KR0167999B1 - The separating circuit of a brightness and chrominance signal - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 NTSC방식 휘도 및 색신호의 분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an NTSC type luminance and color signal separation device.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제2. Technical problem to be solved by the invention
메모리량을 줄이고, 연속하는 프레임간에서 움직임화소를 검출하여 프레임간 Y/C를 분리하는 모션검출방법을 구비하는 휘도 및 색신호 분리회로를 제공함에 있다.The present invention provides a luminance and color signal separation circuit having a motion detection method for reducing the amount of memory and detecting motion pixels between successive frames to separate Y / C between frames.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은 연속되는 프레임간의 모션량차이에 검출하여 상기 모션량을 소정 임계치값과 비교하여 상기 모션량이 클 때 2차원 Y/C분리를 수행하며, 상기 모션량이 작을 때 연속하는 프레임간의 C신호를 이용하여 Y/C분리를 수행한다.The present invention detects the difference in the motion amount between successive frames and compares the motion amount with a predetermined threshold value to perform two-dimensional Y / C separation when the motion amount is large. Y / C separation is performed.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 와이드텔레비전, 고품위텔레비젼 등 영상신호 수신기 등에 광범위하게 이용될 수 있다.The present invention can be widely used in video signal receivers such as wide televisions and high-definition televisions.
Description
제1도는 종래의 Y/C분리회로의 블럭구성도.1 is a block diagram of a conventional Y / C separation circuit.
제2도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 Y/C분리회로의 블록구성도.Figure 2 is a block diagram of a Y / C separation circuit according to an embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모션검출방법의 일례를 도시한 상태도.3 is a state diagram showing an example of a motion detection method according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 휘도 및 색신호의 분리장치에 관한 것으로서, 특히 연속되는 프레임간의 모션량 차이에 의해 복합 영상신호로부터 휘도(Luminance, 이하 Y라고 함)신호 및 색(Chrominance, 이하 C라고 함)신호를 분리하는 휘도 및 색신호 분리회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for separating luminance and color signals, and in particular, separating luminance (hereinafter referred to as Y) signals and chromaticity (hereinafter referred to as C) signals from a composite video signal by differences in the amount of motion between successive frames. It relates to a luminance and color signal separation circuit.
일반적으로 칼라 텔레비젼의 송신방식 중 NTSC방식의 특징을 4.2MHz 대역을 갖는 휘도신호와, 3.58MHz를 중심주파수로 하는 색신호의 다중화된 복합영상신호를 전송함에 있다. 따라서 상기 복합영상신호의 수신단에서는 상기 휘도신호와 색신호를 적절한 방법으로 분리하여야하며, 본 발명은 상술한 NTSC방식 복합영상신호로부터의 휘도 및 색신호 분리회로에 특히 관계된다.In general, the NTSC system is characterized by transmitting a luminance signal having a 4.2 MHz band and a multiplexed composite video signal of a color signal having a center frequency of 3.58 MHz. Therefore, at the receiving end of the composite video signal, the luminance signal and the color signal must be separated in an appropriate manner, and the present invention is particularly related to the luminance and color signal separation circuit from the NTSC system composite video signal.
제1도는 종래 Y/C분리회로의 블록구성도로서, 1992년 8월 IEEE Transaction on Consumer Electronics, Vol. 38, No. 3, A NEW MOTION-ADAPTIVE VIDEO PROCESSING SYSTEM FOR TV RECIEVERS AND VCRS 에서 상세히 개시되고 있다.Figure 1 is a block diagram of a conventional Y / C separation circuit, August 1992 IEEE Transaction on Consumer Electronics, Vol. 38, no. 3, A NEW MOTION-ADAPTIVE VIDEO PROCESSING SYSTEM FOR TV RECIEVERS AND VCRS.
상기 종래 Y/C분리회로를 간략히 설명하면, 상기 종래 Y/C분리회로는 4fsc NTSC 신호를 복조하여 기저대역으로 변환하고, 기저대역의 4fsc신호를 서브샘플링을 통하여 fsc신호로 변환하며, fsc기저대역신호에서 인접하는 연속 프레임간의 모션차량을 구해서 Y 모션량과 C 모션량을 비교해서 모션이 있다고 판정되면 프레임간 Y/C분리를 수행하며, 모션이 없다고 판정되면 2차원 Y/C분리를 수행하여 화질향상을 이룬다. 따라서 상술한 종래 회로는 4fsc NTSC신호를 복조하여 기저대역신호로 변환시킨 후 fsc 샘플링하므로, 프레임간 Y/C분리에 사용되는 메모리량이 작아진다는 장점이 있다.Briefly describing the conventional Y / C separation circuit, the conventional Y / C separation circuit demodulates a 4fsc NTSC signal into a baseband, converts a baseband 4fsc signal into an fsc signal through subsampling, and based on a fsc basis. If the motion difference between adjacent frames is obtained from the band signal, and Y motion amount and C motion amount are judged to have motion, Y / C separation is performed between frames, and if there is no motion, 2D Y / C separation is performed. To improve image quality. Therefore, the above-described conventional circuit demodulates a 4fsc NTSC signal, converts it into a baseband signal, and then performs fsc sampling, thereby reducing the amount of memory used for Y / C separation between frames.
그러나 상술한 종래 Y/C분리회로는 모션량(Y모션량, C모션량)에 따른 모션검출방법이 복잡하며, 이전 프레임의 모션량을 고려하므로 정확한 Y/C분리가 어렵다는 문제점이 있었다.However, the conventional Y / C separation circuit described above has a problem that the motion detection method according to the motion amount (Y motion amount, C motion amount) is complicated, and the accurate Y / C separation is difficult because the motion amount of the previous frame is considered.
따라서 본 발명의 목적은 이전 프레임에서 움직임화소를 검출하여 프레임간 Y/C를 분리하는 휘도 및 색신호 분리회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a luminance and color signal separation circuit for detecting moving pixels in a previous frame and separating Y / C between frames.
본 발명의 다른 목적은 메모리량을 줄이고, 연속하는 프레임간에서 움직임화소를 검출하여 프레임간 Y/C를 분리하는 모션검출방법을 구비하는 휘도 및 색신호 분리회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a luminance and color signal separation circuit having a motion detection method for reducing the amount of memory and detecting motion pixels between successive frames to separate Y / C between frames.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 NTSC방식 휘도 및 색신호 분리회로에 있어서, 4fsc NTSC신호를 입력받아 기저대역의 4fsc NTSC신호로 복조출력하는 복조수단과, 상기 복조수단의 출력신호를 서브샘플링하여 fsc신호로 출력하는 서브 샘플링수단과, 상기 4fsc NTSC신호를 입력받아 Y성분을 저역필터링하여 fsc Y신호를 출력하는 저역필터링수단과, 상기 서브샘플링수단의 출력신호와 상기 저역필터링수단의 출력신호를 입력받으며, 상기 서브셈플링수단의 출력신호로부터 상기 저역필터링수단의 출력신호를 감산하여 출력하는 제1감산수단과, 상기 제1연산수단의 출력신호를 입력받이 1프레임 지연하여, 각각 현재 및 이전 프레임에서의 상기 제1연산수단의 출력신호를 간직하는 프레임 지연수단과, 상기 프레임 지연수단에 간직된 현재 및 이전 프레임에서의 상기 제1연산수단의 출력신호를 서로 비교하여 움직임화소를 검출하고 상기 움직임화소의 모션량을 출력하는 모션량 검출수단과, 소정 임계치값을 구비하며, 상기 모션량과 상기 임계치값을 비교하여 그 비교값을 출력하는 임계치 비교수단과, 상기 비교값에 대응하여 상기 움직임화소와 대응하는 현재화소간의 프레임 콤브 필터링을 수행하고 필터링출력신호를 보간 및 복조하여 4fsc C2신호를 생성출력하며, 상기 4fsc NTSC신호로부터 상기 4fsc C2신호를 감산하여 4fsc Y2신호를 출력하는 움직임 추정 Y/C분리수단과, 상기 비교값에 대응하여 상기 4fsc NTSC신호를 입력받아 라인상관을 이용하여 4fsc C1신호를 분리출력하며, 상기 4fsc NTSC신호로부터 상기 4fsc C1신호를 감산하여 4fsc Y1신호와 상기 4fsc C1신호를 출력하는 2차원 Y/C분리수단으로 구성한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a demodulation means for demodulating and outputting a 4fsc NTSC signal to a baseband 4fsc NTSC signal in an NTSC luminance and color signal separation circuit, and subsampling an output signal of the demodulation means. a subsampling means for outputting an fsc signal, a lowpass filtering means for outputting an fsc Y signal by lowpass filtering the Y component by receiving the 4fsc NTSC signal, an output signal of the subsampling means and an output signal of the lowpass filtering means A first subtraction means for subtracting the output signal of the low pass filtering means from the output signal of the subsampling means, and delaying the output signal of the first calculation means by one frame, respectively, the current and the previous Frame delay means for retaining the output signal of the first calculation means in a frame, and for the current and previous frames retained in the frame delay means. A motion amount detecting means for detecting a motion pixel by comparing the output signals of the first calculating means with each other and outputting a motion amount of the motion pixel, and a predetermined threshold value, comparing the motion amount with the threshold value A threshold comparison means for outputting the comparison value, frame comb filtering between the motion pixel and the current pixel corresponding to the comparison value, interpolating and demodulating a filtering output signal, and generating and outputting a 4fsc C2 signal; A motion estimation Y / C separation means for subtracting the 4fsc C2 signal from the NTSC signal to output a 4fsc Y2 signal, and receiving the 4fsc NTSC signal corresponding to the comparison value to separate and output the 4fsc C1 signal using line correlation And 2d Y / C separation means for outputting the 4fsc Y1 signal and the 4fsc C1 signal by subtracting the 4fsc C1 signal from the 4fsc NTSC signal.
이하 본 발명의 바람직한 구성 및 동작의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 Y/C분리회로의 블록구성도로서, 복조기(110;demodulator)는 4fsc NTSC신호를 입력받아 기저대역의 4fsc NTSC신호로 복조출력한다.2 is a block diagram of a Y / C separation circuit according to an exemplary embodiment of the present invention. The demodulator 110 receives a 4fsc NTSC signal and demodulates the baseband 4fsc NTSC signal.
서브샘플러(120;sub sampler)는 상기 기저대역의 4fsc NTSC신호를 서브샘플링하여 fsc신호를 출력한다.The subsampler 120 subsamples the baseband 4fsc NTSC signal and outputs an fsc signal.
LPF(130;Low Pass Filter)는 4fsc NTSC신호를 저역필터링하여 Y성분을 저역필터링하여 2.5MHz의 fsc YL신호를 생성출력한다.The low pass filter (LPF 130) low-pass filters the 4fsc NTSC signal to low-pass filter the Y component to generate and output a 2.5 MHz fsc YL signal.
제1감산기(140)는 상기 서브샘플러(120)의 출력신호로부터 상기 fsc YL신호를 감산하여 fsc C성분신호를 출력한다.The first subtractor 140 subtracts the fsc YL signal from the output signal of the subsampler 120 and outputs an fsc C component signal.
1프레임 지연기(150)는 프레임 메모리(frame memory)로서 입력신호를 1프레임 지연하여 각각 현재 및 이전 프레임에서의 fsc C성분신호를 간직한다.The one frame delay unit 150 is a frame memory, which delays the input signal by one frame to hold the fsc C component signals in the current and previous frames, respectively.
C모션검출기(160;C motion detector)는 상기 1프레임 지연기(150)에 간직된 이전 및 현재 프레임에서의 fsc C성분신호를 비교하여 움직임 화소에 따른 C모션량을 출력한다.The C motion detector 160 compares the fsc C component signals in the previous and current frames stored in the one frame delay unit 150 and outputs the amount of C motion corresponding to the motion pixels.
임계치비교기(170)는 소정 임계치값을 구비하며, 상기 C모션량과 상기 임계치값을 비교하여 그 비교값을 출력한다.The threshold comparator 170 has a predetermined threshold value, and compares the C motion amount with the threshold value and outputs the comparison value.
2차원 Y/C분리기(180;2 dimentional Y/C separator)는 상기 비교값에 대응하여 상기 4fsc NTSC신호를 입력받아 라인상관을 이용하여 4fsc Y신호와 4fsc C신호로 분리하고 4fsc C신호(C2)를 출력한다.A 2D Y / C separator (180) receives the 4fsc NTSC signal corresponding to the comparison value, separates the 4fsc Y signal and the 4fsc C signal using line correlation, and uses the 4fsc C signal (C2). )
제2감산기(190)는 상기 4fsc NTSC신호로부터 상기 4fsc C신호를 감산하여 4fsc Y신호(Y1)를 출력한다.The second subtractor 190 subtracts the 4fsc C signal from the 4fsc NTSC signal and outputs a 4fsc Y signal Y1.
1프레임콤브필터(200;frame comb filter)는 상기 비교값에 대응하여 상기 C모션검출기에서 검출된 움직임화소와 이에 대응하는 현재 프레임화소간의 프레임 콤브 필터링을 수행하여 fsc C신호를 생성출력한다.The frame comb filter 200 generates and outputs an fsc C signal by performing frame comb filtering between the motion pixel detected by the C motion detector and the current frame pixel corresponding thereto in response to the comparison value.
보간기(210;interpolator)는 상기 1프레임콤브필터(200)로부터 입력되는 fsc C신호를 보간하여 4fsc C 샘플링신호로 출력한다.An interpolator 210 interpolates the fsc C signal input from the 1 frame comb filter 200 and outputs the 4 fsc C sampling signal.
변조기(220;modulator)는 상기 4fsc C 샘플링신호를 입력받아 4fsc C신호(C1)로 변조출력한다.A modulator 220 receives the 4fsc C sampling signal and modulates the 4fsc C signal C1.
제3감산기(230)는 변조기(230)으로부터 상기 4fsc C신호를 입력받으며, 상기 4fsc NTSC신호로부터 상기 4fsc C신호를 감산하여 4fsc Y신호(Y2)를 출력한다.The third subtractor 230 receives the 4fsc C signal from the modulator 230, subtracts the 4fsc C signal from the 4fsc NTSC signal, and outputs a 4fsc Y signal Y2.
제3도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모션검출방법을 나타내는 상태도이다.3 is a state diagram showing a motion detection method according to a preferred embodiment of the present invention.
이하 상술한 제2도의 구성 및 제3∼4도를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 살펴본다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the configuration of FIG. 2 and FIGS. 3 to 4.
외부로부터 입력되는 4fsc NTSC신호는 각각 제2감산기(190), 2차원 Y/C분리기(180), 복조기(110), LPF(130) 및 제3감산기(230)으로 입력된다.The 4fsc NTSC signal input from the outside is input to the second subtractor 190, the two-dimensional Y / C separator 180, the demodulator 110, the LPF 130, and the third subtractor 230, respectively.
먼저 복조기(110)는 4fsc NTSC신호(Y+C)를 입력받아 기저대역신호로 복조하여 출력한다. 서브샘플러(120)는 상기 복조기(110)의 복조출력신호를 입력받아 서브샘플링하여 fsc신호(Y+C)를 출력한다. LPF(130)는 상기 4fsc NTSC신호를 입력받아 Y성분(luminance)을 저역필터링하여 2.5MHz대의 fsc YL신호를 생성출력한다. 따라서 제1감산기(140)는 상기 서브샘플러(120)의 fsc NTSC신호(Y+C)로부터 상기 LPF(130)의 fsc YL신호를 감산하여 fsc C신호를 출력한다. 이후 1프레임 지연기(150)는 상기 fsc C신호를 입력받아 1프레임 지연하여 이전 및 현재 프레임의 fsc C신호를 간직하며, C모션검출기(160)는 상기 1프레임 지연기(150)에 간직된 이전 및 현재 프레임에서의 fsc C신호를 비교하여 움직임 화소에 따른 C모션량을 출력한다.First, the demodulator 110 receives the 4fsc NTSC signal (Y + C) and demodulates the baseband signal to output it. The subsampler 120 receives the demodulation output signal of the demodulator 110 and subsamples it to output an fsc signal (Y + C). The LPF 130 receives the 4fsc NTSC signal and low-pass filters the Y component to generate and output a 2.5 MHz fsc YL signal. Accordingly, the first subtractor 140 subtracts the fsc YL signal of the LPF 130 from the fsc NTSC signal Y + C of the subsampler 120 and outputs an fsc C signal. Thereafter, the one frame delay unit 150 receives the fsc C signal and delays one frame to hold the fsc C signal of the previous and current frames, and the C motion detector 160 is stored in the one frame delay unit 150. The fsc C signal of the previous and current frame is compared to output the C motion amount according to the moving pixel.
이하 상술한 C모션검출기(160)에서의 모션량검출과정을 첨부된 제3도 및 제4도의 상태도를 참조하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, the process of detecting the motion amount in the C motion detector 160 will be described in detail with reference to the attached state diagrams of FIGS. 3 and 4.
먼저 모션검출은 제3도의 fsc NTSC신호의 Y와 C의 배열에서 t프레임과 t-1프레임의 Y의 위상이 반전이되는 화소만이 추정 가능한 화소로 보고 3단계로 움직임을 검출한다. 그러므로 1단계에서 이전 프레임중에서 첫 번째로 1번군에 있는 화소들과의 MSE(Mean Square Error)를 구하여 가장 작은 에러를 가지는 화소로 이동한다. 이후 2단계에서 상기 1번군내의 가장 작은 에러를 가지는 화소를 포함하는 2번군에서 다시 상술한 1단계의 계산과정을 수행하여 가장 작은 에러를 가지는 화소로 이동한다. 마지막으로 3단계에서 상기 2번군내의 가장 작은 에러를 가지는 화소를 포함하는 3번군에서 다시 상술한 1단계의 계산과정을 수행하여 가장 작은 에러를 가지는 화소를 구하여 움직임 화소로 검출한다.First, motion detection detects motion in three steps by considering only pixels whose phases of Y in t frames and t-1 frames are inverted in the arrangement of Y and C of the fsc NTSC signal of FIG. 3. Therefore, in step 1, MSE (Mean Square Error) with the pixels in the first group of the previous frame is obtained first and moved to the pixel having the smallest error. Subsequently, in step 2, the second step including the pixel having the smallest error in the first group is performed again, and the process of step 1 is performed again to move to the pixel having the smallest error. Finally, in step 3, the third step including the pixel having the smallest error in the second group is performed again, and the pixel having the smallest error is obtained and detected as the motion pixel.
이후 임계치비교기(170)는 상기 움직임화소의 MSE값과 임계치값을 비교하여 그 비교결과를 출력한다.Thereafter, the threshold comparator 170 compares the MSE value and the threshold value of the motion pixel and outputs the comparison result.
따라서 2차원 Y/C분리기(180)은 상기 임계치비교기(170)의 비교결과를 입력받아, 상기 움직임화소의 MSE값이 상기 임계치값보다 큰 비교결과에 응답하여, 상기 4fsc NTSC신호를 입력받아 라인상관을 이용하여 4fsc Y신호와 4fsc C신호로 분리하고 4fsc C신호(C2)를 출력한다. 이후 제2감산기(190)는 상기 4fsc NTSC신호로부터 상기 4fsc C신호를 감산하여 4fsc Y신호(Y1)를 출력한다.Therefore, the 2D Y / C separator 180 receives the comparison result of the threshold comparator 170, and receives the 4fsc NTSC signal in response to the comparison result in which the MSE value of the moving pixel is larger than the threshold value. The correlation is separated into a 4fsc Y signal and a 4fsc C signal, and a 4fsc C signal C2 is output. Thereafter, the second subtractor 190 subtracts the 4fsc C signal from the 4fsc NTSC signal and outputs a 4fsc Y signal Y1.
그러나 상기 움직임화소의 MSE값이 상기 임계치값보다 작음이 비교되면, 상기 1프레임 콤브 필터(200)은 움직임 화소와 현재 화소간의 프레임 콤브 필터링을 수행하여 Y/C분리를 행하여 fsc C신호를 출력한다. 이후 보간기(210;interpolator)는 상기 1프레임콤브필터(200)로부터 입력되는 fsc C신호를 4샘플링 보간하여 4fsc C 샘플링신호로 출력하며, 변조기(220)는 상기 4fsc C 샘플링신호를 입력받아 4fsc C신호(C1)로 변조출력한다. 따라서 제3감산기(230)는 변조기(230)으로부터 입력된 4fsc C신호를 상기 4fsc NTSC신호로부터 감산하여 4fsc Y신호(Y2)를 출력한다.However, when the MSE value of the motion pixel is smaller than the threshold value, the one-frame comb filter 200 performs frame comb filtering between the motion pixel and the current pixel, and performs Y / C separation to output the fsc C signal. . Thereafter, an interpolator 210 interpolates the fsc C signal input from the 1 frame comb filter 200 into 4fsc C sampling signals and outputs the 4fsc C sampling signal, and the modulator 220 receives 4fsc C sampling signals. Modulated output is performed with the C signal C1. Accordingly, the third subtractor 230 subtracts the 4fsc C signal input from the modulator 230 from the 4fsc NTSC signal to output the 4fsc Y signal Y2.
따라서 상술한 바와 같이 본 발명은 소정(12×16 영역)의 움직임이 있는 화소를 움직임 화소로 추정하여 정확한 Y/C분리를 행하며, 9×9영역 밖의 화소는 2차원 Y/C분리를 행하므로 정확한 Y/C분리를 수행하는 장점이 있다.Therefore, as described above, the present invention performs accurate Y / C separation by estimating a pixel having a predetermined (12 × 16 area) of motion as a moving pixel, and performs a two-dimensional Y / C separation of pixels outside the 9 × 9 area. This has the advantage of performing accurate Y / C separation.
또한 본 발명은 텔레비젼수신기의 와이드화에 따른 휘도 및 색도신호의 간섭에 의한 크로스-칼라(cross-color), 크로스-휘도(cross-luminance)의 상대적 화질열화특성이 증폭됨을 감안할 때 더욱 선명한 화질을 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides a clearer picture quality in view of the amplification of the cross-color and cross-luminance relative image quality deterioration characteristics due to interference of luminance and chroma signal due to widening of the TV receiver. Can provide.
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