KR0166893B1 - 영상포맷 변환장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GA에서 제안된 6가지의 HD 영상 포맷과 SD 영상 포맷 및 디지털 NTSC 영상 포맷을 720×1280 순차주사 포맷이나 1080×1920 비월주사 포맷으로 변환하는 영상 포맷 변환 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 포맷 변환 장치가 휘도와 컬러 신호의 포맷 변환 처리를 달리함으로써 컬러 신호의 포맷 변환시 부가적인 하드웨어가 사용되며, 프레임 저장용 메모리가 많이 사용되던 점을 감안하여 휘도 및 컬러의 입력 영상 데이타를 출력 영상 포맷에 맞춰 수직 및 수평 간축하여 메모리에 일시 저장하고, 상기 메모리에 저장된 데이타 출력시 인터레이싱 또는 디인터레이싱 및 레이트 변환을 행하여 출력하며, 상기 메모리의 출력 데이타를 수직 및 수평 보간하여 최종 출력 영상 포맷으로 출력함으로써 HD 및 SD 입력 영상을 HDTV에 쉽게 나타낼 수 있으며, 디지털 NTSC 신호도 HD 영상으로 변환할 수 있게 된다. 그리고 간축수단과 보간수단 사이에 메모리를 사용하고 메모리 제어를 통해 인터레이싱이나 디인터레이싱 및 레이트 변환기능을 수행하므로써 ASIC 구현이 용이토록 한 것이다.

Description

영상 포맷 변환 장치 및 방법

제1도는 종래의 영상 포맷 변환 장치의 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 영상 포맷 변환 장치의 구성도.

제3도는 제2도의 포맷 변환 설명예도.

제4도는 본 발명을 HDTV용 포맷 변환에 적용한 구성예도.

제5도는 제4도에서의 보간예도.

제6도는 본 발명을 SD신호용 포맷 변환에 적용한 구성예도.

제7도는 본 발명을 NTSC신호용 포맷 변환에 적용한 구성예도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 수직 간축부 12 : 수평 간축부

13 : 메모리 14 : 수직 보간부

15 : 수평 보간부 16-19 : 바이패스 또는 위치 쉬프트부

20 : 메모리 제어부 21 : 경로 제어부

본 발명은 영상 포맷 변환 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 GA(Grand Alliance)에서 제안된 6가지의 HD 영상 포맷과 SD 영상 포맷 및 디지털 NTSC 영상 포맷을 720×1280 순차주사 포맷이나 1080×1920 비월주사 포맷으로 변환하는 영상 포맷 변환 장치 및 방법에 관한 것이다.

제1도는 종래의 포맷 변환 장치를 도시한 것으로, 입력되는 영상 데이타는 탑(Top)필드와 버틈(Bottom) 필드로 분리되어 각각 탑 필드용 FIFO(1)와 버틈 필드용 FIFO(2)에 저장된 후, 필요에 따라 IPC(Interlace to Progressive)부(3), VDS(Vertical Down Sampling) 및 PIC(Progressive to Interlace)부(4), HDS(Horizontal Down Sampling)부(5)를 통한 후 다시 탑 및 버틈 필드용 FIFO(6),(7)에 저장한다.

그리고 이 영상을 HUS(Horizontal up Sampling)부(8)에서 수평 업 샘플링 함으로써 원하는 포맷으로 출력영상을 변환시킨다.

그러나 상기와 같은 종래의 포맷 변환 장치는 입력영상이 4:2:0 포맷으로 들어올 때 휘도(이하, Y라 칭함)와 컬러(이하, Cb, Cr라 칭함)신호에 대해서 동일한 처리를 행하며, Cb, Cr은 Y와 달리 상기 처리후 별도의 업 샘플링을 행해야 하며, 이에 따라 부가적인 하드웨어가 많이 사용되는 단점이 있었다. 또한, 프레임 저장용 메로리도 많이 사용되는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 휘도 및 컬러 신호를 함께 고려하여 포맷 변환함으로서 하드웨어를 줄이고 프레임 저장용 메모리를 최소로 줄일 수 있도록 한 영상 포맷 변환 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 간축(Decimation)수단과 보간(Interpolation)수단 사이에 메모리를 사용하고 메모리 제어를 통해 인터레이싱 또는 디인터레이싱 및 레이트(Rate) 변환기능들을 수행함으로써 ASIC 구현이 용이토록 한 영상 포맷 변환 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 입력 영상 데이타를 출력 영상 데이타의 포맷에 맞춰 수직 간축 및 수평 간축하는 수직 및 수평 간축부와, 상기 수직 및 수평 간축부의 출력이 일시 저장되는 메모리와, 상기 메모리에 저장된 데이타의 출력시 상기 출력 영상 데이타의 포맷에 맞춰 출력되도록 인터레이싱 또는 디인터레이싱 및 레이트 변환을 제어하는 메모리 제어부와, 상기 메모리의 출력을 출력 영상 데이타의 포맷으로 수직 및 수평 보간하는 수직 및 수평 보간부와, 상기 입력 영상 데이타의 포맷에 맞는 데이타 경로를 제어하는 경로 제어부로 구성되는 영상 포맷 변환 장치에 있다.

본 발명의 다른 특징은 휘도 및 컬러의 입력 영상 데이타를 출력 영상 포맷에 맞춰 수직 및 수평 간축하여 메모리에 일시 저장하고, 상기 메모리에 저장된 데이타 출력시 인터레이싱 또는 디인터레이싱 및 레이트 변환을 행하여 출력하며, 상기 메모리의 출력 데이타를 수직 및 수평 보간하여 최종 출력 영상 포맷으로 출력하는 영상 포맷 변환 방법에 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 HDTV용 영상 포맷 변환 장치의 구성도를 도시한 것으로, 입력 영상 데이타의 대역폭 제한을 위해 수평 필터링한 후 수직 및 수평 간축하는 수직 및 수평 간축부(11),(12)와, 상기 수직 및 수평 간축부(11),(12)의 출력이 일시 저장되는 메모리(13)와, 상기 메모리(13)의 출력을 수직 보간하는 수직 보간부(14)와, 상기 메모리(13)의 출력이나 상기 수직 보간부(14)의 출력을 수평 보간하는 수평 보간부(15)와, 입력 영상의 상기 수직 및 수평 간축부(12)의 바이패스나 위치 쉬프트를 위한 바이패스 또는 위치 쉬프트부(16),(17)와 상기 메모리(13)의 출력의 상기 수직 및 수평 보간부(14),(15)의 바이패스나 위치 쉬프트를 위한 바이패스 및 위치 쉬프트부(18),(19)와, 상기 메모리(13)의 어드레스 및 입출력 제어를 적절히 행하여 상기 메모리(13)의 저장 데이타의 레이트 변환 및 순차주사를 비월주사로 변경시키는 인터레이싱이나 비월주사를 순차주사로 변경시키는 디인터레이싱을 제어하는 메모리 제어부(20)와, 상기 입력 영상 데이타의 포맷에 맞는 데이타 경로를 제어하는 경로 제어부(21)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에서 상기 수직 간축부(11)는 영상 데이타를 수직으로 간축한다.

그리고 영상 데이타를 간축시에는 영상의 주파수특성에 따라서 에일리어징(Aliasing)이 생길 수 있으며, 이를 없애기 위해서 간축하기 이전에 영상 데이타의 대역폭을 필터를 이용하여 줄이며, 대역폭 제한 후에 수직 간축을 행한다.

또한, 수평 간축부(12)는 영상 데이타를 수평으로 간축한다.

그리고 상기 수평 간축부(12)도 상기 수직 간축부(11)와 마찬가지로 수평필터를 이용하여 대역폭의 제한 후에 간축을 행한다.

이때, 입력 영상 데이타를 출력 영상 데이타로의 포맷 변환을 위한 상기 경로 제어부(21)의 제어에 따라 입력 영상 데이타는 상기 수직 간축부(11)나 수평 간축부(12)를 모드 통하거나 둘중 하나만 거치거나 하나도 거치지 않을 수도 있다.

그리고 상기 수직 및 수평 간축부(11),(12)의 출력은 메모리(13)에 저장되어 상기 메모리 제어부(20)의 제어에 따라 메모리(13)에서 출력된다.

이때, 상기 메모리 제어부(20)는 상기 메모리(13)에 입력되는 영상 데이타나 메모리(13)에서 출력되는 영상 데이타의 어드레스와 입출력을 적절히 선택하여 24Hz와 30Hz 신호를 60Hz 신호로 변환(Rate Conversion)시키거나 순차주사신호를 비월주사 신호로 변경시켜주거나 또는 비월주사신호를 순차주사신호로 변환시켜준다.

그리고 상기 수직 보간부(14) 및 수평 보간부(15)는 상기 메모리(13)로부터 출력되는 영상 데이타를 수직 및 수평 보간하며, 이때의 경로는 입력 영상 데이타의 출력 영상 데이타 포맷으로의 변환에 따라 상기 경로 제어부(21)에 의해 제어된다.

한편, 영상을 간축시에는 데이타가 줄어들고 보간시에는 데이타가 늘어나므로 상기 메모리(13)를 간축과 보간 사이에 위치시킴으로써 포맷 변환 구현시 최소의 영상 메모리를 사용하여 포맷 변환할 수 있게 하며, 또한 영상 데이타를 간축할 때는 필요없는 데이타가 부가적으로 발생하므로 이를 없애기 위해서도 간축부 뒤에 메모리가 필요함에 따라 상기 메모리를 수직 및 수평 간축부(11),(12)와 수직 및 수평 보간부(14),(15) 사이에 위치시킨 것이다.

또한, 상기 바이패스 또는 위치 쉬프트부(16-19)는 영상 데이타를 상기 수직 및 수평 간축부(11),(12)와 수직 및 수평 보간부(14),(15)를 통과시키지 않고 바이패스시키거나 위치에 대한 오프셋(Offset)만 보정하여 통과시킨다.

상기 동작을 입력이 720×1280 60P(Progressive)이고, 출력이 540×1920 60I(Interlace)일 경우를 예로 들어 제3도와 함께 설명한다.

먼저, 입력이 720×1280 60P(Progressive)이고, 출력이 540×1920 60I(Interlace)이므로 수직은 간축되어야 하고 수평은 보간되어야 하므로 입력 영상 데이타가 수직 간축부(11)로 입력되어 수직 필터링과 수직 간축되어 540×1280 60P로 된다.

그리고 수평 간축은 수행될 필요가 없으므로 상기 수직 간축부(11)의 출력이 바이패스 또는 위치 쉬프트부(17)를 통하여 바이패스되어 메모리(13)로 저장된다.

이후, 메모리 제어부(20)에서 비월주사 형식으로 데이타를 발생시키면 상기 메모리(13)의 출력은 수직 보간부(14)는 바이패스되고 수평 보간부(15)를 통하여 수평 보간되어 540×1920 60I의 포맷으로 출력된다.

한편, 제4도는 상기의 포맷 변환 장치를 HDTV용 포맷 변환 장치에 적용한 것으로, 이는 GA에서 HD의 입력 포맷이 다음의 A-F과 같고, 출력 포맷이 P : 720×1280 60I, I : 540×1920 60I일 경우 입출력 영상 데이타의 포맷에 따라 수직 및 수평 간축과 수직 및 수평 보간의 비율이 달라지므로 이에 따라 각각 Y신호의 포맷 변환을 위해 3:2 및 4:3 수직 간축부(22),(23)를 구성하고, Cb, Cr 신호를 위해 3:2 수직 간축부(24),(25)를 구성하며, Y 및 Cb, Cr에 대해 3:2 수평 간축부(26-28)를 구성하며, Y에 대해 3:4 수직 보간부(29)와 Cb 및 Cr에 대해 각각 2:3, 1:2, 3:8 수직 보간부(30-35)를 구성하며, Y에 대해 2:3 수평 보간부(36)와 Cb, Cr에 대해 각각 1:3, 1:2, 3:4 수평 보간부(37-42)를 구성한 것이다.

그리고 4:2:0 의 비율로 샘플링 된 Y 및 Cb, Cr의 포맷은 다음과 같다.

이를 입력이 D포맷(540×1920 60I)이고, 출력이 P포맷(720×1280 60P)일 경우를 예를 들어 설명한다.

우선, Y 데이타는 수직 간축부는 바이패스하고, 수평 간축부는 3:2 수평 간축부(26)를 통하여 간축되어 540×1280 60I로 변환되어 메모리(43)에 저장된다.

그리고 상기 메모리(43)에서 출력시에는 메모리 제어부(45)의 제어에 따라 비월주사 형식이 순차주사 형식으로 변환되어 출력되며, Y 데이타는 수직 3:4 보간부(29)는 거치고 수평 보간부는 바이패스 하여 최종 720×1280 60P로 출력된다.

한편, Cb 및 Cr는 각각 수직 및 수평 간축부는 바이패스되어 메모리(43)에 저장되며, 각각 3:8 수직 보간부(32),(35) 및 3:4 수평 보간부(39),(42)를 거쳐 출력된다. 그리고 이때도 역시 상기 Y 데이타와 마찬가지로 메모리 제어부(45)에 의해 메모리(43)를 통하면서 비월주사형식이 순차주사형식으로 변환되며, 각 경로는 경로 제어부(44)에 의해 제어된다.

한편, Cb, Cr의 수직 보간시에는 Y의 샘플의 위상에 맞게 보간해야하며, 보간 예를 제5도에 나타내었다. 그리고 제5도에서 네모표시는 Y 데이타이고, X 표시는 Cb, Cr 데이타이다.

그리고 제4도에서 각각 AI, BI, CI 등은 입력은 A, B, C 포맷이고, 출력은 I 포맷임을 나타내며, EP, FP 는 입력이 E, F 포맷이고 출력은 P 포맷임을 나타낸다.

한편, 제6도는 제2도의 포맷 변환 장치를 SD(Standard Definition)신호용 포맷 변환 장치에 적용한 것으로, SD 영상 포맷을 720×1280 60P나 540×1280 60I로 변환할 수 있도록 Y에 대해서는 2:3 및 8:9 수직 보간부(46),(47)를 구성하고, Cb, Cr에 대해서는 각각 1:3 및 4:9 수직 보간부(48-51)를 구성하며, Y에 대해서는 2:3, 8:9, 1:2, 1:3, 9:16, 3:8 수평 보간부(52)르 구성하고, Cb, Cr에 대해서는 각각 1:3, 4:9, 1:4, 1:6, 9:32, 3:16 수평 보간부(53),(54)를 구성한 것이며, 이때의 Y, Cb, Cr의 샘플링 비율은 4:2:0이다.

이를 입력이 480×640 60I이고, 출력이 P 포맷의 720×1280 60P일 경우를 예를 들어 설명한다.

우선, Y 데이타는 수직 및 수평 간축부는 바이패스하여 메모리(55)에 저장되며, 이때 메모리 제어부(57)의 제어에 따라 메모리(55)에서 출력시에는 480×640 60P로 출력되며, 이는 2:3 수직 보간부(46)와 1 수평 보간부(52)중 1:2 수평 보간부를 거쳐 최종 720×1280 60P의 포맷으로 출력된다.

한편, Cb 및 Cr도 역시 수직 및 수평 간축부는 바이패스되어 메모리(55)에 저장되며, 이때 메모리 제어부(57)의 제어에 따라 메모리(55)에서 출력시에는 240×320 60P로 출력된다.

그리고 메모리(55)의 출력은 각각 수직 1:3 보간부(48),(50)와 수평 보간부(53),(54) 중의 1:4 보간을 거쳐 최종 720×1280 60P의 포맷으로 출력된다.

한편, 제7도는 제2도의 포맷 변환 장치를 NTSC 신호용 포맷 변환 장치에 적용한 것으로, NTSC 영상 포맷을 720×1280 60P나 540×1920 60I로 변환할 수 있도록 Y에 대해서는 1:3 및 4:9 수직 보간부(58),(59)를 구성하고, U, V에 대해서는 각각 1:3 및 4:9 수직 보간부(60-63)를 구성하며, Y에 대해서는 2:3, 8:9, 3:5, 2:5 수평 보간부(64)를 구성하고, U, V에 대해서는 각각 1:3, 4:9, 3:10, 1:5 수평 보간부(65),(66)를 구성한 것이며, 이때의 입력 Y, U, V 데이타의 샘플링 비율은 4:2:2 이다.

그리고 상기 NTSC 신호용 포맷 변환 동작은 입력 포맷에 따른 출력 포맷의 비율에 따라 상기 HD 신호나 SD 신호용의 포맷 변환 동작과 동일하므로 그 상세 설명은 약한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 간축부와 보간부 사이에 메모리를 구성하고 메모리 제어를 통해 레이트 변환 및 인터레이싱이나 디인터레이싱 기능을 행함으로써 ASIC 구현이 용이하게 된다.

또한, 휘도 신호뿐만 아니라 컬러 신호도 동시에 고려하여 포맷 변환함으로써 메모리의 사용 및 부가적인 하드웨어의 추가를 방지할 수 있게 되며, 적은 양의 메모리를 사용하고 여러 입출력 포맷에 대하여 추가 및 삭제가 편리하여 용이하게 포맷 변환을 수행할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 입력 영상 데이타를 출력 영상 데이타의 포맷에 맞춰 수직 간축 및 수평 간축하는 수직 및 수평 간축부와, 상기 수직 및 수평 간축부의 출력이 일시 저장되는 메모리와, 상기 메모리에 저장된 데이타의 출력시 상기 출력 영상 데이타의 포맷에 맞춰 출력되도록 인터레이싱 또는 디인터레이싱 및 레이트 변환을 제어하는 메모리 제어부와, 상기 메모리의 출력을 출력 영상 데이타의 포맷으로 수직 및 수평 보간하는 수직 및 수평 보간부와, 상기 입력 영상 데이타의 포맷에 맞는 데이타 경로를 제어하는 경로 제어부로 구성됨으로 특징으로 하는 영상 포맷 변환 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수직 및 수평 간축부와 수직 및 수평 보간부는 휘도 신호 및 컬러 신호에 대하여 각각 구성됨으로 특징으로 하는 영상 포맷 변환 장치.
3. 휘도 및 컬러의 입력 영상 데이타를 출력 영사 포맷에 맞춰 수직 및 수평 간축하여 메모리에 일시 저장하고, 상기 메모리에 저장된 데이타 출력시 인터레이싱 또는 디인터레이싱 및 레이트 변환을 행하여 출력하며, 상기 메모리의 출력 데이타를 수직 및 수평 보간하여 최종 출력 영상 포맷으로 출력함을 특징으로 하는 영상 포맷 변환 방법.9
4. 제3항에 있어서, 상기 수직 및 수평 간축과 수직 및 수평 보간은 경로 제어에 의해 간축 및 보간을 행하거나 바이패스됨을 특징으로 하는 영상 포맷 변환 방법.