KR100196847B1 - Differential Pulse Code Modulation Circuit for Each Video Signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력 영상 신호를 차분 펄스 부호화하여 송신하는 장치에 관한 것으로서, 입력 영상 신호를 주파수 대역별로 분할하여 출력하는 주파수 분할부(1)와; 상기 주파수 분할부(1)에서 출력되는 최저역의 영상 신호의 움직임을 추정하고, 추정된 영상 신호를 움직임 보상 및 차분 펄스 부호화하며, 차분 펄스 부호화된 영상 신호를 소정 스텝 사이즈로 양자화하는 제1차분 펄스 부호화 회로(2)와; 주파수 분할부(1)로부터 출력되는 소정 대역의 영상 신호를 상기 제1차분 펄스 부호화 회로(2)에서 추정된 움직임에 따라 움직임 보상 및 차분 펄스 부호화 및 양자화하는 다수의 제2차분 펄스 부호화 회로(3,4)를 구비한다.The present invention relates to an apparatus for transmitting an input video signal by differential pulse encoding, comprising: a frequency division unit (1) for dividing and outputting an input video signal for each frequency band; A first difference for estimating the motion of the lowest-order video signal output from the frequency division unit 1, performing motion compensation and differential pulse coding on the estimated video signal, and quantizing the differential pulse-coded video signal to a predetermined step size A pulse encoding circuit 2; A plurality of second differential pulse encoding circuits 3 for motion compensation, differential pulse encoding, and quantization of a video signal having a predetermined band output from the frequency division unit 1 according to the motion estimated by the first differential pulse encoding circuit 2. And 4).
따라서, 본 발명은 영상 신호들을 주파수 대역별로 양자화하므로써 주파수 대역별 양자값들의 중복성을 감축할 수 있다는 효과가 있다.Therefore, the present invention has the effect of reducing the redundancy of the quantum values for each frequency band by quantizing the image signals for each frequency band.
Description
제1도는 본 발명에 따른 영상 신호의 대역별 차분 펄스 부호 변조 회로의 블럭도.1 is a block diagram of a band-specific differential pulse code modulation circuit of a video signal according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 주파수 분할부 2,3,4 : 차분 펄스 부호 회로1: frequency divider 2,3,4: differential pulse code circuit
210,310,410 : 가산기 220,320,420 : 양자화부210,310,410: Adder 220,320,420: Quantization part
230,330,430 : 국부 복조기 240,340,440 : 움직임 예측 불럭230,330,430: local demodulator 240,340,440: motion prediction block
본 발명은 영상 압축 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주파수 대역 별로 움직임 보상 차분 펄스 부호를 행하는 대역별 움직임 보상 차분 펄스 부호 변조 회로 관한 것이다.The present invention relates to an image compression technique, and more particularly, to a band-specific motion compensation differential pulse code modulation circuit for performing a motion compensation differential pulse code for each frequency band.
본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 이산화된 영상신호를 전송하면 아나로그 신호 전송시보다 좋은 화질로 영상을 복원할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 영상신호가 디지털 형태로 표현될 때, 특히 고화질 텔레비젼(HDTV)의 경우 상당한 양의 데이터가 전송되어야 한다. 그러나, 종래의 전송 채널의 사용가능한 주파수 대역폭이 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지털 데이터를 전송하기 위해서는 전송하고자 하는 데이터를 압축하여 그 전송량을 줄일 필요가 있다. 또한, 압축되는 영상신호와 오디오신호는 그들 신호의 특성상 서로 다른 부호화 기법을 통해 각각 부호화되는데, 이와 같은 부호화에 있어서 오디오신호에 비해 보다 많은 양의 디지털 데이터가 발생하는 영상신호의 압축 기법은 특히 중요한 부분을 차지한다고 볼 수 있다.As is well known in the art, the transmission of a discretized video signal allows the image to be reconstructed with better image quality than analog signal transmission. When a video signal consisting of a series of image frames is represented in digital form, a considerable amount of data must be transmitted, especially for high-definition television (HDTV). However, since the usable frequency bandwidth of the conventional transmission channel is limited, in order to transmit a large amount of digital data, it is necessary to compress the data to be transmitted and reduce the amount of transmission. In addition, the compressed video signal and the audio signal are encoded through different encoding techniques due to the characteristics of the signals. In this encoding, a compression technique of a video signal that generates a greater amount of digital data than an audio signal is particularly important. It can be said to take part.
따라서, 송신측에서는 영상신호를 전송할 때 그 전송되는 데이터량을 줄이기 위하여 영상신호가 갖는 시간적인 상관성을 이용하여 압축 부호화한 다음 전송채널을 통해 압축 부호화된 영상 신호를 수신측으로 전송하게 된다.Therefore, when transmitting a video signal, the transmitting side compresses and encodes the video signal by using the temporal correlation of the video signal and then transmits the compressed and encoded video signal to the receiving side through the transmission channel.
한편, 영상신호를 부호화하는데 주로 이용되는 다양한 압축기법으로서는, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법 등이 있으며, 상기한 효율적인 부호화 기법중의 하나인 대부분의 하이브리드 부호화 기법은 움직임 보상 DPCM(차분 펄스 부호 변조)방식이다. DPCM 방식에서는 이미 전송된 화소를 이용하여 부호화하는 화소치를 예측하고, 예측치와 참값의 차이인 예측 오차를 양자화하여 부호화를 행한다.On the other hand, various compression methods mainly used for encoding an image signal include a stochastic coding technique and a temporal and spatial compression technique. Most hybrid coding techniques, which are one of the efficient coding techniques, are motion compensated DPCM (differential pulse). Code modulation). In the DPCM method, a pixel value to be encoded is predicted using a previously transmitted pixel, and the encoding is performed by quantizing a prediction error that is a difference between the predicted value and the true value.
그러나, 종래의 DPCM 방식은 영상 신호의 주파수 대역별에 상관없이 동일한 벡터 양자화를 행하는 바, 주파수 대역별로 중복성이 증가될 수 있다는 문제가 있었다.However, in the conventional DPCM method, since the same vector quantization is performed regardless of frequency bands of an image signal, there is a problem that redundancy may be increased for each frequency band.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 영상 신호들을 주파수 대역별로 DPCM 하므로써, 양자값들의 중복성을 감축한 부분 탐색 양자화를 이용한 부호화 회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an encoding circuit using partial search quantization which reduces redundancy of quantum values by DPCM video signals for each frequency band.
본 발명에 따른 부분 탐색 양자화를 이용한 부호화기는, 입력 영상 신호를 차분 펄스 부호화하는 장치로서, 입력 영상 신호를 주파수 대역별로 분할하여 출력하는 주파수 분할부와; 상기 주파수 분할부에서 출력되는 최저역의 영상 신호의 움직임을 추정하고, 추정된 영상신호를 움직임 보상 및 DPCM 하며, DPCM된 영상 신호를 소정 스텝 사이즈로 양자화하는 제1차분 펄스 부호화 회로와; 상기 제1차분 펄스 부호화 회로의 프레임 메모리에 저장된 영상 신호를 상기 제1주파수 분할부와 동일한 주파수 대역별로 분할하여 출력하는 제2주파수 분할부와; 상기 제1,2 주파수 분할부로부터 출력되는 소정 대역의 영상 신호를 상기 제1차분 펄스 부호화 회로에서 추정된 움직임에 따라 움직임 보상 및 DPCM 및 양자화하는 다수의 제2차분 펄스 부호화 회로를 구비한다.An encoder using partial search quantization according to the present invention includes an apparatus for performing differential pulse encoding of an input video signal, comprising: a frequency division unit for dividing and outputting an input video signal for each frequency band; A first differential pulse encoding circuit for estimating the motion of the lowest-order video signal output from the frequency divider, performing motion compensation and DPCM on the estimated video signal, and quantizing the DPCM video signal to a predetermined step size; A second frequency dividing unit for dividing an image signal stored in the frame memory of the first differential pulse encoding circuit by the same frequency band as the first frequency dividing unit; And a plurality of second differential pulse encoding circuits for compensating, DPCM, and quantizing a video signal of a predetermined band output from the first and second frequency dividers according to the motion estimated by the first differential pulse encoding circuit.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면은 본 발명에 따른 대역별 움직임 보상 차분 펄스 부호 변조기의 블럭도로서 부호(1)는 입력되는 영상 신호를 주파수 대역별로 분할하는 주파수 분할부로서, 본 실시예에서는 3개의 대역으로 분할하여 출력하는 것으로 하였다.FIG. 1 is a block diagram of a band-specific motion compensation differential pulse code modulator according to the present invention. Code 1 is a frequency divider for dividing an input video signal into frequency bands. It was assumed that.
이때, 주파수 분할부(1)에서 출력되는 최저역대의 영상 신호는 차분 펄스 부호화 회로(2)에 인가된다. 차분 펄스 부호화 회로(2)는 도시된 바와 같이 감산기(210), 양자화부(220), 국부 복호기(230) 및 움직임 예측블럭(240)를 포함한다.At this time, the lowest band video signal output from the frequency division unit 1 is applied to the differential pulse coding circuit 2. The differential pulse encoding circuit 2 includes a subtractor 210, a quantizer 220, a local decoder 230, and a motion prediction block 240 as shown.
또한, 제1도에서 점선으로 표시된 바와 같이, 국부 복호기(230)는 역양자화부(231) 및 가산기(232)로 구성되며, 움직임 예측블럭(240)은 프레임 메모리(241), 움직임 추정부(242) 및 움직임 보상부(243)로 구성된다.In addition, as indicated by a dotted line in FIG. 1, the local decoder 230 includes an inverse quantizer 231 and an adder 232, and the motion prediction block 240 includes a frame memory 241 and a motion estimator ( 242 and a motion compensator 243.
먼저, 차분 펄스 부호화 회로(2)의 작용을 설명하면, 감산기(210)에서는 움직임 보상 차분 부호화를 위한 움직임 예측블럭(210)내의 움직임 보상부(243)로 부터의 예측된 이전 프레임 신호가 입력측에서 입력되는 현재 프레임신호로부터 감산되며, 그 결과 데이터, 즉, 차분화소값을 나타내는 차분신호는 양자화부(220)에서 양자화된 후 도시하지 않은 가변 길이 부호화기에 의하여 부호화된 후에 송신된다.First, the operation of the differential pulse coding circuit 2 will be described. In the subtractor 210, the predicted previous frame signal from the motion compensator 243 in the motion prediction block 210 for motion compensation differential coding is input at the input side. Subtracted from the input current frame signal, the resultant data, i.e., the difference signal representing the difference pixel value, is quantized by the quantization unit 220 and then transmitted after being encoded by a variable length encoder (not shown).
한편, 상기한 바와 같은 움직임 예측 차분 부호화를 수행하기 위한 수단으로서 전형적인 부호화기에 채용되어 국부복호기(230)를 이루는 역양자화부(231)는 양자화된 영상 신호를 역양자화하여 가산기(232)에 제공하며, 그 이후에 가산기(232)가 역양자화부(231)로부터 제공되는 복원된 현재 프레임신호(차분신호)와 움직임 보상부(243)로부터 제공되는 예측된 이전 프레임신호를 가산하여 프레임 메모리(241)에 제공하므로 프레임 메모리(241)에는 이전 프레임의 영상 신호가 저장된다. 이러한 과정은 후술하는 설명으로부터 명료히 이해될 것이다.On the other hand, as a means for performing the motion prediction differential coding as described above, the inverse quantizer 231, which is employed in a typical encoder to form a local decoder 230, dequantizes the quantized video signal and provides the added signal to the adder 232. After that, the adder 232 adds the restored current frame signal (differential signal) provided from the inverse quantizer 231 and the predicted previous frame signal provided from the motion compensator 243 to the frame memory 241. Since the video signal of the previous frame is stored in the frame memory 241. This process will be clearly understood from the description below.
즉, 이와 같은 과정을 통해 프레임 메모리(241)에 저장되는 이전 프레임신호가 현재 부호화되는 입력 영상 데이터 바로 이전의 영상 데이터로 연속적으로 갱신된다.That is, through this process, the previous frame signal stored in the frame memory 241 is continuously updated with the image data immediately before the input image data currently encoded.
다음에, 움직임 추정부(242)는 부호화하고자 하는 현재의 입력 프레임에 대하여 대역별 프레임 메모리(241)에 저장된 이전 프레임에서 소정의 탐색범위내에서 16×16 단위로 그 움직임을 추정, 즉 현재 프레임과 가장 유사한 이전 프레임의 블럭을 결정하여 움직임 보상부(243)에 제공하며, 움직임 보상부(243)는 움직임 추정부(242)로 부터의 출력정보(탐색정보)에 의거하여 프레임 메모리(241)로부터 이전 프레임의 해당 블럭을 읽어 들여 전술한 감산기(210)와 가산기(232)에 각각 제공한다.Next, the motion estimation unit 242 estimates the motion of the current input frame to be encoded in units of 16 × 16 within a predetermined search range from the previous frame stored in the band-specific frame memory 241, that is, the current frame. Determining the block of the previous frame most similar to the to provide to the motion compensation unit 243, the motion compensation unit 243 is based on the output information (search information) from the motion estimation unit 242, the frame memory 241 The corresponding block of the previous frame is read from the frames and provided to the subtractor 210 and the adder 232, respectively.
또한, 도면에서의 도시는 생략하였으나 움직임 추정부(242)에서 결정된 움직임 벡터는 수신측 복호화 시스템으로의 전송을 위해 소정의 부호화 과정을 거쳐 부호화된 다음 전송기(도시생략)로 보내진다.In addition, although not shown in the drawing, the motion vector determined by the motion estimation unit 242 is encoded through a predetermined encoding process for transmission to the receiving side decoding system, and then sent to a transmitter (not shown).
한편, 차분 펄스 부호화 회로(3,4)는 가산기(310,410) 양자화부(320,420), 국부 복호기(330,430) 및 움직임 예측블럭(440)을 각각 구비한다.Meanwhile, the differential pulse encoding circuits 3 and 4 include adders 310 and 410, quantizers 320 and 420, local decoders 330 and 430, and a motion prediction block 440, respectively.
이때, 움직임 예측 블럭(340,440)에는 차분 펄스 부호화 회로(1)와는 상이하게 움직임 추정부(242)가 구성되어 있지 않고, 움직임 보상부(343,443)에는 상술한 차분 펄스 부호화 회로(2)의 움직임 추정부(242)로부터 추정된 움직임 정보가 인가되므로 움직임 보상부(343,443))는 이 정보에 따라 프레임 메모리(341,441)로부터 이전 프레임의 해당 블럭을 읽어 들여 감산기(310,410)에 각각 제공한다.In this case, the motion estimation blocks 340 and 440 do not have the motion estimation unit 242 differently from the differential pulse coding circuit 1, and the motion compensation units 343 and 443 include the motion estimation of the differential pulse coding circuit 2 described above. Since motion information estimated from the government 242 is applied, the motion compensators 343 and 443 read the corresponding blocks of the previous frame from the frame memories 341 and 441 and provide them to the subtractors 310 and 410, respectively.
따라서, 감산기(310,410)에서는 입력측으로 부터의 현재 프레임신호와 움직임 보상부(343,443)로부터 제공되는 예측된 이전 프레임신호와의 감산을 통해 그 차분신호(차분화소값)가 얻어지며, 그 차분신호는 양자화부(320,420)에 의하여 양자화된 후에 부호화되는 것이다.Accordingly, the subtractor 310, 410 obtains the difference signal (differential pixel value) by subtracting the current frame signal from the input side with the predicted previous frame signal provided from the motion compensators 343 and 443, and the difference signal is It is encoded after being quantized by the quantization units 320 and 420.
이때, 양자화부(320)의 스탭 사이즈는 양자화부(220)의 출력 비트수에 의하여 결정되며, 양자화부(420)의 스텝 사이즈는 양자화부(320)의 출력 비트수에 의하여 결정된다. 즉, 영상 신호는 저역에 그 정보량의 다수를 차지하고 있으며, 고역은 영상의 선명도를 좌우하게 된다. 따라서, 저역 정보의 양자화에 의한 비트수에 의하여 그보다 높은 대역의 영상 신호 양자화 스텝 사이즈를 제어하는 것이다.In this case, the step size of the quantization unit 320 is determined by the number of output bits of the quantization unit 220, and the step size of the quantization unit 420 is determined by the number of output bits of the quantization unit 320. That is, the video signal occupies a large part of the information amount in the low range, and the high range influences the sharpness of the image. Therefore, the video signal quantization step size of a higher band is controlled by the number of bits by quantization of low-band information.
이와 같이 양자화부(320,420)의 양자화 값들은 역양자화부(331,431)에 의하여 역양자화된 후에 국부 복호기(330,430)에 인가된다.As such, the quantization values of the quantization units 320 and 420 are dequantized by the inverse quantization units 331 and 431 and then applied to the local decoders 330 and 430.
이와 같이 본 발명은 영상 신호들을 주파수 대역별로 양자화하므로써 주파수 대역별 양자값들의 중복성을 감축할 수 있다는 효과가 있다.As described above, the present invention can reduce the redundancy of quantum values for each frequency band by quantizing image signals for each frequency band.
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| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20110201 Start annual number: 13 End annual number: 13 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
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