KR0170682B1 - 영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기 - Google Patents

영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영앙신호처리장치에 있어서 부호화집음 감쇄기에 관한 것으로서, 복호화된 영상신호에서 필드 단위로 계산된 복잡도로부터 양자화 스텝사이즈를 예측하는 양자화 스텝사이즈 예측부와, 필드 단위의 양자화 스텝사이즈를 예측하는 동안 보호화된 영상신호를 1필드분지연시키는 제1메모리와, 예측된 양자화 스텝사이즈에 의해 산출된 잡음을 제거할 수 잇는 필터계수를 산출하여 제1메모리에서 출력되는 영상신호에 대하여 수평방향 필터링을 수행하는 수평방향필터와, 수평방향 필터링이 완료된 영상신호를 수직방향 필터링 처리에 맞는 데이터순서로 출력하는 제2메모리와, 수평방향 필터링을 수행하는 동안 양자화 스텝사이즈를 저장하는 제3메모리와, 제3메모리에 저장된 양자화 스텝사이즈에 의해 산출된 잡음을 제거할 수 있는 필터계수를 산출하여 제2메모리에서 출력되는 영상신호에 대하여 수직방향 필터링을 수행하는 수직방향필터와, 수평방향 및 수직방향 필터링된 영상신호를 NTSC 비월 주사방향으로 출력하는 제4메모리로 구성된다. 따라서, 필드 단위로 처리함으로써 필터링시 소요되는 메모리의 양을 줄일 수 있다.

Description

영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기
제1도는 영상신호처리장치에 있어서 종래의 부호화잡음 감쇄기를 나타낸 블록도.
제2도는 영상신호처리장치에 있어서 본 발명에 의한 부호화잡음 감쇄기를 나타낸 블록도.
제3도는 5 탭 필터를 나타낸 도면.
제4도는 매크로블럭의 구조를 나타낸 도면.
제5도는 수평방향필터의 데이터 처리순서를 나타낸 도면.
제6도는 수직방향필터의 데이터 처리순서를 나타낸 도면.
본 발명은 영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기에 관한 것으로서, 특히 영상의 복잡도를 이용하여 수평방향 및 수직방향에 대하여 저역통과필터링을 수행할 때 필드 단위로 처리하기 위한 부호화잡음 감쇄기에 관한 것이다.
통상적으로 디지털 영상신호를 전송하거나 저장매체에 기록할 경우, 데이터량을 줄이기 위하여 부호화를 수행한다. 부호화시, 이산여현변환(DCT)과 같은 직교변환을 많이 이용하는데, 이러한 경우 고주파 영역에 대해서 양자화 스텝사이즈를 크게하여 부호화하기 때문에 잡음이 많이 발생한다. 이러한 부호화 잡음을 제거하기 위하여 저역통과 필터링을 수행하는데, 영상 특성에 따라 필터링하기 위하여 복잡도를 계산할 경우 많은 양의 메모리를 필요로 한다.
제1도는 영상신호처리장치에 있어서 종래의 부호화잡음 감쇄기를 나타낸 블록도로서, 양자화 스텝사이즈 예측부(11), 수평방향 필터(13)와 수직방향 필터(15)로 구성된다.
구성에 따른 동작을 살펴보면, 우선 양자화 스텝사이즈는 영상의 복잡도에 따라 결정되는데 즉, 복잡도가 클수록 양자화 스텝사이즈를 크게하여 부호화하는데 양자화 스텝사이즈가 클수록 복호화 후에 잡음이 많이 발생한다. 따라서 양자화 스텝사이즈는 잡음이 어느 정도 발생할 것인지를 예측하는 중요한 척도가 된다.
1프레임마다 매크로블럭의 분산과 양자화 스텝사이즈 등 영상의 특성을 구하여, 이 영상을 부호화했을 때 양자화 스텝사이즈와 양자화로 인한 잡음을 예측하고, 부호화된 영상을 예측된 잡음의 크기에 따라 결정되는 필터계수를 이용하여 필터링한다. 2차원 필터링처리는 다음 (1)식에서와 같이 수평방향에 대하여 필터링을 수행한 수, 수직방향에 대하여 필터링을 수행한다.
여기서, s(i,j)는 필터링된 영상, d(i,j)는 복호화된 영상, hv는 수직방향필터, hh는 수평방향필터를 각각 나타낸다.
한편, 수평방향과 수직방향에 대한 필터링은 다음과 같은 방법으로 처리한다.
먼저, 양자화 스텝사이즈 예측부(11)에서는 현재 프레임에 대하여 매크로블럭 단위의 분산을 구한 후, 1프레임내에서 그 분산값들의 평균을 구하여 해당 프레임의 복잡도로 결정한다. 한편, 부호화시의 프레임 단위 양자화 스텝사이즈(Δ0)를 다음 (2)식에서와 같이 예측한다.
여기서, F는 프레임 분산, P는 비트레이트를 각각 나타낸다.
(2)식에서 구한 프레임 단위의 양자화 스텝사이즈(Δ0)를 이용하여 다음 (3)식에서와 같이 프레임 복잡도에 대한 매크로블럭의 상대 복잡도(Cr)를 구하여 양자화 스텝사이즈 예측값으로 사용한다.
여기서, F는 프레임 복잡도, M은 매크로블럭 복잡도를 각각 나타낸다.
한편, 수평방향 필터(13)와 수직방향 필터(15)에서는 복호화된 영상의 블록(8pels×8pels)내의 데이터 d(i,j)(여기서, i=0,1,..,7,j=0,1,..,7)에 대해서 (i,j)위치에 있는 화소를 필터링하기 위해서 제3도에 도시된 5탭(tap) 윈도우안에 있는 다섯 화소들을 이용하여 탭 중앙에 있는 화소의 평균(d)과 분산 (σ2d(i,j))을 다음 (4)식과, (5)식에 의해 구한다.
이때, 필터 탭 중앙에 있는 화소의 분산을 구하기 위해서 양옆에 있는 두 개씩의 화소를 이용할 경우, 그 두 개씩의 화소가 이웃 블록의 화소일 경우에는 그 데이터를 그대로 사용하고, 프레임의 경계를 벗어날 경우에는 프레임 경계안에 있는 화소를 반복해서 사용한다. 블록내에서 각 화소들의 분산 (σ2d(i,j))의 평균값인 평균분산(σ2avg)와 최대분산 (σ2max)을 구한다.
한편, 블록내 최대분산 (σ2max)과 양자화 스텝사이즈(Qs)로부터 블록 평균 잡음 (σ2bn)을 구한다. 블록 평균 잡음 (σ2bn)은 매크로블럭의 양자화 스텝사이즈(Qs)와 하나의 블록안에 얼마나 큰 복잡도를 갖는 화소가 있는가에 따라 정해진다. 하나의 블록내의 각 화소마다 잡음 예측치를 다음(6)식과 같이 구한다. 이때 블록 경계부분은 잡음이 크다.
한편, 필터링은 다음 (7)식에 의해 수행한다.
여기서, s(i,j)는 필터링된 화소를 나타낸다.
상기와 같은 방법으로 필터링을 수행할 경우, 1 프레임을 필터링하려면 복잡도를 구해 양자화 스텝사이즈를 예측하는 동안 그 프레임을 지연시키기 위하여 하나의 메모리를 필요로 하고, 제5도와 제6도에 도시된 바와 같이 수평방향필터와 수직방향필터가 서로 다른 데이터 처리 순서를 가지고 있기 때문에 수평방향의 필터링이 끝난 후, 수직방향의 필터링시 요구되는 데이터 처리순서에 맞게 데이터를 보내주기 위해서 다른 하나의 메모리를 별도로 필요로 한다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 영상신호처리장치에 있어서, 영상의 복잡도를 이용하여 수평방향 및 수직방향에 대하여 저역통과필터링을 수행할 때 필드 단위로 처리하기 위한 부호화잡음 감쇄기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 영상신호처리장치에 있어서 본 발령에 의한 부호화잡음 감쇄기는 복호화된 영상신호에서 필드 단위로 계산된 복잡도를 근거로하여 필드 단위의 양자화 스텝사이즈를 예측하는 양자화 스텝사이즈 예측부; 상기 양자화 스텝사이즈 예측부에서 필드 단위의 양자화 스텝사이즈를 예측하는 동안 상기 복호화된 영상신호를 1필드분지연시키는 제1메로리; 상기 양자화 스텝사이즈 예측부에서 예측된 양자화 스텝사이즈에 의해 산출된 잡음을 제거할 수 있는 필터계수를 산출하여 상기 제1메모리에서 필드 단위로 출력되는 영상신호에 대하여 소정의 데이터 처리순서로 수평방향 필터링을 수행하는 수평방향필터; 상기 수평방향필터에서 수평방향 필터링이 완료된 영상신호를 일시적으로 저장한 후, 수직방향 필터링 처리에 맞는 데이터순서로 출력하는 제2메모리; 상기 수평방향필터에서 수평방향 필터링을 수행하는 동안 상기 양자화 스텝사이즈 예측부에서 예측한 양자화 스텝사이즈를 저장하는 제3메로리; 상기 제3메모리에 저장된 양자화 스텝사이에 의해 산출된 잡음을 제거할 수 있는 필터계수를 산출하여 상기 제2메모리에서 필드 단위로 출력되는 영상신호에 대하여 소정의 데이터 처리순서로 수직방향 필터링을 수행하는 수직방향필터; 및 수평방향 및 수직방향 필터링처리된 영상신호를 일시적으로 저장한후, NTSC의 비월(interlace)주사방향으로 출력하는 제4메모리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러면 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 영상신호 처리장치에 있어서 본 발명에 의한 부호화잡음 감쇄기를 나타낸 블록도로서, 양자화 스텝사이즈 예측부(21), 제1메모리(22), 수평방향필터(23), 제2메모리(24), 제3메모리(25), 수직방향필터(26), 제4메모리(27)와, 색신호 지연부(28)로 구성된다.
제2도의 구성에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다.
복호화기에서 영상신호는 필드 단위로 1라인씩 출력되기 때문에 프레임 단위로 복잡도를 구하는 것보다 필드 단위로 복잡도를 구하게 되면 메모리양과 데이터가 지연되는 시간을 1/2로 줄일 수 있다.
제2도에 있어서, 양자화 스텝사이즈 예측부(21)에서는 제1도의 양자화 스텝사이즈(11)에서 설명한 바와 같이 복호화되 영상신호에서 필드 단위로 복잡도를 계산하여 이를 근거로 필드 단위의 양자화 스텝사이즈를 예측한다.
제1메모리(22)에서는 양자화 스텝사이즈 예측부(21)에서 1필드분의 영상신호에 대하여 양자화 스텝사이즈를 예측하는 동안 영상신로를 1필드에 해당하는 시간동안 지연시킨다. 여기서, 제1메모리(22)는 제1 및 제2뱅크(BANKO, BANK1)로 이루어져 있고, 제1뱅크가 현재필드 영상신호에 대한 기입동작을 수행하는 동안 제2뱅크는 이전필드 영상신호에 대한 독출동작을 수행하고, 제1뱅크는 현재필드 영상신호에 대한 독출동작을 수행하는 동안 제2뱅크는 이후필드 영상신호에 대한 기입동작을 수행하는 동작을 반복한다.
수평방향필터(23)에서는 양자화 스텝사이즈 예측부(21)에서 예측된 양자화 스텝사이즈로 수평방향에 대한 잡음의 양을 예측하고, 예측된 잡음을 제거할 수 있는 필터계수를 산출하여 제1메모리(22)에서 출력되는 1필드분의 영상신호에 대하여 제5도에 도시된 바와 같은 데이터 처리순서로 수평방향 필터링을 수행한다.
제2메모리(24)는 수평방향필터(23)에서 수평방향 필터링이 완료된 1필드분의 영상신호를 수직방향 필터링 처리에 맞는 데이터순서로 바꾸어 주기 위한 메모리이다. 수평방향필터(23)와 수직방향필터(26)는 모두 한 슬라이스씩 순서대로 처리하는데 하나의 슬라이스에서 제4도와 같은 구조의 매크로블럭을 처리할때 수평방향필터(23)에서는 제5도에서와 같이 첫 번째 매크로블럭의 블록 0,1,2,3의 순서로 처리하고, 수직방향필터(26)에서는 블록 0,2,1,3의 순서로 처리한다. 수직방향 필터링처리시, 매크로블럭의 위와 아래 경계에 있는 화소를 처리하기 위해서는 위와 아래로 인접한 매크로블럭의 2라인씩을 이용하기 위해 제1내지 제4뱅크(BANKO, BANK1, BANK2, BANK3)가 사용된다. 여기서 각 뱅크는 1슬라이스 단위의 크기를 갖는데, 하나의 뱅크가 기입동작을 수행할 때 나머지 세 개의 뱅크는 독출동작을 수행한다.
제3메모리(25)는 수평방향필터(23)에서 수평방향 필터링을 수행하는 동안 양자화 스텝사이즈 예측부(21)에서 예측한 양자화 스텝사이즈를 저장한 후, 수직방향 필터(26)에 공급한다.
수직방향필터(26)에서는 제3메모리(25)에 저장된 양자화 스텝사이즈로 수직방향에 대한 잡음의 양을 예측하고, 예측된 잡음을 제거할 수 있는 필터계수를 산출하여 제2메모리(24)에서 출력되는 1필드분의 영상신호에 대하여 제6도에 도시된 바와 같은 데이터 처리순서로 수직방향 필터링을 수행한다.
제4메모리(27)는 수평방향 및 수직방향 필터링처리된 영상신호를 저장한 후, NTSC 비월 주사방향으로 출력되도록 한다. 수평방향필터(23)와 수직방향필터(26)는 매크로블럭 단위로 필터링처리를 수행하기 때문에 필터링처리가 끝난 후 스크린에 디스플레이하기 위해서는 NTSC 비월 주사방향으로 데이터가 출력되도록 해야 한다.
한편, 색신호 지연부(28)에서는 부호화잡음 감쇄기에서 콤포넌트(component)영상신호 중 휘도신호만을 처리하기 때문에 휘도신호가 수평방향 및 수직방향 필터링처리되는 동안 색신호를 지연시킨다.
상술한 바아 같이 영상신호처리장치에 있어서 본 발명에 의한 부호화잡음 감쇄기에서는 영상의 복잡도를 이용하여 수평방향 및 수직방향에 대하여 저역통과필터링을 수행할 때 필드 단위로 처리함으로써 필터링시 소요되는 메모리의 양을 줄일 수 있도록 함으로써, 하드웨어를 간소화한 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 복호화된 영상신호에서 필드 단위로 계산된 복잡도를 근거로하여 필드 단위의 양자화 스텝사이즈를 예측하는 양자화 스텝사이즈 예측부; 양자화 스텝사이즈 예측에서 필드 단위의 양자화 스텝사이즈를 예측하는 동안 상기 복호화된 영상신호를 1필드분 지연시키는 제1메모리; 상기 양자화 스텝사이즈 예측부에서 예측된 양자화 스텝사이즈에 의해 산출된 잡음을 제거할 수 있는 필터계수를 산출하여 상기 제1메모리에서 필드 단위로 출력되는 영상신호에 대하여 소정의 데이터 처리순서로 수평방향 필터링을 수행하는 수평방향필터; 상기 수평방향필터에서 수평방향 필터링이 완료된 영상신호를 일시적으로 저장한 후, 수직방향 필터링 처리에 맞는 데이터순서로 출력하는 제2메모리; 상기 수평방향필터에서 수평방향 필터링을 수행하는 동안 상기 양자화 스텝사이즈 예측부에서 예측한 양자화 스텝사이즈를 저장하는 제3메모리; 상기 제3메모리에 저장된 양자화 스텝사이즈에 의해 산출된 잡음을 제거할 수 있는 필터계수를 산출하여 상기 제2메모리에서 필드 단위로 출력되는 영상신호에 대하여 소정의 데이터 처리순서로 수직방향 필터링을 수행하는 수직방향필터; 및 수평방향 및 수직방향 필터링처리된 영상신호를 일시적으로 저장한후, NTSC 비월 주사방향으로 출력하는 제4메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부호화잡음 감쇄기에서는 콤포넌트 영상신호 중 휘도신호에 대하여 처리하는 것을 특징으로 하는 영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1메모리는 제1뱅크와 제2뱅크로 이루어지며, 상기 제1뱅크가 현재필드 영상신호에 대한 기입동작을 수행하는 동안 상기 제2뱅크는 이전필드 영상신호에 대한 독출동작을 수행하고, 상기 제1뱅크가 현재필드 영상신호에 대한 독출동작을 수행하는 동안 상기 제2뱅크는 이후필드 영상신호에 대한 기입동작을 수행하는 동작을 반복함을 특징으로 하는 영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2메모리는 각각 1슬라이스 단위의 크기를 갖는 제1내지 제4뱅크로 이루어지며, 하나의 뱅크가 기입동작을 수행할 때 나머지 세 개의 뱅크는 독출동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상신호처리장치에 있어서 부호화잡음 감쇄기.
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