encoded in short bits. If the coefficient of frequency of occurrence is small, the code is encoded in long bits to reduce processing time and data. The output of the variable length encoder 217 is arranged and arranged in bits for the I and P frame generation codes determined by the bit array unit 219, and then error corrected and transmitted by the error coder 221.

상기 에러코딩부(221)에서 처리된 코딩값을 에러 디코딩부(223)에서 디코딩하고, 가변길이 복호화부(225)에서 가변길이에 따라 계수발생빈도별로 복호화하며, 역 DCT처리부(227)에서 역 DCT처리하여 데이타를 원래 데이타량으로 확장한다. 그리고 이 값을 가산기(231)에서 이전 프레이므이 예측값과 가산한다.The coded value processed by the error coding unit 221 is decoded by the error decoding unit 223, the variable length decoding unit 225 decodes the coefficient generation frequency according to the variable length, and the reverse DCT processing unit 227 DCT processing expands the data to the original data amount. This value is added by the adder 231 with the previous frame prediction value.

상기 가산기(231)의 출력은 제3 메모리(235)에 기록되며, 예측기(233)에서 예측 에러 값을 발생하여 상기 가산기(231)에 제공한다. 상기 메모리(235)의 기록예는 제3도에서 상세히 도시되고 있다. 즉, 본 발명은 매번 2프레임(I,P)을 한쌍으로 만들어 앞화면은 내부 프레임모드로 부호화하고, 기존의 표준포멧에서 데이타 압축방식을 활용하여 압축률만 바꾸면 될 두번째 화면을 앞의 화면으로부터 예측하여 예측 에러만 부호화하는 예측코딩방법을 택한다.The output of the adder 231 is recorded in the third memory 235, and a prediction error value is generated by the predictor 233 and provided to the adder 231. An example of writing of the memory 235 is shown in detail in FIG. That is, according to the present invention, two frames (I, P) are paired each time, and the front screen is encoded in the internal frame mode, and the second screen that needs to be changed only by using a data compression method in the existing standard format is predicted from the previous screen. We choose a prediction coding method that encodes only prediction errors.

내부 프레임은 기존의 표준기준대역 코딩방법을 그대로 사용하는 대신 압축율을 약간 높이고, 예측 화면은 내부 프레임에 대해 대단히 적은 비트량이 되도록 코딩한다. 여기서 P화면은 세그멘트 단위로 독립된 부호화는 필요없고 한 화면 전체에 걸쳐 데이타량 조절만 하면 된다. 제3도에서 보는 바와 같이 A부분은 내부 프레임의 발생부호를 기록하고, B부분은 예측 프레임의 발생부호를 기록한다.Instead of using the existing standard reference coding scheme as it is, the inner frame is slightly increased in compression rate, and the prediction picture is coded to have a very small bit amount for the inner frame. In this case, the P picture does not need to be encoded separately in units of segments, and only the data amount is adjusted over one screen. As shown in FIG. 3, part A records the generation code of the internal frame and part B records the generation code of the prediction frame.

상술한 바와 같이 기존의 10트랙(또는 12트랙)에 1프레임 기록하던 포멧을 일부 변경하고 부호화 방식은 I와 P를 한쌍으로 하여 10트랙(또는 12트랙)에 기록가능하게 하는 방식을 제공하는 이점이 있다.As described above, the format that previously recorded one frame on the existing 10 tracks (or 12 tracks) is partially changed, and the encoding method provides a method of enabling recording on 10 tracks (or 12 tracks) by pairing I and P. There is this.

Claims

A long time reproduction coding circuit of a digital video cassette, comprising: a first memory (201) for storing image data input to the digital video cassette system (IN) and a previous frame fed back from an output of the first memory (201) An adder 203 for calculating a difference between the video of the image and the currently input frame video signal, and a DCT unit 205 for reducing the image data by processing the output of the adder 203 with a discrete cosine transform (DCT); A quantization unit 207 that quantizes the output of the DCT 205 to reduce a transform coefficient, an inverse quantization unit 209 that inversely quantizes the output of the quantization unit 207, and restores a transform coefficient, and the inverse quantization The IDCT unit 211 for restoring the reduced data by performing reverse DCT processing on the output of the unit 209 and the restored data of the IDCT unit 211 are provided to the adder 203 or stored for prediction of the next frame. The motion measuring unit 215 measures a motion amount from a second memory 213, an image of a previous frame output from the second memory 213, and an image of a current frame output from the output of the first memory 201. And a variable length encoder that encodes the output of the quantization unit 207 and the output of the motion measurement unit 215 into short bits if the frequency is high according to the coefficient value occurrence frequency of each output, and codes the long bits if the frequency is short. 217 and a bit array unit 219 for arranging the output of the variable length encoder 217 to record two frames of an inner frame and a predictive frame in a predetermined track in pairs, and the bit array unit 219 of the bit array unit 219. And an error correction unit (221) for error correction and transmission of the output.

A long time reproduction / decoding circuit of a digital video cassette, comprising: an inverse error correcting unit 223 for inverse error correcting and restoring an output of the coder, and a bit in accordance with a frequency of occurrence of coefficients from an output of the inverse error correcting unit 223; A variable length decoder 225 for decoding from a different length, an inverse quantizer 227 for increasing and reconstructing a transform coefficient value from an output of the video decoder 225, and an inverse quantizer 227. An inverse DCT processing unit 229 for expanding the data by inverse DCT processing, an adder 231 for adding the output of the inverse DCT processing unit 229 to the predicted value of the previous screen, and an output value of the adder 231 A third memory (235) for storing and a predictor (233) for generating a prediction value of a previous screen from an output value of the third memory (235) and providing it to the adder (231).