KR950008640B1 - Image compression coding method and decoding method for bit fixation - Google Patents

Abstract

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Description

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비트 고정을 위한 영상 압축 부호화 방식 및 복호화 방식Image Compression Coding and Decoding for Bit Fixing

제1도는 본 발명에 의한 비트 고정을 위한 영상 압축 부호와 장치의 일실시예의 따른 블럭도1 is a block diagram according to an embodiment of a video compression code and apparatus for bit fixing according to the present invention.

제2도는 본 발명에 의한 비트 고정을 위한 영상 압축 부호화 장치의 일실시예의 따른 블럭도.2 is a block diagram of an embodiment of an image compression encoding apparatus for bit fixing according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

101 : 색신호분리부 102 : 서브샘플링부101: color signal separation unit 102: sub-sampling unit

103 : 블록분할부 104 : DCT 변환부103: block division unit 104: DCT conversion unit

105 : 양자화 106, 206 : 양자화매트릭스105: quantization 106, 206: quantization matrix

107, 207 : 승산기 108 : DC 인코딩부107, 207: Multiplier 108: DC encoding unit

109 : AC 인코딩부 110 : 멀티플렉서109: AC encoding section 110: multiplexer

111, 201 : ECC부 202 : 디멀티플렉서111, 201: ECC section 202: demultiplexer

203 : DC 디코딩부 204 : AC 디코딩부203: DC decoding unit 204: AC decoding unit

205 : 역양자화 208 : IDCT 변환부205 dequantization 208 IDCT conversion unit

208 : 블럭조합부 210 : 보간연산부208: block combination unit 210: interpolation operation unit

211 : 색차표변환부211: color table conversion unit

본 발명은 디지틀 영상기기에 있어서 비트 고정을 위한 영상 압축 부호화 방식 및 복호화 방식에 관한 것이다.The present invention relates to an image compression encoding method and a decoding method for bit fixing in a digital image device.

일반적으로 칼라화상을 테이프 혹은 기타 디지탈 기록매체에 기록할때 기록효율을 높이기 위해서 다양한 압축부호화 방식을 이용한다.Generally, a variety of compression encoding methods are used to increase recording efficiency when recording color images on tape or other digital recording media.

국제 표준화 기관이 JPEG(Joint Photogrphy Expert Group) 및 MPEG(Moving Picture Expert Group)에서 권고하는 있는 압축 표준화 방식은 DCT가변장 부호화 방식을 이용하고 있다. 이러한 가변 부호화 방식은 화상의 복잡성에 따라 출력되는 비트량을 고정시키는 것이 중요하며, 특히 디지탈 비디오 카세트 레코더(DVCR) 경우에 탐색(search)과 같은 트릭 플레이(trick play)시 결정적인 요소로 작용된다.The compression standardization method recommended by the Joint Photogrphy Expert Group (JPEG) and Moving Picture Expert Group (MPEG) by the International Organization for Standardization uses DCT variable coding. In such a variable coding scheme, it is important to fix the output bit amount according to the complexity of an image, and in particular, in the case of a digital video cassette recorder (DVCR), it is a decisive factor in trick play such as search.

본 발명의 목적은 효율적으로 출력되는 비트량을 고정하기 위해서 일정한 부호화 단위에 대해서 DCT 처리를 한 블럭의 DC계수는 블럭순서에 따라 부호화한 후 AC계수중 절대값이 큰 소정개의 픽셀로 배열하고 각 블럭의 전체 AC계수마다 위치 플러그에 의한 위치 정보와 선택된 픽셀의 데이타값을 코딩하여 전송되는 비트 고정을 위한 부호화 방식 및 복호화 방식을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to block the DC coefficient of a block that has been subjected to DCT processing for a certain coding unit in order to efficiently fix the amount of bits output efficiently. The present invention provides an encoding method and a decoding method for fixing bits transmitted by coding position information by a position plug and data values of a selected pixel for every AC coefficient of a block.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 비트 고정을 위한 영상 압축 부호화 방식 및 복호화 방식은 디지틀 영상신호를 압축하기 위한 DCT부호화 방식에 있어서 복수개의 블럭단위로 양자화된 DCT계수중 DC계수는 블럭순서에 따라 부호화한 후, 각 블럭의 AC계수는 소정개의 절대값이 큰 픽셀을 선택하고, 각 블럭의 AC계수의 전체에 대하여 위치플래그에 의한 위치정보와 선택된 AC계수의 데이타값으로 부호화하고 상기와 같은 부호화 방식에 의해 부호화된 신호를 복원하기 위해 복원화함을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the video compression encoding method and the decoding method for bit fixing according to the present invention provide a block order in a DCT coefficient quantized in a plurality of block units in a DCT encoding method for compressing a digital video signal. After encoding according to the above, the AC coefficient of each block selects a pixel having a predetermined absolute value, and encodes the position information by the position flag and the data value of the selected AC coefficient for the entire AC coefficient of each block. And reconstructed to reconstruct a signal encoded by the same encoding scheme.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 비트 고정을 위한 영상 압축 부호화 방식 및 복호화 방식에 대하여 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a video compression encoding method and a decoding method for bit fixing according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 의한 비트 고정을 위한 영상 압축 부호화 장치의 일 실시예에 따른 블럭도이다.1 is a block diagram according to an embodiment of an image compression encoding apparatus for bit fixing according to the present invention.

제1도에 의하면, 색신호분리부(101)와 양자화매트릭스(106) 및 양자화(105)등의 작동은 삼성전자(주)에 의하여 국내출원된 특허출원번호 "제91-12412호"에 기재되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.According to FIG. 1, the operation of the color signal separation unit 101, the quantization matrix 106, the quantization 105, and the like are described in Korean Patent Application No. 91-12412 filed by Samsung Electronics Co., Ltd. Therefore, detailed description thereof will be omitted.

색신호분리부(101)에서는 R, G, B신호로부터 휘도신호인 Y와 색차신호인 R-Y, B-Y로 분리한다. 서브샘플링부(102)의 기능은 색신호분리부(101)에서 분리된 색차신호 R-Y, B-Y의 수평·수직의 각 방향으로 2:1로 서브샘플링한다. 이와 같이 압축된 색차신호를 복원할때에는 화소간의 값을 선형보간하여 원래대로 채운다.The color signal separator 101 separates the R, G, and B signals into Y, which is a luminance signal, and R-Y, B-Y, which are color difference signals. The function of the subsampling unit 102 subsamples 2: 1 in the horizontal and vertical directions of the color difference signals R-Y and B-Y separated by the color signal separation unit 101. When the compressed color difference signal is restored in this way, the values between the pixels are linearly interpolated to fill the original values.

블럭분할부(103)에서는 상기 색신호분리부(101)로부터 출력되는 휘도신호(Y)와 상기 서브샘플링부(102)를 통해 출력되는 색차신호(R-Y, B-Y)를 입력하여 8×8화소로 블럭분할한다. 부호화순서는 Y신호에서 4개의 블럭 및 R-Y, B-Y신호에서 각각1개의 블럭이 하나의 단위로 되어 처리된다.The block division unit 103 inputs the luminance signal Y output from the color signal separation unit 101 and the color difference signals RY and BY output through the subsampling unit 102 to block 8 × 8 pixels. Divide. The encoding order is processed by four blocks in the Y signal and one block in each of the R-Y and B-Y signals as one unit.

DCT변환부(104)에서는 상기 블럭분할부(103)에서 분할된 휘도신호(Y) 및 색차신호(R-Y, B-Y)의 블럭을 블럭분할한 순서 즉, 최상단 좌측의 블럭을 시작으로 하여 최하단 우측의 블럭까지 순차적으로 2차원 DCT변환을 한다. 여기서 DCT는 2차원 변환하여 변환계수들에 대한 통계적 성질을 구하고 그 통계적 성질에 적합한 양자화방법을 적용해 데이타를 압축하는 변환부호화의 일종으로서, 1차 Markov 신호원에 대하여 최적 변환기법인 KLT(Karhunen-Loeve Transform)와 거의 같은 성능을 가지기 때문에 데이타 압축과 필터링 및 특징추출등에 많이 사용된다.In the DCT conversion unit 104, the block of the luminance signal Y and the color difference signal RY and BY divided by the block division unit 103 is divided into blocks, that is, the rightmost left block and the lowest right side. Two-dimensional DCT transformation is performed sequentially up to the block. DCT is a type of transform encoding that compresses data by applying a quantization method suitable for the statistical properties by performing two-dimensional transform and transforming data. KLT (Karhunen- Since it has almost the same performance as Loeve Transform, it is widely used for data compression, filtering, and feature extraction.

양자화(105)는 양자화매트릭스(106)의 양자화 행렬과 양자화 압축 설정수단(도시되지 않음)로부터 압축정수(S)와 그에 따른 감쇠율(2^-5)을 승산한 승산기(107)의 출력에 의하여 양자화 스텝사이즈가 제어된다. 상술한 양자와 압축설정수단은 삼성전자(주)에 의해 국내출원된 "91-23727"에 기재되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 양자화매트릭스(106)는 국제 표준화기구인 ISO/CCITT에서 제안한 양자화 행렬를 사용한다.Quantizer 105 is quantized by the output of the quantization matrix 106, quantization matrix and the quantization compression means compressing an integer (S) and a multiplier (107) multiplying the attenuation factor^(2-5), hence from the (not shown) of the The step size is controlled. The above-mentioned both and the compression setting means are described in "91-23727" filed domestically by Samsung Electronics Co., Ltd., detailed description thereof will be omitted. In addition, the quantization matrix 106 uses a quantization matrix proposed by ISO / CCITT, an international standardization organization.

즉, Q (u, v)=QM(u, v)×SThat is, Q (u, v) = QM (u, v) × S

여기서, QM(u, v) : 양자화 행렬Where QM (u, v): quantization matrix

S : 양자화 인자S: quantization factor

양자화 계수 값은 다음 수식표현에 의해 양자화된다.The quantization coefficient value is quantized by the following expression.

여기서, DCT 변환의 성질은 DC성분 및 AC성분으로 분류되며 DC성분과 거리가 멀수록 고주파 성분의 계수가 나타난다. 일반적인 화상을 DCT변환 하였을때 저주파 성분의 계수가 화질을 결정하는 중요한 요소이며 값의 크기도 고주파에 비해서 월등히 크다. 양자화 행렬은 그러한 요소를 감안하여 저주파 성분이 고주파 성분에 비해 간격이 소밀하도록 되어있다. 따라서 DC성분 근처에 저주파 성분은 0이 아닌 확률이 매우 높으며 고주파로 갈수록 확률이 현저히 떨어진다. DC인코딩부(108)에서는 상기 DCT변환 및 양자화를 거치고 난 후 출력되는 DC계수를 8비트의 신호로 표현한다.Here, the properties of the DCT transform are classified into DC and AC components, and the farther the DC component is, the higher the frequency coefficient is. When DCT conversion of a general image, the coefficient of the low frequency component is an important factor in determining the image quality, and the magnitude of the value is much larger than the high frequency. In consideration of such factors, the quantization matrix is designed so that the low frequency components have a smaller spacing than the high frequency components. Therefore, the low frequency component near the DC component has a very high probability of being non-zero, and the probability decreases significantly toward the high frequencies. The DC encoding unit 108 expresses the DC coefficient output after the DCT conversion and quantization as an 8-bit signal.

AC인코딩부(109)에서는 상기 DCT변환 및 양자화를 거치고 난 후, 상기 1개의 DC성분을 제외한 63개의 AC성분에 대해서는 각각의 픽셀마다 위치플래그에 의해 위치정보를 부가한다.After the DCT conversion and quantization, the AC encoding unit 109 adds position information for each of the 63 AC components except for one DC component by position flag for each pixel.

또한, 절대값이 큰 즉, 중요한 픽셀에 대해서 m개의 픽셀과 그 m개의 픽셀에 대한 데이타 값을 전송한다. 이때 m가 픽셀은 압축율에 따라 달라지게 된다.In addition, m pixels are transmitted with respect to pixels having a large absolute value, that is, important pixels, and data values for the m pixels are transmitted. In this case, m is the pixel depends on the compression rate.

따라서, 8×8블럭에 대하여 63개의 AC계수중 절대값이 큰 m개의 AC값을 인코딩한다. 인코딩한 m개의 AC값은 n비트로 표현되며, 위치(position)를 나타내는 위치플래그는 63비트로 표현되며, 위치플래그가 "1"로 세팅되면 선택된 절대값이 큰 픽셀임을 나타내고, "0"로 세팅되면 그 픽셀에 대한 데이타값은 0임을 나타낸다.Therefore, m AC values having the largest absolute value among the 63 AC coefficients are encoded for the 8x8 block. The encoded m AC values are represented by n bits, and the position flag representing position is represented by 63 bits. When the position flag is set to "1", it means that the selected absolute value is a large pixel, and is set to "0". The data value for that pixel is zero.

즉, AC계수의 인코딩 포맷은, 63비트(position)+m(pixels)×n비트(value)로 각 블럭을 표현한다. 이리하여 블럭당 출력되는 비트량은, 8비트(DC)+63비트(position)+(m(pixels)×n bit)이다. 이렇게 함으로써, DCT블럭당 64바이트(byte)가 일정한 비트로 압축되어 고정된다.That is, the encoding format of the AC coefficient represents each block by 63 bits (position) + m (pixels) x n bits (value). Thus, the bit amount output per block is 8 bits (DC) + 63 bits (position) + (m (pixels) x n bits). By doing so, 64 bytes per DCT block are compressed to a fixed bit and fixed.

멀티플렉서(110)에서는 상기 DC인코딩부(108) 및 AC인코딩부(109)의 인코딩 결과를 교대로 ECC (Error Correction Coding)부(111)에 출력한다.The multiplexer 110 alternately outputs encoding results of the DC encoding unit 108 and the AC encoding unit 109 to the Error Correction Coding (ECC) unit 111.

본 발명에서는 부호화된 방식에 의해 부호화된 부호는 제2도에 도시된 바와같이 역순으로 복호될 수 있다.In the present invention, the code encoded by the coded scheme may be decoded in the reverse order as shown in FIG.

즉, 디멀티플렉서(201)에서는 상기 멀티플렉서(111)로부터 출력되는 코딩된 DC값과 AC값을 ECC부(202)를 통해 DC디코딩부(203) 및 AC디코딩부(204)에 출력한다. 상기 AC디코딩부(204)에서는 8×8블럭중 인코딩시 선택된 m개의 픽셀을 위치플래그에 의한 위치정보에 의해 디코딩한다. 즉 63개의 AC계수 중 위치플래그가 "1"로 세팅된 m개의 AC성분에 대해 전송된 데이타 값으로 디코딩하고 위치플래그가 "0"로 세팅된 나머지의 픽셀에 대해서는 모두 "0"로 넣는다.That is, the demultiplexer 201 outputs the coded DC value and the AC value output from the multiplexer 111 to the DC decoder 203 and the AC decoder 204 through the ECC unit 202. The AC decoding unit 204 decodes m pixels selected at the time of encoding among 8 × 8 blocks by position information by the position flag. That is, the position data is decoded into the transmitted data values for the m AC components whose position flag is set to "1" among 63 AC coefficients, and all the remaining pixels whose position flag is set to "0" are set to "0".

역양자화(205)는 부호화할때 사용한 S값과 양자화내트릭스(106)를 가지고 역양자화한다.Inverse quantization 205 dequantizes the S value used in the encoding and the quantization matrix 106.

블럭조합부(209)는 IDCT변환부(Inverse DCT)(208)를 통해 출력되는 분할된 블럭을 조합시켜 원래의 화면으로 위치시킨다.The block combination unit 209 combines the divided blocks output through the IDCT conversion unit (Inverse DCT) 208 to position the original screen.

보간연산부(210)에서는 상기 블럭조합부(209)로부터 출력되는 휘도신호(Y)와 색차신호(R-Y, B-Y)를 보간시켜 원래의 신호로 복원해서 색좌표변환부(211)에서 R, G, B신호로 변환한다.The interpolation operation unit 210 interpolates the luminance signal Y and the color difference signals RY and BY outputted from the block combination unit 209 and restores the original signal to R, G, and B in the color coordinate conversion unit 211. Convert to a signal.

이상으로 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 비트 고정을 위한 영상 압축 부호화 방식 및 복호화 방식은 디지틀 영상기기에 있어서 효율적으로 출력되는 비트량을 고정하기 위해서 일정한 부호화 단위에 대해서 DCT 처리를 한 블럭의 DC계수는 각 블럭 순서에 따라 부호화한 후, 각 블럭에 대해서 DC계수를 제외한 전체 AC계수에 대해서 위치프래그에 의한 위치정보를 부가하고, 상기 DC정보, 위치정보 및 절대값이 큰 소정개의 픽셀의 데이타 값을 코딩하여 출력되는 비트를 고정시킴으로써 데이타 압축 효율을 개선시킨다.As described above, according to the present invention, the video compression encoding method and the decoding method for fixing bits according to the present invention provide a DC of a block in which DCT processing is performed on a predetermined coding unit in order to fix an amount of bits efficiently output in a digital video apparatus. The coefficients are encoded according to the order of each block, and then the positional information by position flag is added to all the AC coefficients except the DC coefficient for each block, and the DC information, the positional information, and Data compression efficiency is improved by fixing the output bits by coding data values.

Claims (3)

Translated fromKorean

원영상신호를 휘도신호와 색차신호로 분리한 후 소정크기의 블럭으로 분할하여 이산여현변환(DCT)하고, DCT계수를 양자화하여 부호화하는 영상압축 부호화방식에 있어서; 상기 분할된 블럭단위로 양자화된 복수개의 DCT계수 중 DC계수를 블럭순서에 따라 부호화하는 과정; 및 상기 분할된 각 블럭의 AC계수에 대해서는 각각의 픽셀마다 위치플래그에 의한 위치정보와 소정개의 절대값이 큰 픽셀의 AC계수에 대한 데이타값으로 부호화하는 과정을 포함하여 데이타 출력비트량을 고정하는 것을 특징으로 하는 비트 고정을 위한 영상압축 부호화방식.A video compression coding method for dividing an original video signal into a luminance signal and a chrominance signal, dividing it into blocks having a predetermined size, performing discrete cosine transform (DCT), and quantizing and encoding a DCT coefficient; Encoding a DC coefficient among the plurality of DCT coefficients quantized in the divided block units according to a block order; And encoding the AC coefficient of each of the divided blocks into position data by position flag for each pixel and data values of AC coefficients of pixels having a predetermined absolute value. The video compression coding method for fixing bits.제1항에 있어서, 상기 위치정보는 8×8블럭에 대하여 상기 DC계수를 제외한 나머지 63개의 위치플래그로 표현할 수 있는 63비트로 표현함을 특징으로 하는 영상압축 부호화방식.The video compression coding method according to claim 1, wherein the position information is represented by 63 bits that can be represented by 63 position flags other than the DC coefficient with respect to 8x8 blocks.분할된 블럭단위 양자화된 복수개의 DCT계수 중 DC계수를 블럭순서에 따라 부호화하고, 각 블럭의 AC계수에 대해서는 각각의 픽셀마다 위치플래그에 의한 위치정보와 소정개의 픽셀값이 큰 픽셀의 AC계수에 대한 데이타값으로 부호화한 신호를 복원하여 역양자화하고, 역양자화계수를 역이산여현변환하여 원영상신호로 출력하기 위한 영상압축 복호화방식에 있어서; 분할된 블럭 단위에 대하여 부호화된 순서에 따라 각 블럭의 DC계수를 복호화하여 각 블럭의 첫번째 위치에 복원하는 과정; 위치플래그의 위치정보에 따라 AC계수를 원래의 값으로 복호화하여 블럭의 해당하는 위치에 복원하는 제2과정; 및 상기 제2과정에서 위치정보가 없는 AC계수는 모두 "0"로 복원하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 영상압축 복호화방식.DC coefficients among a plurality of divided quantized DCT coefficients in block units are encoded according to the block order, and the AC coefficient of each block is applied to the AC coefficient of a pixel having a large position information and a predetermined pixel value for each pixel. A video compression decoding method for reconstructing a signal encoded by the data value for the inverse and quantized, and inverse discrete cosine transform the inverse quantization coefficient to output as an original video signal; Decoding the DC coefficients of each block according to the coding order for the divided block units and restoring to a first position of each block; A second step of decoding the AC coefficient to an original value according to the position information of the position flag and restoring it to a corresponding position of the block; And a third process of restoring all AC coefficients without position information in the second process to " 0 ".