KR0180168B1 - 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 부호화과정 이전에 프레임간의 데이터를 재배열하는 과정을 수행하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치에 관한 것으로서, 카메라의 영상을 입력하여 MPEG방식에 따른 영상부호화과정 전에 영상군의 재배열을 수행하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치에 있어서, 카메라의 영상을 입력하여 인에이블신호가 있을 때 데이터를 출력하기 위한 삼상태 버퍼(100); 상기 삼상태 버퍼의 출력에서 소정수의 영상군 데이터를 저장하기 위한 소정수의 프레임 메모리(200,201,202); 및 상기 프레임 메모리에 저장되는 영상을 선택하기 위하여 상기 프레임 메모리를 제어함과 아울러 상기 인에이블신호를 발생하는 재배열 제어부(300)가 구비된 것을 특징으로 하여 전체 크기에 큰 영향을 미치는 디멀티플렉서와 멀티플렉서를 사용을 배제하여 작은 크기의 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치를 제공하는 이점이 있다.

Description

영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치

제1도는 MPEG방식에서의 영상군의 구성형태를 나타낸 도면.

제2도는 종래의 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치를 도시한 블록도.

제3도는 본 발명에 따른 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치를 도시한 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 삼상태 버퍼 200,201,202 : 프레임 메모리

300 : 메모리 제어부

본 발명은 동영상신호의 압축부호화에 관한 국제 표준인 MPEG방식에 있어서 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치에 관한 것으로, 특히 영상 부호화과정 이전에 프레임을 재배열(re-ordering)하는 과정을 수행하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 비디오는 영상회의, 영상전화 등 통신분야 뿐만 아니라 컴퓨터 및 가전 업계에서도 널리 사용되어 그 응용분야가 확대되고 있는 바, 상기 디지털 오디오의 핵심 기술은 동영상신호를 압축부호화 및 복호화하기 위한 것으로 MPEG2 표준안으로 확정되어 있다.

이러한 MPEG 압축알고리즘은 프레임 내 부호화만으로는 얻을 수 없는 높은 압축률을 필요로 하기 때문에 프레임간 부호화를 요구하나, 상기 프레임간 부호화에서는 랜덤억세스기능이 없으므로 프레임 내 부호화와 프레임간 부호화를 적절히 배열하여 사용해야 한다.

즉, 저장된 비디오의 랜덤억세스 및 움직임 보상된 보간에 의한 상당한 비트율 감축의 중요성을 고려하여 MPEG에서는 3가지 형태의 영상을 고려하고 있는 바, 상기 3가지 형태의 영상이란 인트라(I) 화상, 예측(P)화상, 및 보간(B)화상을 말한다.

이와 같이 3가지 종류의 화상이 연속적으로 배열되어 화상그룹(GOP; Group Of Picture)을 이루어 부호화되는 바, MPEG의 영상시퀀스는 제1도에 도시된 바와 같이 인트라(Intra)영상(Ⅰ영상), 프리딕티드(predicted)영상(P영상), 인터포레이티드(Interpolated)영상(B영상) 등이 소정의 절차에 따라 연속적으로 배열된다. 여기서, Ⅰ영상은 랜덤억세스를 위한 억세스 점을 제공하나 압축률이 높지 않고, P영상은 이전 영상(I 또는 P)을 기준영상으로 참조하여 움직임 보상 부호화되어 미래 예측화상에 대한 기준화상으로 사용되며, B영상은 가장 높은 압축을 제공하나 예측을 위해서 이전 영상 및 다음 영상이 기준영상으로 필요하다. MPEG에서는 이와 같은 영상형태의 조합으로 랜덤억세스를 보장하는 영상군의 구조를 도입했으며, 이들의 관계는 제1도에 도시된 바와 같다.

한편, MPEG 디지털 저장매체에 응용되는 영상신호를 부호화하기 위해서는 카메라로부터 영상신호를 입력받아 부호화하는데, 이때 카메라에서 입력되는 영상의 순서와 부호기에서 처리되는 영상의 순서에는 차이가 있다. 즉, 일반적으로 카메라로부터 입력되는 영상과 재생되어 디스플레이되기 위한 영상의 순서는 B B Ⅰ1 B11 B12 P1 B21 B22 P2 B31 B32 P3..Ⅰ2순으로 B화상이 먼저 입력되나, 앞서 설명한 바와 같이 B화상은 부호화를 위하여 I화상 및 P화상을 참조해야 하므로 부호화 과정에서는 I 화상이 먼저 입력되어야 한다. 따라서 카메라의 출력 영상순서를 부호기가 요구하는 형태로 바꾸어 주기 위한 재배열 장치가 필요하다. 다음은 서로 다른 영상군의 순서를 갖는 카메라의 출력 순서와 부호기의 입력순서의 예를 나타낸다.

카메라의 출력 순서 : B B Ⅰ1 B11 B12 P1 B21 B22 P2 B31 B32 P3..Ⅰ2

부호기의 입력 순서 : Ⅰl B B P1 B11 B12 P2 B21 B22 P3 B31 B32..Ⅰ2

즉, 카메라로부터 입력되는 화면의 순서는 B화상으로부터 입력되나 부호화 과정에서는 Ⅰ1화상부터 부호화되고, 따라서 Ⅰ1화상보다 선행하는 B화상을 저장하기 위한 프레임 메모리가 필요하며 지연이 발생된다.

제2도는 종래의 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치를 도시한 블록도로서, 앞서 설명한 바와 같이 카메라의 출력 순서에 따른 프레임을 부호기의 입력 순서에 따른 프레임순으로 재배열하기 위한 것이다.

제2도에 있어서, 종래의 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치는 미도시된 카메라의 출력신호로부터 각각의 영상군을 선택하기 위한 디멀티플렉서(10)와, 상기 디멀티플렉서(10)에서 선택된 각각의 영상군을 저장하기 위한 다수개의 프레임 메모리(20,21,22), 상기 프레임 메모리(20,21,22)에 저장된 각각의 영상군을 미도시된 부호기의 입력 순서에 따라 출력하는 멀티플렉서(30)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 프레임 재배열 장치에서 디멀티플렉서(10)의 입력은 Ⅰ1 B11 B12...B1n-2 P1 B21 B22...B2n-2 P2...Ⅰ2...순이고, 제1프레임 메모리에 저장되는 화상의 순서는 Ⅰ1 Ⅰ1 Ⅰ1...Ⅰ1 B21 B21 B21..이며, 제2프레임 메모리에 저장되는 화상의 순서는 B11 B11...B11 B11 B11 B11 B23이며, 제n프레임 메모리에 저장되는 화상의 순서는 P1 P1 B22 B22순이다. 이와 같이 저장된 화상을 재배열하여 출력하는 멀티플렉서의 출력 화상 순서는 Ⅰ1 P1 B11 B12...B1n-2 P2 B21..이다.

즉, 카메라로부터 디멀티플랙서(10)로 입력되는 화상의 순서가 B, B, Ⅰ1, B11, B12,...B1n-2, P1...과 같을 때, B화면을 부호화하기 위해서는 적어도 2개의 Ⅰ 혹은 P화상을 참조해야 하고, P 화상을 부호화하기 위해서는 적어도 하나의 Ⅰ 혹은 P화상을 참조해야 하므로, 부호화기로 출력되는 멀티플렉서(30)의 출력영상은 Ⅰ1, P1, B11, B12...가 된다.

따라서, Ⅰ영상과 P영상 또는 P영상과 P영상 사이에 들어갈 수 있는 B영상이 최대 n-2 프레임이 가능하다고 하면, 프레임 메모리의 수는 n개가 된다. 즉, 상기와 같이 입력이 되면 P1화상이 입력되는 순간에 Ⅰ1화상의 출력이 시작된다. 차례로 프레임이 진행됨에 따라 적절한 프레임 메모리에서 프레임 데이터를 읽어와 부호기로 전송하고, 이미 부호기로 데이터를 전송하여 필요가 없어진 프레임 메모리에 입력되는 데이터를 다시 저장한다.

상기와 같은 방법으로 부호화된 신호를 복호화하는 복호화기에서는 기준(anchor) 프레임 사이의 B 영상의 수에 관계없이 두 개의 anchor프레임을 저장하는 프레임 메모리와 한 개의 B영상을 저장하는 프레임메모리만 있으면 재배열이 가능하다. 그러나 부호화의 경우, B영상을 전부 저장하여야 하므로, 앞에서 설명한 것과 같은 프레임 메모리의 수를 가져야 한다. 즉, 복호기의 경우 디멀티플렉서와 멀티플렉서의 크기가 3×1, 1×3이지만, 부호기의 경우 연속된 B영상의 수에 따라 디멀티플렉서와 멀티플렉서의 크기가 n×1, 1×n이 되어 영상부호화를 위한 재배열 장치의 크기가 커지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 전체 크기에 큰 영향을 미치는 디멀티플렉서와 멀티플렉서를 사용을 배제하여 적절한 크기를 가지는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치는 카메라의 영상을 입력하여 MPEG방식에 따른 영상부호화과정 전에 영상군의 재배열을 수행하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치에 있어서,

상기 카메라의 영상을 입력하여 인에이블신호가 있을 때 데이터를 출력하기 위한 삼상태 버퍼;

상기 삼상태 버퍼의 출력에서 소정수의 영상군 데이터를 저장하기 위한 소정수의 프레임 메모리; 및

상기 프레임 메모리에 저장되는 영상을 선택하기 위하여 상기 프레임 메모리를 제어함과 아울러 상기 인에이블신호를 발생하는 재배열 제어부가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치는 제3도에 도시된 바와 같이 인에이블신호에 따라 카메라로부터 영상신호를 입력하는 삼상태 버퍼(100)와; 영상신호의 각각의 영상군을 저장하기 위한 다수의 프레임 메모리(200,201,202); 및 상기 프레임 메모리에 저장되는 영상을 선택하기 위하여 상기 프레임 메모리를 제어함과 아울러 상기 인에이블신호를 발생하는 재배열 제어부(300)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

삼상태 버퍼(100)의 입력은 미도시된 카메라에서 출력되는 영상신호이며, 그 출력 신호는 데이터 버스를 통하여 미도시된 부호기로 입력된다. 삼상태 버퍼(100)는 데이터의 입력시에만 인에이블(enable)되므로 영상신호의 입력단에는 영향을 미치지 않는다.

프레임 메모리(200,201,202)는 데이터버스를 양방향으로 사용함으로써 한 프레임 시간 내에 읽기 동작과 쓰기 동작을 동시에 한다. 그런데, 제2도에 도시된 종래의 영상부호화를 위한 재배열 장치에 사용된 프레임 메모리(20,21,22)는 데이터 버스를 입력과 출력으로 분리하여 사용함으로써 한 프레임의 시간 내에 읽기 또는 쓰기를 한 동작으로 처리하였으나, 본 발명에서는 하나의 버스를 공통으로 사용하므로, 본 발명에 따른 프레임 메모리(200,201,202)는 2배의 속도를 갖는 메모리가 사용되어야 한다. 만일 종래의 프레임 메모리와 동일한 속도를 갖는 메모리를 사용하게 되면 영상의 픽셀처리수를 2배로 해야한다.

재배열 제어부(300)는 상기 삼상버퍼를 인에이블 혹은 디스에이블시켜 버스를 입력단과 격리시키도록 하며, 각 프레임 메모리의 칩셀랙트를 제어하여 입력된 화상들이 저장될 해당 프레임 메모리를 선택한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 영상부호화과정 이전에 프레임간의 데이터를 재배열하는 과정을 수행하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치에 관한 것으로, 전체 하드웨어의 크기에 큰 영향을 미치는 디멀티플렉서와 멀티플렉서의 사용을 배제하여 작은 크기의 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 카메라의 영상을 입력하여 MPEG방식에 따른 영상부호화과정 전에 영상군의 재배열을 수행하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치에 있어서, 상기 카메라의 영상을 입력받아 인에이블신호가 있을 때 데이터를 출력하기 위한 삼상태 버퍼(100); 공통버스에 연결되어 상기 삼상태 버퍼(100)의 출력에서 소정수의 영상군 데이터를 저장하기 위한 소정수의 프레임 메모리(200,201,202); 상기 프레임 메모리에 저장되는 영상을 선택하기 위하여 상기 프레임 메모리를 제어함과 아울러 상기 인에이블신호를 발생하는 재배열 제어부(300)가 구비된 것을 특징으로 하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 프레임 메모리가 입출력 버스를 공통으로 사용하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 프레임 메모리를 SRAM으로 사용함을 특징으로 하는 영상부호화를 위한 프레임 재배열 장치.