KR0163716B1 - 와이드텔레비젼의 수직신장 장치 및 방법 - Google Patents

와이드텔레비젼의 수직신장 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
영상소오스 이미지를 수직으로 신장하는 장치 및 방법
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
편향계를 이용하여 영상소오스의 이미지를 수직 신장시킬 경우 단순히 수직 높이만 신장함에 따라 수평주사라인간의 간격이 넓어짐으로써 해상도가 저하될 뿐만 아니라 수평주사라인이 보이게 되는 단점을 해소한다.
3. 발명의 해결방법의 요지
입력데이타중 수직 180라인만을 샘플링하여 필드메모리에 저장하여 4H중 3H만 리드한후 4개의 라인메모리를 통하여 순차로 라인지연하고 그 출력을 계수화하여 4입력 멀티플랙서를 통하여 출력한다.
4. 발명의 중요한 용도
영상소오스 이미지의 수직신장

Description

와이드텔레비젼의 수직신장 장치 및 방법
제1도는 레터박스 포맷의 이미지를 화면비 16:9 화면에 디스플레이할때 일예의 디스플레이 상태도.
제2도는 레터박스 포맷의 이미지를 수직 신장시켜 화면비 16:9 화면에 디스플레이할때의 상태도.
제3도는 종래에 수직편향계를 이용하여 영상소오스의 이미지를 수직 신장시키는 것을 보인 도면.
제4도는 본 발명에 적용되는 블럭 구성도.
제5도는 본 발명에 따른 메모리 리드/라이트 동작 타이밍 및 멀티플랙서의 입력을 선택하는 타이밍도.
제6도는 입력주사선과 입력주사선을 수직신장 필터링 처리하여 생성한 새로운 주사선을 보여주는 도면.
제7도는 리드 및 라이트하는 시점을 보여주는 와이드TV 상의 디스플레이상태를 보여주는 도면.
제8도는 메모리제어부의 리드 및 라이트하는 시점을 보여주는 타이밍도.
본 발명은 영상화면 수직신장 처리장치에 관한 것으로, 특히 화면비 16:9의 영상소오스를 화면비 4:3의 시스템을 위한 방송시 4:3 텔레비젼 장치의 화면상에 꽉차게 디스플레이하는 수직신장 장치 및 방법에 관한 것이다.
지금까지 사용되어 왔던 대부분의 텔레비젼장치의 디스플레이 포맷은 프로젝션(projection) 텔레비젼장치를 위한 화면 뿐만 아니라 통상적인 음극선관(cathode ray tube)의 이미지(image) 디스플레이 영역에 의해 구현된 디스플레이수단에 있어서도 4:3의 화면비를 가진다. 이와 마찬가지로 대부분의 영상소오스(video source)들의 화면비도 4:3이다.
그러나 모든 영상 소오스들이 4:3 화면비로 만들어지는 것은 아니다. 예를들어 영화는 텔레비젼신호로서 재생 또는 전송하기 위해 필름 포맷으로부터 비디오테이프 포맷으로 전환되어진다. 이러한 영화 소오스들을 비디오 포맷으로 변환할때 관습적으로 화면비를 4:3, 즉, 대부분의 텔레비젼 장치들에 적합한 화면비로 변경하여 왔었다. 이와같은 영화 소오스의 일예로서 16:9 화면비의 디스플레이 포맷을 가지는 와이드 스크린(wide screen) 소오스들이 있다. 상기와 같은 영화 소오스들을 비디오테이프 포맷으로 변환할때 플라잉 스포트 텔레시네(flying spot telecine)와 같은 장치를 사용한다. 플라잉 스포트 텔레시네는 4:3 화면비를 가지는 윈도우 또는 프레임(frame)을 가지는데, 통상적으로 운용자는 필름에 있어서의 액션(action)의 중앙을 추적하는 동시에 이미지의 좌,우부분을 필요한 만큼 잘라내면서 윈도우를 좌우로 이동시킨다. 이는 필름 이미지의 수직 높이를 4:3 화면비의 화면에 맞출경우 필름 이미지의 수평 폭이 4:3 화면비 화면의 수평 폭보다 넓어지기 때문이다. 이에따라 16:9 화면비의 영화 소오스로부터 4:3 화면비로 변환된 영상신호는 필름 이미지에서 잘라낸 만큼의 좌우 부분이 유실되게 된다.
만일 와이드 스크린 이미지를 수평 폭이 4:3 화면비의 화면의 좌우 경계선과 일치할때까지 축척에 있어 감소시킨다면, 이미지의 수직 높이가 보다 작아진다. 이러한 결과로서, 4:3 화면비의 화면에 필름 소오스 이미지가 완전히 나타나게 되나, 이때 4:3 화면비 화면의 상부 및 하부에는 이미지가 채워지지 않는 부분이 생긴다. 이와 같이 이미지가 나타나지 않는 부분에 있어서 발생할 수 있는 스퓨리어스(spurious)신호를 피하기 위해 4:3 화면비로 변환된 이미지의 상부 및 하부에 흑대(dard bar)를 전송한다. 이와 같이 처리된 특별한 디스플레이 포맷을 통상적으로 레터박스 포맷이라 칭한다. 이에따라 레터박스 신호라 하면 통상적인 비디오신호보다 작은 액티브 화면 부분을 가지는 영상신호로서 생각될 수 있다.
상기한 바와 같은 레터박스 포맷의 영상신호를 예를들면, 레터박스 크기의 영상신호와 시네마스코프 크기의 영상신호가 있다. 그리고 예를들어 레터박스 크기의 영상신호는 360라인의 유효한 수평주사라인을 가지며 시네마스코프 크기의 영상신호는 320라인의 유효한 수평주사라인을 가진다.
일예로서 상기한 바와 같은 레터박스 또는 시네마스코프 크기의 이미지를 별도의 신호처리를 하지않고 16:9 화면비의 텔레비젼 화면에 그대로 디스플레이한다면, 제1도에 도시한 바와 같이 영상 소오스의 이미지가 좌우로 퍼지는 이화감(異和感)이 발생한다.
상기한 바와 같은 이화감을 방지하기 위해서는 레터박스 또는 시네마스코프 크기의 이미지의 수직 높이를 신장시킴으로써 제2도에 도시한 바와 같이 16:9 화면비의 텔레비젼 화면에서도 영상 소오스의 이미지가 좌우로 퍼지지 않도록 하는 동시에 상·하 흑대도 나타나지 않도록 하여야만 한다.
이에따라 레터박스 똔느 시네마스코프 크기의 이미지의 수직 높이를 신장시키기 위한 여러가지 기술들이 제안되어 왔었다. 이와 같은 기술의 하나로서 텔레비젼장치의 수직편향계를 이용하는 기술이 있었다.
이는 제3도에 도시한 바와 같이 일반적인 수직편향회로에 구비되어 있는 수직 크기 조정회로 4의 이득을 조절함으로써 레터박스 또는 시네마스코프 크기의 이미지의 수직 높이를 신장시킨다. 통상적으로 수직크기 조정회로 4는 라스터(raster)의 수직 크기를 조정하기 위해 사용되는 회로로서, 수직발진회로 2에 의해 발진된 톱니파 전압의 레벨을 가변저항과 같은 소자에 의해 조정되는 이득에 비례하여 변화시킨다. 수직크기 조정회로 4에 의해 조정된 톱니파 전압은 수직증폭기 6에 의해 증폭된후 수직출력회로 8에 인가됨으로써 CRT 10에서 수직편향이 이루어진다. 그러므로 레터박스 또는 시네마스코프 크기에 따라 신장시켜야 할만큼 수직크기 조정회로 4의 이득을 높임으로써 제2도와 같이 16:9 화면비의 텔레비젼 화면에서도 영상 소오스의 이미지가 좌우로 퍼지지 않게 되는 동시에 상·하 흑대도 나타나지 않게 된다.
상기한 바와 같이 편향계를 이용하여 영상 소오스의 이미지를 수직 신장시킬 경우는 회로구성이 간단하고 아나로그 처리방식도 가능하다는 장점이 있으나 단순히 수직 높이만 신장함에 따라 수평주사라인간의 간격이 넓어짐으로써 해상도가 저하될 뿐만 아니라 수평주사라인이 보이게 되는 단점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 수직신장에 의한 수직해상도 열화를 방지하기 위하여 디지탈회로제어를 통한 필드메모리와 라인메모리를 제어하여 구현하는 수직신장장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 해상도 열화를 방지하고 영화소프트와 같은 영상으로 즐기기 위하여 수직신장필터를 이용하여 주사선을 보간하여 주사선수를 화면신장비만큼 늘려주는 수직신장 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명에 적용되는 블럭 구성도이다. 필드메모리 20은 주자선보간을 위한 수직신장필터 구성을 위해 비디오신호 V1의 1필드분을 저장하는 메모리이다. 라인메모리들 22, 24, 26, 28은 필드메모리 20으로부터 출력되는 데이타를 1라인씩 지연시켜 데이타를 출력하기 위해 1라인 저장하는 메모리이다. 메모리제어부 30은 상기의 필드메모리 20 및 라이네모리들 22, 24, 26, 28을 리드 라이트한다.
본 발명에 따른 수직신장연산부는 계수기 32∼54들과 덧셈기 56∼60으로 구성된다. 계수기 32∼54들에서, 계수 a0,b0,c0는 제4라인메모리 28의 출력데이타에 대한 계수값이고, a1,b1,c1는 제3라인메모리 26의 출력데이타에 대한 계수값이다. 그리고 a2,b2,c2는 제2라인메모리 24의 출력데이타에 대한 계수값이고, a3,b3,c3는 제1라인메모리 22의 출력데이타에 대한 계수값이다. 그리고 덧셈기 56∼60에서, 제1덧셈기 56는 계수 a0,a1,a2,a3에 관련된 계수기 32, 38, 44 및 50의 출력을 가산한다. 제2덧셈기 58은 계수 b0,b1,b2,b3에 관련된 계수기 34, 40, 46 및 52의 출력을 가산한다. 제3덧셈기 60은 계수 c0,c1,c2,c3에 관련된 계수기 36, 42, 48 및 54의 출력을 가산한다.
4입력 멀티플랙서 62는 3주사선을 이용하여 4개의 주사선을 만드는 경우에 사용되며, 제2라인메모리 24의 출력데이타와 상기 수직신장연산부의 덧셈기 56, 58 및 60의 출력을 선택신호 SEL에 의하여 순차적으로 멀티플랙싱하여 데이타 FOUT를 출력한다.
제4도에서, 계수기 32∼54 및 덧셈기 56∼60으로 구성된 수직신장 연산부와, 상기 4입력멀티플랙서 62는 영상소오스의 라인을 3:4 수직신장을 위한 수직신장필터가 된다.
본 발명에 따른 라인의 3:4 수직신장을 위한 원리를 제6도를 참조하여 설명한다. 제6도는 입력주사선과 입력주사선을 수직신장 필터링처리하여 생성한 새로운 주사선을 보여주는 도면이다. 새롭게 생성된 주사선 ⓐⓑⓒⓓ는 입력주사선 n-1, n, n+1, n+2, n+3 ....을 입력으로 아래와 같은 3:4 수직신장 연산식에 의하여 구하여 진다.
ⓐ = n
ⓑ = a0(n-1)+a1n+a2(n+1)+a3(n+2)
ⓒ = b0n+b1(n+1)+b2(n+2)+b3(n+3)
ⓓ = c0(n+1)+c1(n+2)+c2(n+3)+c3(n+4)
ⓔ = n+3
상기한 수직신장 연산식을 설명하면 다음과 같다. 4개의 주사선들 중 첫번째 주사선 ⓐ는 제4도의 제2라인메모리 24의 출력데이타 값을 4입력멀티플랙서 62에서 선택한 것이고, 두번째 주사선 ⓑ는 4개의 라인메모리 22, 24, 26, 28의 출력데이타에서 각각 출력되고 각각의 계수 a0,a1,a2,a3로 곱해지고 제1덧셈기 56에서 더해진 값을 4입력멀티플랙서 62에서 선택한 것이다. 그리고 세번째 주사산 ⓒ는 4개의 라인메모리 22, 24, 26, 28의 출력데이타에서 각각 출력되고 각각의 계수 b0,b1,b2,b3로 곱해지고제2덧셈기 58에서 더해진 값을 4입력멀티플랙서 62에서 선택한 것이다. 마지막 네번째 주사선 ⓓ는 4개의 라인메모리 22, 24, 26, 28의 출력데이타에서 각각 출력되고 각각의 계수 c0,c1,c2,c3로 곱해지고 제3덧셈기 60에서 더해진 값을 4입력멀티플랙서 62에서 선택한 것이다. 따라서 4입력멀티플랙서 62의 최종출력데이타 FOUT는 3개의 주사선으로부터 4개의 주사선으로 생성된 새로운 데이타가 된다.
제5도는 주사선변환원리에 입각하여 따른 필드메모리 20 및 라인메모리 22∼28을 리드/라이트 동작시키는 타이밍 및 멀티플랙서 62의 입력을 선택하는 타이밍도를 보여주고 있다. (a)는 수평동기신호 HSYNC이며, (b)는 필드메모리 리드인에이블신호 FMRE 및 라인메모리 라이트인에이블신호 LMWE이다. (c)는 필드메모리 리드신호 FM READ이고 (c)∼(g)는 제1∼제4라인메모리들 리드신호 LM1∼4 READ이다. 그리고, (h)는 선택신호 SEL이다. 제5도 타이밍도의 특징은, 필드메모리 리드인에이블신호 FMRE가 로우인 구간에서는 필드메모리 20의 리드동작이 중단됨과 동시에 4개의 라인 메모리 22∼28의 라이트동작도 중단되는 것이다.
제7도는 리드 및 라이트하는 시점을 보여주는 와이드TV 상의 디스플레이상태를 보여주는 도면이고, 제8도는 메모리제어부 30의 리드 및 라이트하는 시점을 보여주는 타밍도이다.
이하 제4도∼제8도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 더욱 상세히 설명한다.
지금 메모리제어부 30은 수직라안(265.5H)중 영화소프트 등의 소오스에 대해 검은띠를 상하에서 제외한 화면중앙의 180라인만을 필드메모리 20에 저장시킨다. 제7도에서는 180라인을 필드메모리 20에 라이트하는 시점을 보여주고 있고 제8도에서는 이때 메모리제어부 30이 필드메모리 20에 인가하는 라이트인에이블신호 FMWE를 보여주고 있다. 그후 메모리제어부 30은 제5도(b)에 도시된 바와 같은 필드메모리 리드인에이블신호 FMWE를 인가하여(라인메모리 라이트인에이블신호 LMRE도 동시에 인가됨) 180라인중 첫번째 라인으로부터 리드를 시작하되 3라인씩 리드하고 그후 1라인은 리드하지 않도록 제어한다. 그에 따라 필드메모리 20으로부터 리드된 데이타 FM READ는 제5도의 (c)와 같이 된다. 이때 상기 필드메모리 리드데이타 FM READ는 라인메모리 라이트인에이블신호 LMWE에 의하여 제1라인메모리 22에 먼저 라이트된다. 그리고 라인메모리 라이트인에이블신호 LMWE가 계속됨에 따라 제2, 제3, 제4라인메모리 24, 25 및 26으로 쉬프트하며 차례로 라이트된다. 필드메모리 리드인에이블신호 FMRE는 수평동기신호 HSYNC의 3주기 동안 인가된 후 수평동기신호 HSYNC의 1주기동안 중단이 되는데, 상기 필드메모리 리드인에이블신호 FMRE가 중단되면(라인메모리 라이트인에이블신호 LMWE도 중단됨) 라인메모리들 22∼24 모두에는 라이트가 중단된다. 그러면 제1라인메모리 22로부터 제4라인메모리 28은 일렬로 연결되어 있어 모두 1라인(H)단위로 지연된다. 그 결과 라인메모리의 출력은 제5도(c)(d)(e)(f)(g)에 도시된 바와 같이 된다. 상기 라인메모리들 22, 24, 26 및 28로부터 출력된 각각의 출력데이타들은 각각의 계수로 취해지고 덧셈기들 56,58,60에 더해져 새롭게 4라인이 생성된다. 새롭게 생성된 4라인은 4입력멀티플랙서 62에서 멀티플랙싱된다.
상기 4입력멀티플랙서 62의 동작을 제5도와 함께 더욱 상세히 설명한다. 제5도의 선택신호 SEL이 00(0)이래는 입력단 A를 선택하게 되는데 제2라인메모리 24의 출력 즉, 라인 2를 선택한다. 상기 선택신호 SEL이 01(1)일때는 입력단 B를 선택하며 라인 1,2,3,4 출력의 평균을 선택하게 된다. 상기 선택신호 SEL이 10(2)일때는 입력단 C를 선택하며 라인 2,3,4,5 출력의 평균을 선택하게 되고, 상기 선택신호 SEL이 11(3)일때는 입력단 D를 선택하며 라인 3,4,5,6 출력의 평균을 선택하게 된다. 선택신호 SEL은 이러한 4주기로 반복하여 인가되기 때문에 순차적으로 계속 변환된다. 따라서 180라인의 데이타는 240라인()의 데이타로 신장되어 제7도에 도시된 바와 같이 전체화면에 꽉 차도록 디스플레이된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 종래의 편향회로에 의한 수직신장보다 수직해상도가 향상되며 간단한 디지탈 제어 및 라인메모리 내장 원칩화에 의하여 ASIC화로 회로 규모를 줄일 수 있는 잇점이 있다. 또한 본 발명은 디지탈방식이기 때문에 필드메모리 리드위치나 라이트 위치를 가변하므로 수직방향에서 보고 싶은 화면이 컷트되지 않고 조정할 수 있다. 이것은 시청자가 원하는 내용을 충실히 재생해주는 효과를 제공한다.

Claims (2)

  1. 화면비 16:9의 영상소오스를 화면비 4:3의 시스템을 위한 방송시 와이드 텔레비젼의 화면상에 디스플레이할때의 수직신장 장치에 있어서, 1필드에 해당하는 영상데이타에서 무신호부분이 제외된 수평주사라인들에 대응된 데이타들만을 소정 라이트제어에 의거하여 저장하는 필드메모리와, 상기 필드메모리에 4개가 일렬로 연결되며, 상기 필드메모리에 저장된 데이타들에서 매 3수평주사라인에 대응된 데이타를 소정 리드제어에 의거하여 읽어 출력하고 그후 1수평라인동안은 읽은 데이타를 그대로 유지하는 제1, 제2, 제3, 제4라인메모리와, 상기 필드메모리 및 라인메모리의 리드/라이트를 제어하는 메모리제어부와, 계수기들과 덧셈기들로 구성되며, 상기 제1, 제2, 제3, 제4라인메모리의 출력데이타를 하기와 같은 연산식을 이용하여 3:4 수직신장시키는 수직신장연산부와, 상기 수직신장연산부로부터 3:4 수직신장된 데이타를 소정 선택신호에 의해 순차적으로 멀티플랙싱해 출력하는 4입력멀티플랙서로 구성함을 특징으로 하는 수직신장장치.
    연산식
    ⓐ = n
    ⓑ = a0(n-1)+a1n+a2(n+1)+a3(n+2)
    ⓒ = b0n+b1(n+1)+b2(n+2)+b3(n+3)
    ⓓ = c0(n+1)+c1(n+2)+c2(n+3)+c3(n+4)
    단, a0,b0,c0,a1,b1,c1,a2,b2,c3,a3,b3,c3는 수직신장계수값 ⓐⓑⓒⓓ는 출력주사선에 대응된 데이타 n-1, n, n+1, n+2, n+3은 입력주사선에 대응된 데이타.
  2. 화면비 16:9의 영상소오스를 화면비 4:3의 시스템을 위한 방송시 화면비 16:9 화면에 디스플레이할때의 화면 수직신장하는 방법에 있어서, 소정 라이트제어에 응답하여 1필드에 해당하는 영상데이타에서 무신호부분이 제외된 수평주사라인들에 대응된 데이타들만을 필드메모리에 저장하는 제1과정과, 상기 필드메모리수단에 저장된 데이타들에서 소정 리드/라이트제어에 응답하여 매 3수평주사라인에 읽어 4개의 라인메모리를 통하여 순차적으로 지연시켜 쉬프트되게 출력하는 제2과정과, 상기 제2과정후 1수평주사라인 동안은 상기 라인메모리들의 이전 데이타를 그대로 유지시키는 제3과정과, 상기 제3과정에 응답하여 상기 라인메모리들의 출력데이타를 하기와 같은 연산식을 이용하여 3:4 수직신장시키는 제4과정과, 상기 제4과정에서 3:4 수직신장된 데이타를 소정 선택신호에 의해 순차적으로 멀티플랙싱하여 출력하는 제5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 수직신장방법.
    연산식
    ⓐ = n
    ⓑ = a0(n-1)+a1n+a2(n+1)+a3(n+2)
    ⓒ = b0n+b1(n+1)+b2(n+2)+b3(n+3)
    ⓓ = c0(n+1)+c1(n+2)+c2(n+3)+c3(n+4)
    단, a0,b0,c0,a1,b1,c1,a2,b2,c2,a3,b3,c3는 수직신장계수값 ⓐⓑⓒⓓ는 출력주사선에 대응된 데이타 n-1, n, n+1, n+2, n+3은 입력주사선에 대응된 데이타.
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KR100352371B1 (ko) * 1999-06-04 2002-09-11 한국전자통신연구원 영상 확대 디스플레이를 위한 라인 버퍼 및 그 제어 방법

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