KR100298875B1 - Data encoding device using differential pulse code modulation method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치에 관한 것으로, 데이타 분리기와 차분 펄스코드 변조방식 인코더, 데이타 혼합기를 포함하여 이루어진다. 데이타 분리기는 메인 클럭의 일정 주기마다 순차적으로 입력되는 소정 크기의 단위 화상 데이타 블록을 입력되는 순서에 따라 순차적으로 배분한다. 비교기와 양자화기, 예측기를 포함하여 이루어지는 차분 펄스코드 변조방식 인코더는 적어도 두 개 이상이 구비되며, 데이타 분리기를 통하여 배분되는 각각의 단위 화상 데이타 블록을 차분 펄스코드 변조방식으로 압축하여 단위 압축 데이타로서 출력한다. 데이타 혼합기는 두 개 이상의 차분 펄스코드 변조방식 인코더에서 출력되는 각각의 단위 압축 데이타를 입력된 순서대로 순차적으로 출력한다. 이와 같이 이루어지는 본 발명은 단위 화상 데이타 블록이 메인 클럭의 두 주기마다 입력되는 경우 별도의 메모리를 요구하지 않으면서도 충분히 화상 데이타를 인코딩할 수 있는 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치를 제공한다.The present invention relates to a data compression apparatus using a differential pulse code modulation method, comprising a data separator, a differential pulse code modulation method encoder, and a data mixer. The data separator sequentially distributes unit image data blocks of a predetermined size which are sequentially input at predetermined periods of the main clock in order of input. At least two differential pulse code modulation encoders including a comparator, a quantizer, and a predictor are provided, and each unit image data block distributed through the data separator is compressed by the differential pulse code modulation method as unit compressed data. Output The data mixer sequentially outputs each unit compressed data output from two or more differential pulse code modulation encoders in the order of input. The present invention thus achieved provides a data compression apparatus using a differential pulse code modulation method capable of sufficiently encoding image data without requiring a separate memory when a unit image data block is input every two cycles of the main clock.
Description
본 발명은 차분 펄스코드 변조방식 인코더(Differential Pulse Code Modulation Encoder)에 관한 것으로, 특히 디지탈 카메라 등의 동영상의 압축에 사용되는 차분 펄스코드 변조방식 인코더에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to differential pulse code modulation encoders, and more particularly, to differential pulse code modulation encoders used for compression of moving images such as digital cameras.
차분 펄스코드 변조방식은 표본을 직접 부호화하지 않고, 인접한 두 표본의 차를 부호화 하는 방식으로서, 이를 도 1과 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 차분 펄스코드 변조방식 인코더를 나타낸 블록도이며, 도 2는 도 1에 나타낸 차분 펄스코드 변조방식 인코더의 양자화기에 구비되는 양자화 테이블의 일례를 나타낸 그래프이다.The differential pulse code modulation method is a method of encoding a difference between two adjacent samples without directly encoding a sample, which will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 as follows. 1 is a block diagram illustrating a conventional differential pulse code modulation system encoder, and FIG. 2 is a graph showing an example of a quantization table included in the quantizer of the differential pulse code modulation system encoder shown in FIG. 1.
도 1에서 차분 펄스코드 변조방식 인코더(10)는 비교기(11)와 양자화기(12), 예측기(13)로 구성된다. 비교기(11)는 입력되는 화상 데이타와 예측기(13)에서 출력되는 역양자화된 값의 차분(差分)을 출력한다. 양자화기(12)는 비교기(11)를 통하여 입력되는 화상 데이타를 소정의 양자화 테이블을 이용하여 양자화하며, 이 과정에서 데이타의 압축이 이루어진다. 예측기(13)는 양자화기(12)에서 출력되는 압축 데이타를 역양자화하여 예측 데이타를 발생시킨다. 이 예측 데이타는 상술한 비교기(11)에 입력되어 다음에 입력되는 화상 데이타와 비교할 기준 데이타로 사용된다.In FIG. 1, the differential pulse code modulation scheme encoder 10 includes a comparator 11, a quantizer 12, and a predictor 13. The comparator 11 outputs the difference between the input image data and the dequantized value output from the predictor 13. The quantizer 12 quantizes image data input through the comparator 11 using a predetermined quantization table, and data compression is performed in this process. The predictor 13 dequantizes the compressed data output from the quantizer 12 to generate predictive data. This prediction data is input to the comparator 11 described above and used as reference data to be compared with image data input next.
상술한 양자화 과정을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 초기화된 상태에서 5의 값을 갖는 화상 데이타가 비교기(11)를 통하여 양자화기(12)에 전달된다. 도 2에 나타낸 양자화 테이블에서 화상 데이타(입력)가 4보다 크거나 같고 8보다 작은 경우에는 양자화된 압축 데이타(출력)가 2의 값을 갖도록 설정되어 있으므로, 화상 데이타가 5인 경우에 양자화된 압축 데이타는 2의 값을 갖는다. 이 값이 압축 데이타로서 출력됨과 동시에 예측기(13)에도 입력되어 역양자화가 이루어진다. 즉 양자화된 값이 2이므로 이에 대응하는 원래의 화상 데이타가 4보다 크거나 갖고 8보다 작은 값의 범위를 갖는데, 이때는 최소값인 4를 대표값(예측 데이타)으로 하여 역양자화가 이루어진다. 따라서 비교기(11)에서는 최초 입력된 5의 화상 데이타에서 4의 예측 데이타를 뺀 1의 값을 새로운 압축 데이타로서 출력한다.Looking at the above-described quantization process in more detail as follows. Image data having a value of 5 in the initialized state is transmitted to the quantizer 12 through the comparator 11. In the quantization table shown in FIG. 2, when the image data (input) is greater than or equal to 4 and less than 8, the quantized compressed data (output) is set to have a value of 2. Therefore, when the image data is 5, the quantized compression The data has a value of two. This value is output as compressed data and is also input to the predictor 13 to perform dequantization. That is, since the quantized value is 2, the original image data corresponding thereto has a range of values greater than or equal to 4 and smaller than 8. In this case, inverse quantization is performed using the minimum value of 4 as the representative value (prediction data). Therefore, the comparator 11 outputs a value of 1 obtained by subtracting 4 prediction data from the image data of 5 initially input as new compressed data.
이 값을 복호하는 복호기에서는 최초 압축 데이타인 4에 새로운 압축 데이타인 1을 더하여 화상 데이타를 복원한다.The decoder which decodes this value restores the image data by adding 4 which is the first compressed data and 1 which is the new compressed data.
비교기(11)에 17의 새로운 화상 데이타가 입력되었을 때, 이 값을 양자화하면 4의 압축 데이타가 발생한다. 이 값이 압축 데이타로서 출력됨과 동시에 예측기(13)에서 역양자화되어 비교기(11)에 입력된다. 4의 압축 데이타가 역양자화되면 16의 예측 데이타로 되며, 이 16의 예측 데이타가 비교기(11)에 입력되어 새로 입력되는 화상 데이타와 비교된다.When 17 new image data is input to the comparator 11, quantizing this value produces 4 compressed data. This value is output as compressed data and dequantized by the predictor 13 and input to the comparator 11. When the compressed data of 4 is dequantized, it becomes 16 prediction data, which is input to the comparator 11 and compared with the newly input image data.
위에 설명한 바와 같이 차분 펄스코드 변조방식 인코더에 입력된 데이타는 비교기와 양자화기, 예측기의 세 개의 구성 요소를 거쳐야 비로소 압축이 이루어지기 때문에 적어도 세 주기의 메인 클럭이 요구된다. 만약 차분 펄스코드 변조방식 인코더에 입력되는 단위 화상 데이타 블록이 메인 클럭의 두 주기마다 입력되는 경우에는 인코딩이 이루어지지 못하거나, 인코딩이 이루어지도록 하기 위해서는 화상 데이타를 저장하기 위한 별도의 메모리가 요구된다.As described above, since the data inputted to the differential pulse code modulation encoder is compressed only through three components of the comparator, the quantizer, and the predictor, at least three cycles of the main clock are required. If the unit image data block inputted to the differential pulse code modulation system encoder is input every two cycles of the main clock, encoding cannot be performed, or a separate memory for storing the image data is required to perform encoding. .
따라서 본 발명은 단위 화상 데이타 블록이 메인 클럭의 두 주기마다 입력되는 경우 별도의 메모리를 요구하지 않으면서도 충분히 화상 데이타를 인코딩할 수 있는 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a data compression device using a differential pulse code modulation method capable of sufficiently encoding image data without requiring a separate memory when a unit image data block is input every two periods of the main clock. have.
도 1은 종래의 차분 펄스코드 변조방식 인코더를 나타낸 블록도.1 is a block diagram showing a conventional differential pulse code modulation system encoder.
도 2는 도 1에 나타낸 차분 펄스코드 변조방식 인코더의 양자화기에 구비되는 양자화 테이블의 일례를 나타낸 그래프.FIG. 2 is a graph showing an example of a quantization table provided in the quantizer of the differential pulse code modulation system encoder shown in FIG.
도 3은 본 발명에 따른 차분 펄스코드 변조방식 인코더를 나타낸 블록도.3 is a block diagram showing a differential pulse code modulation system encoder according to the present invention.
도 4는 종래의 차분 펄스코드 변조방식 인코더와 본 발명에 따른 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치의 동작특성을 비교하기 위한 타이밍챠트.4 is a timing chart for comparing the operation characteristics of a conventional differential pulse code modulation scheme encoder and a data compression apparatus using the differential pulse code modulation scheme according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치의 또 다른 실시예를 나타낸 블록도.Figure 5 is a block diagram showing another embodiment of a data compression apparatus using a differential pulse code modulation method according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10, 32, 42, 43, 44, 45 : 차분 펄스코드 변조방식 인코더10, 32, 42, 43, 44, 45: differential pulse code modulation type encoder
11 : 비교기 12 : 양자화기11: comparator 12: quantizer
13 : 예측기 31, 41 : 데이타 분리기13: predictor 31, 41: data separator
34, 46 : 데이타 혼합기34, 46: Data Mixer
이와 같은 목적의 본 발명은 데이타 분리기와 차분 펄스코드 변조방식 인코더, 데이타 혼합기를 포함하여 이루어진다. 데이타 분리기는 메인 클럭의 일정 주기마다 순차적으로 입력되는 소정 크기의 단위 화상 데이타 블록을 입력되는 순서에 따라 순차적으로 배분한다. 비교기와 양자화기, 예측기를 포함하여 이루어지는 차분 펄스코드 변조방식 인코더는 적어도 두 개 이상이 구비되며, 데이타 분리기를 통하여 배분되는 각각의 단위 화상 데이타 블록을 차분 펄스코드 변조방식으로 압축하여 단위 압축 데이타로서 출력한다. 데이타 혼합기는 두 개 이상의 차분 펄스코드 변조방식 인코더에서 출력되는 각각의 단위 압축 데이타를 입력된 순서대로 순차적으로 출력한다.The present invention for this purpose comprises a data separator, a differential pulse code modulation type encoder, and a data mixer. The data separator sequentially distributes unit image data blocks of a predetermined size which are sequentially input at predetermined periods of the main clock in order of input. At least two differential pulse code modulation encoders including a comparator, a quantizer, and a predictor are provided, and each unit image data block distributed through the data separator is compressed by the differential pulse code modulation method as unit compressed data. Output The data mixer sequentially outputs each unit compressed data output from two or more differential pulse code modulation encoders in the order of input.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치를 나타낸 블록도이며, 데이타 분리기(31) 및 병렬 연결된 두 개의 차분 펄스코드 변조방식 인코더(32)(33), 데이타 혼합기(34)로 구성된다.Referring to Figures 3 to 5 a preferred embodiment of the present invention made as described above are as follows. 3 is a block diagram showing a data compression apparatus using a differential pulse code modulation method according to the present invention, a data separator 31 and two differential pulse code modulation method encoders 32 and 33 and a data mixer 34 connected in parallel. It is composed of
데이타 분리기(31)에는 화상 데이타가 입력된다. 이 화상 데이타는 단위 화상 데이타 블록으로 구분할 수 있는데, 실제의 화상 데이타의 경우, 휘도 신호(Y1)(Y2)와 색신호(Cr, Cb)가 별개의 단위 블록을 이룬다. 이 단위 화상 데이타 블록은 입력되는 순서대로 첫 번째 차분 펄스코드 변조방식 인코더(32)와 두 번째 차분 펄스코드 변조방식 인코더(33)에 차례로 입력된다. 즉 첫 번째 단위 화상 데이타 블록이 차분 펄스코드 변조방식 인코더(32)에 입력되고, 두 번째 단위 화상 데이타 블록이 다른 차분 펄스코드 변조방식 인코더(33)에 입력되는 것이다.Image data is input to the data separator 31. This image data can be divided into unit image data blocks. In the case of actual image data, the luminance signals Y1 (Y2) and the color signals Cr and Cb form separate unit blocks. This unit image data block is sequentially input to the first differential pulse code modulation encoder 32 and the second differential pulse code modulation encoder 33 in the order of input. That is, the first unit image data block is input to the differential pulse code modulation scheme encoder 32, and the second unit image data block is input to the other differential pulse code modulation scheme encoder 33.
각각의 차분 펄스코드 변조방식 인코더(32)(33)에서는 상술한 바와 같은 차분 펄스코드 변조방식을 통해 데이타의 압축이 이루어진다. 압축 데이타는 데이타 혼합기(34)에 입력된다. 데이타 혼합기(34)에서는 두 개의 차분 펄스코드 변조방식 인코더(32)(33)에서 각각 출력되는 단위 화상 데이타 블록을 처음 데이타 분리기(31)에 입력된 순서 그대로 출력한다.In each differential pulse code modulation scheme encoder 32 and 33, data is compressed through the differential pulse code modulation scheme as described above. Compressed data is input to a data mixer 34. The data mixer 34 outputs the unit image data blocks respectively output from the two differential pulse code modulation encoders 32 and 33 in the order input to the first data separator 31.
위의 설명에서 데이타 분리기(31)와 데이타 혼합기(34)는 각각 멀티플렉서와 디멀티플렉서를 이용하여 구현할 수 있다. 데이타 분리기(31)는 멀티플렉서(MUX)를 이용하여 순차적으로 입력되는 단위 화상 데이타 블록들을 다수개의(이 경우에는 두 개) 출력단으로 분리해서 출력한다. 데이타 혼합기(34)의 경우에는 디멀티플렉서(DEMUX)를 이용하여 데이타 분리기(31)의 동작을 반대로 구현하면 된다.In the above description, the data separator 31 and the data mixer 34 may be implemented using a multiplexer and a demultiplexer, respectively. The data separator 31 separates and outputs unit image data blocks sequentially input by using the multiplexer MUX into a plurality of (in this case, two) output stages. In the case of the data mixer 34, the operation of the data separator 31 may be reversed by using a demultiplexer DEMUX.
도 4는 종래의 차분 펄스코드 변조방식 인코더와 본 발명에 따른 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치의 동작특성을 비교하기 위한 타이밍챠트이다. 도 4에서 (a)는 메인 클럭이며, (b)는 단위 블록으로 구분된 화상 데이타이다. (c)는 (b)에 나타낸 화상 데이타 가운데 종래의 차분 펄스코드 변조방식 인코더에서의 압축을 위해 배열된 휘도 신호(Y1)(Y2)이다. 실제로 하나의 단위 화상 데이타 블록(예를 들면 Y1과 같은)이 메인 클럭(a)의 두주기 동안에 압축되는 것은 아니지만, 하나의 단위 화상 데이타 블록을 압축하는데 할당된 시간이 메인 클럭(a)의 두 주기 동안임을 알 수 있다. 이때 휘도 신호 뿐만 아니라 색신호(Cr, Cb)의 경우도 동일하다. 따라서 한 블록의 단위 화상 데이타를 압축하는데 세 주기 동안의 메인 클럭(a)이 요구되는 종래의 차분 펄스코드 변조방식 인코더로는 이와 같은 경우의 데이타 압축은 불가능하며, 데이타의 압축이 가능하도록 하기 위해서는 별도의 메모리가 요구되는 것이다.4 is a timing chart for comparing the operation characteristics of a conventional differential pulse code modulation scheme encoder and a data compression apparatus using the differential pulse code modulation scheme according to the present invention. In FIG. 4, (a) is a main clock, and (b) is image data divided into unit blocks. (c) shows luminance signals Y1 and Y2 arranged for compression in a conventional differential pulse code modulation system encoder among the image data shown in (b). In practice, one unit picture data block (such as Y1) is not compressed during two periods of the main clock (a), but the time allotted to compress one unit picture data block is two times of the main clock (a). Notice that it is during the cycle. The same applies to the color signals Cr and Cb as well as the luminance signal. Therefore, the conventional differential pulse code modulation type encoder that requires three cycles of the main clock (a) to compress one block of unit image data cannot perform data compression in such a case. Separate memory is required.
그러나 본 발명에 따른 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치는 두 개의 차분 펄스코드 변조방식 인코더(32)(33)를 구비하기 때문에 도 4의 (d)와 (e)에 나타낸 휘도 신호(Y1)(Y2)의 경우와 같이 첫 번째 단위 화상 데이타 블록의 휘도 신호(Y1)가 먼저 압축되고, 이어서 메인 클럭(a)의 두 주기 이후에 두 번째 단위 화상 데이타 블록(Y2)의 압축이 이루어지므로 별도의 메모리를 구비하지 않고도 충분히 데이타의 압축이 가능하다.However, since the data compression apparatus using the differential pulse code modulation method according to the present invention includes two differential pulse code modulation method encoders 32 and 33, the luminance signal Y1 shown in Figs. 4D and 4E is shown. As in the case of (Y2), the luminance signal Y1 of the first unit image data block is first compressed, and then after two cycles of the main clock a, the second unit image data block Y2 is compressed. It is possible to compress data sufficiently without having a separate memory.
도 5는 본 발명에 따른 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치의 또 다른 실시예를 나타낸 블록도이다. 도 5에 나타낸 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치는 모두 n개의 차분 펄스코드 변조방식 인코더(42∼45)가 구비된다. 이 경우에는 하나의 단위 화상 데이타 블록을 압축하는데 메인 클럭의 2n 주기동안의 시간이 주어지는 것을 의미한다. 이는 압축해야할 화상 데이타의 크기가 크거나, 동종의 화상 데이타가 입력되는 중간에 많은 양의 이종 화상 데이타가 입력되는 경우, 압축하고자 하는 화상 데이타를 압축하는데 충분한 시간이 주어지도록 하기 위한 것이다.5 is a block diagram showing another embodiment of a data compression apparatus using a differential pulse code modulation method according to the present invention. The data compression apparatus using the differential pulse code modulation system shown in FIG. 5 is provided with all n differential pulse code modulation system encoders 42 to 45. In this case, this means that a time for 2n periods of the main clock is given to compress one unit image data block. This is to allow sufficient time for compressing the image data to be compressed when the size of the image data to be compressed is large or when a large amount of heterogeneous image data is input in the middle of inputting the same image data.
따라서 본 발명은 단위 화상 데이타 블록이 메인 클럭의 두 주기마다 입력되는 경우 별도의 메모리를 요구하지 않으면서도 충분히 화상 데이타를 인코딩할 수 있는 차분 펄스코드 변조방식을 이용한 데이타 압축장치를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a data compression apparatus using a differential pulse code modulation method capable of sufficiently encoding image data without requiring a separate memory when a unit image data block is input every two cycles of the main clock.
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