KR100219176B1 - 영상데이타의 스케일링방법 및 장치 - Google Patents

영상데이타의 스케일링방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

영상압축을 하기 이전에 영상데이타를 다른 포맷으로 변환하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 화상전화기 등을 이용한 영상데이타의 전송에 있어서, 영상압축 국제표준안을 이용하여 데이타를 압축하기 이전에 영상신호를 다운 스케일링할 때, 수평방향으로 다운 스케일링 된 데이타를 메모리에 저장하는 구간 사이 사이의 공백구간을 수직스케일링 등을 처리하는 시간으로 활용함으로써 영상데이타를 실시간으로 처리할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

영상데이타의 스케일링방법 및 장치
본 발명은 영상을 압축하기 이전에 입력되는 영상데이타를 일정포맷(Format)으로 스케일링(scaling)하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
비데오카메라 등으로부터 입력되는 영상데이타를 국제전기통신연합(ITU-T)권고 H.261 등의 국제표준안을 이용해 압축하기 위해서는 한 프레임(Frame)을 구성하는 라인의 수와 1라인 당 픽셀의 수를 공통중간포맷(Common Intermediate Format; CIF), 1/4공통중간포맷(Quarter Common Intermediate Format; QCIF)등의 약속된 포맷(Format)으로 스케일링(scaling) 하여야 한다. H.261은 주로 화상전화기 등을 통한 화상통신에 이용되는 영상압축 표준안이다. H.261에서 요구하는 포맷(Format)은 공통중간포맷으로써 352픽셀 × 288 라인의 포맷(Format)이다. NTSC방식의 비데오카메라 등으로부터 입력되는 640픽셀 × 525라인 포맷(Format)의 영상데이타를 공통중간포맷으로 스케일링(scaling) 하기위해 먼저, 입력되는 신호를 휘도신호(Y)와 색차신호(Cr,Cb)로 분리하고 각각의 신호들에 대해 스케일링(scaling)한다. 수평방향의 640픽셀을 352픽셀로 만들기 위해 11/20(=352/640)의 비율로 다운스케일링(horizontal down scaling)을 수행한다. 다운스케일링 방법은 입력되는 20개씩의 픽셀들에서 두 픽셀간의 평균을 구하여 11개씩의 픽셀을 만든다. 이러한 다운스케일링 기술은 이 분야에 관련한 당업자에게는 통상적인 것이므로 구체적인 설명은 생략한다. 수평방향으로 다운스케일링된 데이타는 일단 메모리에 저장되고, 프레임 단위의 수평다운스케일링이 끝나면 메모리로부터 저장된 데이타를 읽어내어 수직방향으로의 다운스케일링을 수행한다.
하지만, 이와같이 종래에는 프레임단위의 수평다운스케일링이 끝난다음 수직다운스케일링을 수행하므로 전체적인 처리시간이 길어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 유효한 수평스케일링된 데이타들 사이의 무효구간 동안 수직스케일링을 수행하므로 영상데이타를 실시간으로 처리할 수 있는 스케일링방법 및 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상데이타의 스케일링(scaling)장치를 나타낸 구성도,
도 2는 도 1장치의 각 구성에 대한 입/출력 타이밍도,
도 3은 메모리부에 데이타들이 저장되는 배열을 나타낸 메모리맵(Map).
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 수평 스케일링(scaling)부 12 : 버퍼(Buffer)
13 : 메모리(Memory)부 14 : 어드레스(Address)발생부
15 : 입출력 제어부 16 : 메모리 인터페이스(Interface)부
17 : 수직 스케일링(scaling)부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상데이타의 스케일링방법은, 입력되는 영상신호를 수평방향으로 다운 스케일링하여 출력하는 단계, 출력된 데이타들을 라이트인에이블(Write Enable)신호 및 어드레스신호에 따라 저장하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한, 수평스케일링된 데이타들을 저장하는 구간들 사이의 공백구간에 라이트인에이블(Write Enable)신호 및 어드레스신호에 따라 소정의 픽셀단위로 데이타들을 독출하는 단계, 독출한 데이타들을 수직방향으로 다운 스케일링하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 영상데이타의 스케일링장치는, 입력되는 영상신호를 수평 방향으로 다운스케일링하고 출력하는 수평스케일링부, 출력된 데이타들을 입출력제어부의 라이트인에이블(Write Enable)신호 및 어드레스발생부의 어드레스신호에 따라 저장하는 메모리부, 및 메모리부에서 독출된 데이타들을 수직 스케일링하는 수직스케일링부를 구비한다. 본 발명은 또한 수평스케일링부, 메모리부, 및 수직스케일링부 사이에서, 입/출력되는 데이타들의 전송속도를 조절 해주는 버퍼를 구비한다. 또한 본 발명은 수평스케일링된 데이타들이 메모리부에 저장될 어드레스 및 소정의 픽셀단위로 메모리부에서 독출될 데이타들의 어드레스를 발생하는 어드레스발생부를 구비한다. 그리고 본 발명은 수평 스케일링된 신호들이 메모리부에 저장되는 구간들 사이의 공백구간에 데이타들이 독출될 수 있도록 데이타들의 입출력을 제어하는 입출력제어부를 구비한다. 또한, 본 발명은 어드레스발생부와 입출력제어부를 메모리부에 연결하는 메모리인터페이스부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 영상데이타의 스케일링(scaling)장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 수평스케일링부(11)의 출력단은 버퍼(12)를 통해 메모리부(13)로 연결되어 수평스케일링부(11)에서 스케일링된 영상데이타들이 메모리부(13)에 저장된다. 그리고, 메모리부(13)에서 출력된 데이타들은 버퍼(12)를 통해 버퍼(12)와 연결된 수직스케일링부(17)로 전송된다. 어드레스발생부(14)와 입출력제어부(15)는 메모리인터페이스부(16)를 통해, 메모리부(13)에 입/출력되는 데이타들에 대한 어드레스 지정 및 입/출력 제어를 한다.
도 2는 입/출력 되는 신호에 대한 타이밍도이고, 도 3은 메모리부에 데이타들이 저장되는 배열을 나타낸 메모리맵(Map)이다.
비데오카메라 등의 피사체 촬영장치나 비데오 재생장치로부터 복합 아나로그 영상신호가 입력되어 휘도신호와 색차신호로 분리되면, 각각의 신호에 대해 다운 스케일링(scaling)을 한다. 도 1에 도시한 휘도신호에 대한 다운 스케일링을 예로 설명한다. 수평스케일링부(11)는 도 2a에 나타낸 픽셀클럭신호에 동기하여 도 2b에 나타낸 휘도신호를 입력받아 11/20의 비율로 다운 스케일링하여 현 시점에 입력된 데이타와 바로 전 클럭에 입력된 데이타의 평균값을 출력한다. 수평스케일링부(11)의 출력신호(도 2c)는 버퍼(12)를 통해 메모리부(13)로 전송된다.
입출력제어부(15)는 동일한 픽셀클럭신호(도 2a)에 동기하여 라이트인에이블(Write Enable)신호(도 2d) 및 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)를 발생하여 메모리인터페이스부(16)를 통해 메모리부(13)에 인가한다. 라이트레퍼런스(Write Reference)신호(도 2f)는 입출력제어부(15)에 내부적으로 존재하며 NTSC방식의 수평주사주기를 그 주기로 하여 주사의 귀선구간을 제외한 유효구간동안만 라이트인에이블(Write Enable)신호(도 2d)가 출력 되도록 한다. 도 2d에 도시된 바와같이, 라이트인에이블(Write Enable)신호(도 2d)는 라이트레퍼런스(Write Reference)신호(도 2f)가 인가되는 동안 352클럭(Y'0부터Y'351까지)을 '하이(HIGH)'로 출력하여, 수평스케일링부(11)에서 스케일링된 데이타가 출력될 때에만 메모리부(13)에 저장 되도록 데이타입력을 제어한다. 따라서 한 주기의 라이트레퍼런스(Write Reference)신호(도 2f)구간동안, 도 3의 메모리맵에 도시된 바와같이 Y'0부터Y'351까지의 1개 주사선에 해당하는 데이타가 메모리부(13)에 저장된다. 리드레퍼런스(Read Reference)신호(도 2h) 또한 입출력제어부(15)에 내부적으로 존재하며, 그 주기는 라이트레퍼런스(Write Reference)신호(도 2g(도 2f)를 시간축상에서 축소한 도면))주기의 4배이고 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)의 출력을 제어한다. 따라서 리드레퍼런스(Read Reference)신호(도 2h)는 도 3에 나타낸 바와 같이 라이트레퍼런스(Write Reference)신호(도 2f)가 네 번 인가되어 4행 352열의 데이타들이 메모리부(13)에 저장될 때마다 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)를 메모리부(13)에 인가하여 데이타들이 독출되도록 데이타의 출력을 제어한다. 여기서 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)는 라이트인에이블(Write Enable)신호(도 2d)와 반대위상 이므로 1라인 수평주사구간에 288픽셀클럭(총640픽셀클럭 - 라이트인에이블(Write Enable)신호의 '하이(HIGH)'구간352픽셀클럭)에 해당하는 시간동안 '하이(HIGH)'를 유지한다. 입출력제어부(15)는 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)가 수평주사의 귀선구간에도 '하이(HIGH)'를 유지하므로 귀선구간을 포함해서 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)가 '하이(HIGH)'를 유지하는 시간이 총 352픽셀클럭이 될 때까지 리드레퍼런스(Read Reference)신호(도 2h)를 인가한다. 따라서 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)는 리드레퍼런스(Read Reference)신호(도 2h)가 인가되는 구간에 메모리부(13)로부터 데이타들의 독출이 352번 실행되도록 데이타의 출력을 제어한다. 어드레스발생부(14)는 수평스케일링부(11) 및 입출력제어부(15)에 인가된 픽셀클럭신호와 동일한 클럭신호에 동기하여 메모리부(13)에 저장될 데이타들의 어드레스 및 메모리부(13)로부터 독출될 데이타들의 어드레스를 발생한다. 어드레스발생부(14)는 먼저, 수평스케일링부(11)에서 출력된 데이타들이 라이트인에이블(Write Enable)신호(도 2d)에 따라 메모리부(13)에 저장될 때, 도 3의 메모리맵에 나타낸 바와 같이 Y'0에서Y'351까지,Y'352에서Y'703까지,Y'704에서Y'1055까지의 순서대로 저장되도록 어드레스를 메모리부(13)에 인가한다. 또한, 어드레스발생부(14)는 메모리부(13)에 저장된 데이타들이 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)에 따라 독출될 때, 도 3의 메모리맵에 나타낸 바와 같이 열방향 으로 Y'0, Y'352, Y'704, Y'1056의 4픽셀, Y'1, Y'353, Y'705, Y'1057의 4픽셀의 순서로 한 클럭의 리드인에이블(Read Enable)신호(도 2e)구간에 4픽셀단위의 데이타들이 독출 되도록 어드레스를 메모리부(13)에 인가한다. 메모리부(13)에서 독출된 데이타들은 버퍼(12)를 통해 수직스케일링부(17)로 전송된다. 수직스케일링부(17)는 메모리부(13)에서 독출된 데이타들을 입력받아 수직스케일링을 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 화상전화기 등을 통한 영상데이타의 전송에 있어서, 영상압축 국제표준안을 이용하여 데이타를 압축하기 이전에 다운 스케일링할 때 영상데이타를 보다 실시간에 가깝게 처리할 수 있는 새로운 방안을 제공한다.

Claims (10)

  1. 영상데이타의 스케일링방법에 있어서,
    (1) 영상데이타와 클럭을 입력받아 수평방향으로 다운 스케일링하는 단계;
    (2) 상기 클럭을 입력받아 어드레스를 발생하는 단계;
    (3) 상기 클럭을 입력받아 상기 수평다운스케일링한 데이타의 출력구간동안 라이트인에이블신호를 출력하고, 그 이외의 구간동안 리드인에이블(Read Enable)신호를 출력하는 단계;
    (4) 상기 수평다운스케일링한 데이타를, 상기 라이트인에이블신호가 인가되는 동안 상기 발생하는 어드레스에 해당하는 위치에 저장하고, 상기 리드인에이블신호가 인가되는 동안 상기 발생하는 어드레스에 해당하는 위치에서 데이타를 독출하는 단계; 및
    (5) 상기 독출한 수평다운스케일링한 데이타를 수직방향으로 다운스케일링하는 단계를 포함하는 영상데이타의 스케일링방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 (3)단계의 라이트인에이블신호는 입력되는 영상데이타의 수평주사구간중 귀선구간을 제외한 구간에만 출력됨을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 리드인에이블신호는 저장된 영상데이타들이 일정개의 라인(수평주사선)단위로 독출 되도록 데이타의 출력을 제어함을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 (4)단계는 수평스케일링된 데이타들을 독출하는 순서에 있어서, 일정개의 라인을 단위로 하여 각 라인의 동일 열에 위치한 데이타들을 1열부터 352열까지의 순서로 독출함을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링방법.
  5. 영상데이타의 스케일링장치에 있어서,
    입력되는 영상신호를 수평 방향으로 다운스케일링하고 출력하는 수평스케일링부;
    상기 출력된 데이타들을 라이트인에이블신호 및 어드레스신호에 따라 저장하는 메모리부;
    메모리부에서 독출된 데이타들을 수직 스케일링하는 수직스케일링부;
    수평스케일링부, 메모리부, 및 수직스케일링부 사이에서, 입/출력되는 데이타들의 전송속도를 조절 해주는 버퍼;
    수평스케일링된 데이타들이 메모리부에 저장될 어드레스 및 메모리부에서 독출될 데이타들의 어드레스를 발생하는 어드레스발생부;
    수평 스케일링된 데이타들이 메모리부에 저장되는 구간들 사이의 공백구간에 데이타들이 독출될 수 있도록 데이타들의 입출력을 제어하는 입출력제어부; 및
    어드레스발생부와 입출력제어부를 메모리부에 연결하는 메모리인터페이스부를 포함하는 영상데이타의 스케일링장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 입출력제어부는 입력되는 영상데이타의 수평주사구간중 귀선구간을 제외한 구간에만 라이트인에이블신호를 출력함을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 입출력제어부는 메모리부에 일정일정라인(주사선)의 데이타가 저장될 때 마다 리드인에이블신호를 메모리부에 인가함을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 입출력제어부는 리드인에이블신호를 메모리부에 인가할 때 리드인에이블신호의 제 1신호구간의 합이 총 352픽셀클럭이 될 때까지 인가함을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링장치.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 어드레스발생부는 메모리부로부터 데이타들을 독출하는 순서에 있어서, 일정개의 라인을 단위로 하여 각 라인의 동일 열에 위치한 데이타들이 1열부터 352열까지의 순서로 독출되도록 어드레스를 발생함을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링장치.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 어드레스발생부는 라이트인에이블신호가 제 1신호일 때 1픽셀클럭에 1열단위로 독출하되, 상위 라인부터 독출 되도록 어드레스를 발생함을 특징으로 하는 영상데이타의 스케일링장치.
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