KR0139163B1 - 가변장복호화과정에 적용하는 동기맞춤장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상데이타를 복호화하는 과정중 불시에 에러가 발생함에 따라 뒤따르는 데이타들이 틀리게 복호화되므로 스타트코드(데이타가 시작됨을 알리기 위해 데이터가 선두에 위치하는 정보코드)를 검출하여 이를 기준으로 입력대기중인 데이타를 적시에 독출하므로써 본래의 영상데이타를 원활하게 복호화할 수 있는 동기맞춤장치에 관한 것이다.

Description

가변장복호화(VLD)과정에 적용하는 동기맞춤장치

제1도는 일반적인 영상데이타 부호화장치의 구성도,

제2도는 일반적인 영상데이타 복호화장치의 구성도,

제3도는 1프레임의 영상데이타를 형성하는 매크로블록을 나타낸 일예시도,

제4도는 비트스터핑을 포함하는 가변장부호포맷도,

제5도는 본 발명에 따른 동기맞춤장치의 내부데이타처리관계를 나타낸 구성도,

제6도는 본 발명에 따른 인터페이스부의 내부구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: FIFO 메모리20: 인터페이스부

21: 전송부 22: 코드검출부

23: 래치부 24: 상태판정부

25: 카운터부 26: 전송제어부

30: 가변장복호화부40: 타이밍제어부

본 발명은 불시에 발생하는 에러에 의해 잘못 복화되는 것을 최소화하는 방편으로, 입력대기중인 데이타를 적시에 독출하므로써 본래의 영상데이타를 원활하게 복호화할 수 있는 동기맞춤장치에 관한 것이다.

일반적으로 영상신호를 부호화하는 방식으로는 신호원 부호화방식(souce coding)과 엔트로피 부호화방식(entrophy coding)으로 대별할 수 있다. 엔트로피 부호화방식은 신호원 부호화방식에 의해 압축된 데이타를 다시 통계적인 발생확률에 따라 데이타를 압축하는 것으로, 높은 전송효율을 가지며, 그러한 대표적인 예로서 가변장부호화방식(Variable Length Coding; VLC)이 널리 사용되고 있다. 이러한 가변장부호화방식은 발생빈도가 높은 심볼에 대해서는 짧은 길이의 부호를 할당하는 반면에 발생빈도가 적은 심볼에 긴 길이의 부호를 할당하여 전체데이타량을 더욱 더 압축하므로써 전송효율을 높이는 것이다.

일예로 디지탈신호처리방식을 적용한 고품질TV(HDTV)에서는 DCT(Discret Cosine Transform) 또는 DPCM(Differential Pulse Code Modula-tion)을 사용하는 신호원부호화방식과 가변장부호화방식(VLC)을 결합하여 사용하고 있으며, 데이타처리의 방대함으로 인하여 한 화면에 해당하는 영상데이타를 여러개의 윈도우로 나누어 처리한다. 이와 같이 윈도우별로 처리하는 과정을 제1도 및 제2도에 나타내었다. 제1도는 영상데이타 부호화시스템이고, 제2도는 영상데이타 복호화시스템을 나타낸 것으로, 윈도우별로 나누어 처리하게 되면 윈도우의 처리속도를 낮추어 줄 수 있다.

제1도에서 처리하려는 영상데이타는 채널분할부(1)에서 4개의 채널데이타로 분할되어 제1 내지 제4신호원부호화부(2A-2D)로 각각 입력된다. 제1 내지 제4신호원부호화부(3A-3D)에서 일차적으로 압축된 영상데이타는 제1 내지 제4가변장부호화부(3A-3D)로 각각 인가되어 재차 압축된다. 즉, 영상데이타를 [런,레벨]형태의 심볼로 재구성한 다음 그 심볼에 해당하는 가변장부호를 선정하고 여기에 각종 헤더 및 기타 데이타를 부가하여 부호화하는 것이다. 제1 내지 제4가변장부호화부(3A-3D)에서 부호화된 각 윈도우의 데이타들은 다중화부(4)로 인가되고, 다중화부(4)는 입력된 데이타들을 순서 바르게 혼합하여 하나의 비트열로 만든 다음 이 비트열을 다시 일정한 크기(주로 24비트)로 구분하여 FIFO메모리에 기록하게 된다.

한편, 제2도의 복호화시스템에서는 상술한 부호화시스템에 의해 부호화된 비트열을 다시 FIFO메모리로부터 읽어내어 부호화되기 이전의 영상데이타로 복원하는데, 이 때 상기 비트열을 4개의 윈도우로 분배하여 처리하게 된다. 즉, 입력된 비트열을 역다중화부(5)에서 4개의 채널데이타로 분할하여 제1 내지 제4가변장복호화부(6A-6D)는 이 데이타를 각각 가변장복호화하여 영상데이타를 신장시키는 것이다. 이때 제1 내지 제4가변장복호화부(6A-6D)에서 각 순간마다 복호화되는 데이타량은 가변적이므로 필요시마다 FIFO메모리로부터 데이타를 읽어내도록 하는 기능이 필요하다. 이것이 피드백루프기능으로, 이 기능이 필요한 이유는 부호들간의 경계를 알 수 없으므로 이전부호들이 복호화되기 전까지는 현재 부호들의 길이나 코드를 알 수 없기 때문이다.

상기 제1 내지 제4가변장복호화부(6A-6D)에서 출력된 데이타들은 제 1 내지 제4신호원복호화부(7A-7D)로 각각 인가된다. 이 제1 내지 제4신호원복호화부(7A-7D)는 입력된 영상데이타에 대해 제1도의 신호원부호화에 대응하는 복호화를 실행하고, 여기서, 런길이 복호화(Run Length Decoding)할때 연속된 “0”의 갯수가 발생될 때까지 제 1 내지 제4가변장복호화부(6A-6D)의 기능은 정지해야 한다. 제1 내지 제4신호원복호화부(7A-7D)에서 복호화된 각 윈도우의 데이타들은 다중화부(8)로 인가되고, 다중화부(8)는 입력된 영상데이타들을 혼합하여 하나의 비트열로 출력하게 된다.

그러나, 한 화면에 해당하는 영상데이타를 여러개의 윈도우로 분배하여 처리할 경우 각 윈도우에서 발생되는 비트들은 시간적으로 변화하므로 복원시 각 윈도우간의 경계를 나타내는 것이 필요하다. 가변장부호화된 비트열은 가변적인 길이의 부호들이 연속적으로 연결되어 있으므로 전송중에 에러가 발생하면 에러발생부분 이후부터는 가변장복호화의 동작이 연속적으로 틀린 부호들을 복호화하게 된다. 이로 인해 복호화된 데이타에 에러가 발생되고, 심각한 경우에는 피드백루프에 의한 FIFO메모리의 판독동작에 이상을 일으켜 그 이후의 동기화가 되지 않는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 부호들의 경계를 표시하는 스타트코드를 검출하여 정상적으로 복호화과정이 수행되도록 동기를 바로 잡아주는 동기맞춤장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 FIFO메모리와 가변장복호화부를 구비하여 부호화되기 이전의 영상데이타를 복원하는 가변장복호화장치에 있어서, 상기 FIFO메모리와 가변장복호화부 사이에 접속되며, 상기 가변장복호화부로부터 데이타요청신호가 인가될때마다 영상데이타를 출력함과 아울러 FIFO메모리로 데이타독출신호를 출력하는 인터페이스부와, 상기 데이타독출신호가 적시에 출력되도록 초기신호와 시작신호를 인터페이스부로 출력하는 타이밍제어부에 의하여 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 1프레임의 영상데이타를 블럭화한 것으로, 4개의 윈도우로 구분한 경우를 나타낸다. 각 윈도우는 4개의 슬라이스층으로 이루어진 MMB(Mass of Macro Block)단위들로 구성되며, MMB단위별로 처리하고 처리결과도 MMB단위로 다중화된다. 제3도에서 제1윈도우는 좌측세로열에 배열된 1,5,9…(부여된 번호)의 MMB단위들로 구성되고, 제2 내지 제4윈도우도 마찬가지로 해당 세로열의 MMB단위들로 구성된다.

한편, 윈도우별로 데이타 발생량이 일정치않고 가변적이므로 FIFO메모리에 기록될 때 각 MMB단위로 기록되는 비트수의 배수(예;24의 배수)가 되도록 MMB의 끝부분에서 비트스터핑(bit stuffing)행해진다. 또, 데이타 발생량이 적어 언더플로우가 발생되는 것을 방지하기 위해 일정한 데이타를 추가하는 비트스터핑도 필요한 경우 행해지며, 실시예에서는 일정갯수의 0비트를 넣는 것을 채택하였다.

이러한 비트스터핑을 포함하는 가변장부호포맷을 제4도에 나타내었다. 제4도에서 FIFO메모리에 기록/독출되는 단위는 24비트이고, MMB데이타의 끝부분에 필요에 따라 1 내지 23개의 비트스퍼팅데이타를 부가시킨 경우이다. 32비트의 프레임시작부호(Frame Start Code; 이하, FSC라 한다) 다음에 4비트의 프레임번호(FN)와 20비트의 버퍼상태정보(BSI)가 차례로 위치한다. 24비트의 MMB시작부호(MMB Start Code; 이하, MSC라 한다) 다음에 8비트의 MMB번호(MN)와 양자화레벨(qlevel), 매크로블럭정보(MB info), MB데이타등이 차례로 위치한다.

상기 매크로블럭정도(MB info)에는 필드/프레임 결정정보(field/frame), 매크로블럭의 양자화레벨(mquant), 인터/인트라 결정정보(inter/intra), 수평움직임벡터(x MV), 수직움직임벡터(y MB)등이 포함된다. 또, 각 블럭에는 DCT계수(dct＿coeff)와 블럭의 끝을 나타내는 부호(EOB)가 포함된다. 여기서, FSC와 MSC 및 MMB번호(MN)는 고정된 부호를 사용하나 다른 부호들은 그 비트수가 경우에 따라 가변되므로 MMB데이타가 24비트의 배수가 되지 않을 때 비트스터핑데이타(“0”)를 모자라는 비트수만큼 부가한다.

제5도는 본 발명에 따른 동기맞춤장치의 내부데이타처리관계를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명은 부호화된 영상데이타를 입력된 순서대로 저장해 두었다가 인터페이스부(20)의 데이타독출신호(READ)가 있을 때마다 먼저 입력된 데이타부터 출력시키는 FIFO메모리(10)를 구비한다. FIFO메모리(10)의 출력단에 연결된 인터페이스부(20)는 타이밍제어부(40)의 초기신호(INIT)와 프레임시작신호(FSTRT)에 따라 MMB끝부분에 채워진 비트스퍼팅된 데이타를 제거하고, 가변장복호화부(30)로부터 데이타요청신호(RQST)가 인가될때마다 영상데이타를 출력한다. 인터페이스부(20)의 출력단에 연결된 가변장복호화부(30)는 타이밍제어부(40)의 제어신호에 따라 부호화된 영상데이타 및 부가정보를 가변장복호화한다. 이때 인터페이스부(20)와 가변장복호화부(30)는 타이밍제어부(40)가 연결되어, 비트스터핑 제거 및 복호화에 필요한 제어신호들을 발생시킨다.

상기와 같이 구성된 동기맞춤장치에서 복호화기간은 두가지로 구분되는데, MSC/FSC복호화기간은 MSC와 FSC를 찾는 기간이고, MMB복호화기간은 MMB내의 다른 여러가지 헤더데이타 및 영상데이타를 복호화하는 기간으로 구분된다. 이 두기간은 타이밍제어부(40)로부터 인가되는 프레임시작신호(FSTRT)와 초기신호(INIT)에 의해 제어된다. MMB복호화기간 가변장복호화부(30)는 정해진 알고리즘에 따라 인터페이스부(20)로 데이타요청신호(RQST)를 내보내며, 정상적인 영상데이타 복호화를 수행한다. 즉, 런/레벨 부호화된 영상데이타 및 부가되는 정보데이타를 가변장복호화하며, 복호화할때 필요로 하는 데이타가 필요할 때만 데이타요청신호(RQST)를 내보내는 것이다. 아울러 가지고 있는 데이타를 복호화에 모두 사용하지 않는 경우는 데이타요청신호(RQST)를 내보내지 않고, 예를 들어 연속적인 0을 포함한 런이 있을 경우에 가변장복호화부(30)는 자체적으로 동작을 정지한다.

제6도는 본 발명에 따른 인터페이스부의 내부구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 인터페이스부(20)는 FIFO메모리(10)에서 출력된 데이타를 전송제어부(26)의 제어신호에 따라 가변장복호화부(30)로 전송하는 전송부(21)를 구비하고 있다. 코드검출부(22)는 FIFO메모리(10)의 출력단에 연결되며 그 출력데이타에 포함된 코드(FSC 또는 MSC)를 검출하여 그 검출여부에 따라 래치부(23)로 검출신호를 출력한다. 래치부(23)는 전송부(22)의 출력데이타의 일단을 입력받아 프레임번호(FN)를 래치하는 FN래치(23a)와 MMB번호(MN)를 래치하는 MN래치(23b)로 구성된다. 상기 래치부(23)에 연결되는 상태판정부(24)는 프레임번호(FN)와 MMB번호(MN)을 각각 입력받아 카운터부(25)로부터 인가되는 측정값을 서로 비교하여 정상상태인지를 판정한다. 전송제어부(26)는 상태판정부(24)의 판정결과에 따라 데이타요청신호(RQST)를 입력받으면 FIFO메모리(10)로 데이타독출신호(READ)를 출력함과 동시에 전송부(21)로 전송신호(SEND) 또는 홀드신호(HOLD)를 출력한다. 상기 카운터부(25)는 프레임카운터(25a)와 MMB카운터(25b)로 구성되며, 프레임카운터(25a)는 FN래치(23a)에서 출력하는 프레임번호(FN)의 일단을 입력받음과 아울러 타이밍제어부(40)로부터 프레임시작신호(FSTRT)를 주기적으로 입력받는다. 또, MMB카운터(25b)는 타이밍제어부(40)로부터 초기신호(INIT)를 입력받는다.

상기와 같은 구성을 갖는 인터페이스부의 동작을 제6도를 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 정상적인 복호화과정에서 전송제어부(26)는 가변장복호화부(30)로부터 데이타요청신호(RQST)를 입력으로 가변장복호화부(30)로 데이타를 전송하기 위해 전송부(21)로 전송신호(SEND)를 출력함과 동시에 FIFO메모리(10)로 데이타독출신호(READ)를 출력하며 데이타를 읽어내어 전송부(22)에 데이타를 채워넣는다. 코드검출부(22)는 FIFO메모리(10)에서 데이타를 읽어내는 도중에 FSC 또는 MSC가 검출되면 FSC검출신호 또는 MSC검출신호를 출력한다. 이때 전송부(22)는 다음 복호화기간까지 데이타를 유지한다. 반면에 데이타를 복호화하는 도중에 에러가 발생하면 전송제어부(26)가 에러신호를 인가받아 에러발생을 인식하고 다음 프레임의 FSC 또는 MSC가 검출될 때 까지 데이타독출신호(READ)를 출력하여 FIFO메모리(10)에서 데이타를 무조건 읽어낸다. 프레임카운터(25a)는 상태판정부(24)로부터 로드신호(load)를 입력받아 카운트동작을 시작한다. 즉, 프레임카운터(25a)는 전원 “온”시 래치된 프레임번호를 입력받으며 이후에는 매프레임마다 타이밍제어부(40)에서 출력하는 프레임시작신호(FSTRT)에 의해 카운트된다. 상태판정부(24)는 여러 프레임에 걸쳐 검출된 프레임번호와 카운트된 프레임 번호를 비교하여 맞으면 정상상태로 판정한다. 이후 상태판정부(24)는 타이밍제어부(40)에서 주기적으로 출력하는 프레임시작신호(FSTRT)에 의한 카운트값으로 대체하여 프레임번호를 출력하므로써 에러에 의해 불안정한 데이타가 래치될때에도 이 카운트값을 기준으로 동기화가 이루어진다. 또, MMB카운터(25b)도 매MMB마다 타이밍제어부(40)에서 출력하는 초기신호(INIT)에 의해 카운트하므로써 기준카운트로 삼는다. 즉, 매 MMB시작점에서 MMB값을 비교하여 데이타가 현재 시점에서 올바른지를 판단한다. 상기 MMB카운터(25b)는 원래 시점보다 데이타가 늦으면 수행하고 있던 복호화 과정과는 관계없이 뒤따르는 MMB시점부터 올바르게 FIFO메모리(10)에서 읽어내도록 조정신호를 상태판정부(24)로 출력하고, 반대로 기준보다 데이타가 빠른 경우 MMB카운터(25b)는 상태판정부(24)로 조정신호를 출력하여 전송제어부(26)가 FIFO메모리(10)로 출력하는 데이타독출신호(READ)를 정지하고 대신에 전송부(22)로 홀드신호(HOLD)를 출력하도록 한다.

이상과 같은 본 발명은 데이타에 포함된 FSC 또는 MSC가 검출되는 시점마다 현재 복호화하려는 데이타가 올바른 시점에서 처리되는지를 점검하므로써 불시에 발생하는 에러에 의해 동기화가 어긋나는 것을 방지할 수 있으며, FSC 또는 MSC가 손상되었을 경우 기준카운터값으로 대체하여 동기를 맞출수 있으므로 데이타처리의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 소정데이타를 저장하는 FIFO메모리와 그 출력데이타를 입력받아 복호하는 가변장복호화부를 구비하여 부호화되기 이전의 영상데이타를 복원하는 가변장복호화장치에 있어서,

   상기 가변장복호화부로부터 데이타요청신호가 입력될때마다 FIFO메모리로 데이타독출신호를 출력함과 동시에 저장데이타를 출력하며, 타이밍 제어부에서 출력하는 초기신호와 시작신호에 따라 저장데이타의 출력여부를 결정하는 인터페이스부와;

   기설정된 시간에 따라 초기신호와 시작신호를 주기적으로 인터페이스부로 출력하며 가변장복호화부에서 필요로 하는 제어신호들을 출력하는 타이밍제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장복호화과정에 적용하는 동기맞춤장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스부는 데이타요청신호를 입력받아 FIFO메모리로 데이타독출신호를 출력하는 전송제어부와, 전단의 FIFO메모리로부터 데이타를 입력받으며 전송제어부의 제어에 따라 저장데이타를 저장/출력하는 전송부와, FIFO메모리의 출력데이타를 입력받아 스타트코드를 검출하는 코드검출부와, 코드검출부의 검출신호에 따라 상기 전송부에서 출력하는 데이타중에서 필요한 데이타를 래치하는 래치부와, 타이밍제어부에서 출력하는 시작신호나 초기신호를 입력받아 카운트하는 카운터부와, 상기 래치부와 카운터부로부터 출력신호를 입력받아 정상상태를 판정하는 상태판정부로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변장복호화과정에 적용하는 동기맞춤장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 코드검출부는 FIFO메모리에서 독출하는 데이타중에서 FSC 또는 MSC를 검출하여 그에 상응하는 FSC검출신호 또는 MSC검출신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 가변장복호화과정에 적용하는 동기맞춤장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 래치부는 코드검출부에서 FSC 검출신호를 입력받아 전송부의 출력데이타중에서 프레임번호를 래치하는 FN래치와, MSC검출신호를 입력받아 전송부의 출력데이타중에서 MMB번호를 래치하는 MN래치로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변장복호화과정에 적용하는 동기맞춤장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 카운터부는 FN래치에서 출력하는 프레임번호(FN)의 일단을 입력받음과 아울러 타이밍제어부로부터 프레임시작신호(FSTRT)를 주기적으로 입력받는 프레임카운터와, 타이밍제어부로부터 초기신호(INIT)를 입력받는 MMB카운터로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변장복호화과정에 적용하는 동기맞춤장치.