DSP 압축

DSP 압축

 

 

압축 (compression)과 신장은 원신호의 의미를 손상하지 않는 범위에서 전송 데이터의 양을 적게할 목적으로 데이터를 줄여서 보내고 수신 측에서 복원하는 것을 뜻한다. 음성이나 영상같은 연속된 데이터 자료형은 정보의 양이 증가하면 증가할수록, 이를 보존하거나 상대방에게 전송할 때 소요되는 시간이 길어지기 때문에 보다 음성, 영상 정보를 쉽게 처리하기 위해 압축을 진행한다. 데이터 압축의 기본 개념은 데이터에 대한 중복성을 제거하여 대용량의 데이터를 압축하는 것이다. 압축은 source coding시 이루어진다.

 

1. 비손실 압축 (가역 압축) 장점 : 압축 후 복원하는 과정에서 원시영상을 거의 손실없이 복원 단점 : 압축률이 낮음 기법 : 반복억제 ⇒ Run-Length Encoding          통계적 인코딩 ⇒  허프만 코드화, 렘펠지브웰치 코드화 2. 손실 압축 (비가역 압축) : 디지털 비디오, 오디오에서 주로 사용되는 방식 장점 : 압축률이 높음 (불필요한 bit 제거) 단점 : 압축 후 복원하는 과정에서 원시영상에 대한 손실 발생 기법 : 반복 기법 ⇒ 푸리에 변환, 이산 코사인 변환          예측 기법 ⇒ DPCM, ADPCM, DM, ADM          양자화 ⇒ 스칼라, 양자화, 벡터 양자화          보간법

 

정보의 압축을 위해 일반적으로 활용되는 정보의 성질로는 세 가지가 있다.

 

공간적 상관관계 시간적 상관관계 정보 구성 기호(symbol)의 발생 확률

 

압축의 종류

 

1. 통계적 중복성 (Statistical Redundancy)

 

• 허프만 (Huffman) 코딩기법 (VLC, RLC) 사용 • 확률적으로 가장 많이 나오는 데이터를 가장 적은 비트로 할당 (VLC) • 동일하게 반복적인 값을 다른 값으로 대체 (RLC) • Text의 압축에 효과적이어서 WinZip에 응용 VLC : Variable Length Coding, 가변 장 (길이) 부호화 RLC : Run Length Coding, 줄 길이 부호화

 

2. 시간 및 공간적 중복성 (예측 가능 정보) 

 

• 이전 값과의 차이 값 (difference)만을 전송해서 의미를 전달  • 공간축에서는 옆에 있는 정보의 차이 값만을 전송 • DPCM, MC 를 이용 DPCM : Differential Pulse Code Modulation MC : Motion Compensation

 

3. 지각 시스템(인지범위) 

 

• 사람 눈에 보이지 않거나 귀에 들리지 않는 데이터나 정보는 보내지 않는다.  • 사람 눈의 특성은 저주파에는 민감하고 고주파에는 덜 민감하므로 고주파 성분을 제거해서 전송한다.  • 사람 귀의 특성에서 상대적으로 큰 소리 주변의 작은 소리는 들리지 않으므로 빼고 전송한다.  • DCT, 최소가청한계, Masking 효과 이용  DCT : Discrete Cosine Transform, 이산 코사인 변환 낮은 주파수에 대해서는 모든 레벨에 대해서 데이터 출현확률이 거의 일정한 반면, 주파수가 높아질수록 높은 레벨에서의 데이터 출현확률은 급격히 떨어진다. 효율적인 압축을 위해서는 반드시 영상 데이터를 여러 개의 주파수 성분으로 분리해야 하며, 이 상태에서 비로소 고역부분의 스펙트럼에 대해서 압축할 수 있다.

 

4. PCM / DPCM / ADPCM 

 

• PCM (Pulse Code Modulation) : 표본화 후 양자화하는 것  • DPCM (Differential PCM) : 앞의 표본 값과의 차이 값만을 저장하는 방식  • ADPCM (Adaptive Differential PCM) : 차이가 많이 나는 부분은 큰 비트 수를, 차이가 적게 나는 부분은 작은 비트 수를 할당하는 방식