KR100227776B1 - Image format transform filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MPEG4 시스템에서 영상의 형식을 변환하기 위하여 사용하는 디지털 필터링 장치에 관한 것으로, 종래의 데시메이션 필터와는 달리 두 개의 쉬프트로 표현되는 필터를 제시함으로써, 향상된 성능을 지니면서 적은 수의 자원으로 구현이 가능하여 VLSI설계에 응용할 경우 비용절감의 효과를 얻을 수 있는 영상 형식 변환 필터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a digital filtering device used to convert the format of an image in an MPEG4 system. Unlike the conventional decimation filter, the present invention provides a filter represented by two shifts, thereby reducing the number of resources with improved performance. The present invention relates to a video format conversion filtering device that can be implemented in a VLSI design, which can reduce the cost.

Description

영상 형식 변환 필터링 장치Video format conversion filtering device

본 발명은 영상 형식 변환 필터링 장치에 관한 것으로, 특히 MPEG4(Motion Picture Experts Group 4)시스템에서 영상의 형식을 변환하기 위하여 사용되는 디지털 필터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a picture format conversion filtering device, and more particularly, to a digital filtering device used for converting a picture format in a Motion Picture Experts Group 4 (MPEG4) system.

전세계적으로 존재하는 표준화된 영상 형식들은 많다. 그중 MPEG4는 입력되는 영상 형식에 크게 제한을 두지 않으므로 디지털 신호처리를 위한 영상 형식간의 변환이 필요하다. 이를 위해 보간(interpolation)/데시메이션(Decimation)기법이 사용되는데, 디지털 필터의 사용은 필수적이다. 디지털 필터를 하드웨어적으로 구현하는데 있어 핵심이 되는 부분은 필터 계수와 입력되는 화소 데이터의 곱셈인데, 이에 사용되는 곱셈기는 다수의 덧셈기, 뺄셈기 그리고 쉬프트로 구성된다.There are many standardized image formats that exist worldwide. Among them, MPEG4 does not place a significant limitation on the input video format, so it is necessary to convert between video formats for digital signal processing. For this purpose, interpolation / decimation techniques are used, and the use of digital filters is essential. The key part of the digital filter implementation is the multiplication of the filter coefficient and the input pixel data. The multiplier used is composed of multiple adders, subtractors and shifts.

상기 MPEG4에서 다루고자 하는 입력 영상의 형식을 제한이 없다. 그러나 호환 문제 등을 고려하여 다음과 같은 몇가지 형식을 표준으로 권고하고 있다(MPEG 96년도 Tampere 회의 문서번호 N1277, MPEG-4 Video Verification Model 3.0 참조).There is no limitation on the format of the input video to be dealt with in the MPEG4. However, due to compatibility issues, several formats are recommended as standard (see MPEG 96 Tampere Conference Document No. N1277, MPEG-4 Video Verification Model 3.0).

1. ITU-R 형식 : 휘도 신호 크기 720480 또는 7205761.ITU-R format: luminance signal size 720 480 or 720 576

색도 신호 크기 360240 또는 360244Chromaticity Signal Size 360 240 or 360 244

2. CIF형식 : 휘도 신호 크기 352288, 색도 신호 크기 1761442. CIF format: luminance signal size 352 288, chromatic signal size 176 144

3. QCIF 형식 : 휘도 신호 크기 176144, 색도 신호 크기 88723.QCIF format: luminance signal size 176 144, chromatic signal size 88 72

4. SQCIF 형식 : 휘도 신호 크기 12896, 색도 신호 크기 64484. SQCIF format: luminance signal size 128 96, chromatic signal size 64 48

상기와 같은 영상 형식들간의 변환은 디지털 신호처리 과정에서 샘플 수를 바꾸는 보간/데시메이션 기법에 의해 이루어진다. 그리고 이를 위해서 가장 기본적으로 필요한 것은 각 변환 방법에 따라 적절한 디지털 필터의 사용이다. 이미 MPEG 95년도 달라스(Dallas)회의에 하기의 표 1과 같은 필터들을 사용한 연구 결과가 발표되었다(MPEG 95년도 달라스 회의 문서번호 MPEG95/0332).The conversion between the image formats is performed by an interpolation / decimation technique that changes the number of samples in the digital signal processing. The most basic need for this is the use of an appropriate digital filter for each conversion method. Already at the MPEG 95 Dallas Conference, findings using filters such as Table 1 have been published (MPEG 95 Dallas Conference Document No. MPEG95 / 0332).

상기의 표 1에서 A의 경우 필터 탭(Filter Tap)이 5, 11, 11 및 5이고 디바이저(Divisor)가 32라는 것은 필터 계수가 5/32, 11/32 및 5/32라는 것을 의미한다. 그리고 팩터(Factor)가 1/2 및 3/5 라는 것은 각각 2:1 및 5:3 디시메이션을 의미한다. 즉, 200라인을 100라인으로, 500라인을 300라인으로 감소시키는 것이다. 따라서 상기 표 1의 A, B, C, D, E 및 F는 다음의 예에서 보는 바와 같은 영상 형식의 변환을 위하여 사용된다.In Table 1, in the case of A, the filter taps of 5, 11, 11, and 5 and the divisor of 32 means that the filter coefficients are 5/32, 11/32, and 5/32. . Factor 1/2 and 3/5 mean 2: 1 and 5: 3 decimation respectively. That is, 200 lines are reduced to 100 lines and 500 lines are reduced to 300 lines. Therefore, A, B, C, D, E and F of Table 1 are used for the conversion of the image format as shown in the following example.

1. ITU-R 601에서 CIF/SIF로의 변환1. Conversion from ITU-R 601 to CIF / SIF

가. 휘도 신호의 경우end. In case of luminance signal

720240 - B352240 - D352288720 240-B 352 240-D 352 288

704288 - B352288704 288-B 352 288

나. 색도 신호의 경우I. For chroma signal

352240 - B176240 - D176288 - A176144352 240-B 176 240-D 176 288-A 176 144

352288 - B176288 - A176144352 288-B 176 288-A 176 144

2. ITU-R 601에서 QCIF로의 변환2. Conversion from ITU-R 601 to QCIF

가. 휘도 신호의 경우end. In case of luminance signal

720240 - C176240 - E176144720 240-C 176 240-E 176 144

704288 - C176288 - B176144704 288-C 176 288-B 176 144

나. 색도 신호의 경우I. For chroma signal

352240 - C88240 - E88144 - A8872352 240-C 88 240-E 88 144-A 88 72

352288 - C88288 - E88144 - A8872352 288-C 88 288-E 88 144-A 88 72

여기서 예를 들어 88240 - E88144 는 88240크기의 영상이 상기의 표 1의 E라는 필터를 통과하므로써 88144크기의 영상이 얻어진다는 것을 의미한다. MPEG2의 경우에도 이러한 영상 형식 변환에 몇가지 필터를 제시하였다. 그중 영상의 크기를 반으로 줄이기 위한 2:1 데시메이션에 하기의 표 2와 같은 필터를 제시하였다(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11/NO400, MPEG2 Test Model 5 참조).Where for example 88 240-E 88 144 is 88 The 240-sized image is passed through the filter named E in Table 1 above. 144 images are obtained. In the case of MPEG2, some filters are proposed to convert these video formats. Among them, the filter shown in Table 2 below was presented in a 2: 1 decimation to reduce the size of the image in half (see ISO / IEC JTC1 / SC29 / WG11 / NO400, MPEG2 Test Model 5).

디지털 영상 데이터는 그 양이 매우 크기 때문에 일정한 시간에 처리하기가 매우 어렵다. 또한 이를 하드웨어로 구현하는 과정도 다른 분야에 비해 복잡한 편이다. 그러므로 영상 데이터 처리용 장치에 포함되는 각 구성 요소들은 낮은 복잡도와 빠른 속도를 가져야 한다.Digital image data is very difficult to process at a given time because its amount is very large. Also, the process of implementing it in hardware is more complicated than other fields. Therefore, each component included in the apparatus for processing image data should have low complexity and high speed.

따라서 본 발명은 각 탭이 두 개 이내의 쉬프트와 한 개 이하의 덧셈기로 이루어지도록 함으로써 상기 표 1의 5:3 데시메이션 필터 E와 상기 표 2의 2:1데시메이션 필터보다 성능이 우수하고 하드웨어적으로 구현이 간단한 영상 형식 변환 필터링 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention provides better performance and hardware than the 5: 3 decimation filter E of Table 1 and the 2: 1 decimation filter of Table 2 by allowing each tap to be composed of two shifts or less than one adder. It is an object of the present invention to provide a video format conversion filtering device that is simple to implement.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 MPEG Work Group의 필터를 하드웨어로 구성할 경우 제1, 제2 및 제3 탭은 2개의 쉬프트와 1개의 덧셈기로 구성되고, 그리고 제4탭은 1개의 쉬프트로 구성되며, MPEG Work Group의 필터를 하드웨어로 구현할 경우 각 탭 별로 총 20개의 쉬프트와 9개의 덧셈기로 구성된 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, when the filter of the MPEG Work Group is configured by hardware, the first, second and third taps are composed of two shifts and one adder, and the fourth tap is one shift. If the filter of MPEG Work Group is implemented in hardware, it is characterized by a total of 20 shifts and 9 adders for each tap.

제1도는 영상 형식 변환 필터를 하드웨어로 구현하기 위한 필터의 구성도.1 is a block diagram of a filter for implementing a video format conversion filter in hardware.

제2도는 기존의 MPEG Work Group의 필터를 구현하기 위한 필터 탭의 구성도.2 is a block diagram of a filter tab for implementing a filter of an existing MPEG Work Group.

제3도는 본 발명에 따른 필터의 탭을 구현한 구성도.3 is a block diagram implementing a tap of the filter according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 곱셈기 201, 201, 203, 301 및 302 : 쉬프트100: multipliers 201, 201, 203, 301 and 302: shift

204, 205 및 303 : 덧셈기204, 205, and 303: adder

이하, 첨부된 표 및 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying table and drawings will be described in detail the present invention.

디지털 필터를 하드웨어적으로 구현하는데 있어 핵심이 되는 부분은 필터 계수와 입력의 곱셈인데, 이에 사용되는 곱셈기는 다수의 덧셈기 또는 뺄셈기로 이루어진다. 예를 들어 상기 표 2의 2:1 데시메이션 필터의 h3과 어떤 영상 입력을 곱하는 경우 29/256은 0.00011101이므로 4비트, 5비트, 6비트 및 8비트 쉬프트시킨 입력 값들을 모두 더하는 하드웨어가 필요하다. 여기서 상기 하드웨어를 조금 더 간단하게 구성하기 위하여는 캐노닉 사인 다지트(Canonic Signed Digit)표현이 사용된다. 그러나 29/256은 2-3+2-6-2-8이므로 계수와 입력의 곱셈을 위해서는 입력을 3 비트, 6비트 및 8비트 쉬프트시키고 이들을 더하고 빼는 장치가 필요하다.A key part of implementing a digital filter in hardware is the multiplication of filter coefficients and inputs. The multiplier used is composed of multiple adders or subtractors. For example, when h3 of the 2: 1 decimation filter of Table 2 is multiplied with a certain image input, 29/256 is 0.00011101, so hardware that adds all the 4-bit, 5-bit, 6-bit, and 8-bit shifted input values is required. . In this case, Canonic Signed Digit expression is used to configure the hardware more simply. However, since 29/256 is 2-3 + 2-6-2-8, multiplying the coefficients and inputs requires a device that shifts the inputs by 3, 6, and 8 bits, and adds and subtracts them.

제1도는 영상 형식 변환 필터를 하드웨어로 구현하기 위한 필터의 구조도로서, transposed형태의 FIR(Finite impulse response)필터를 도시한 것이다.FIG. 1 is a structural diagram of a filter for implementing an image format conversion filter in hardware, and illustrates a finite impulse response (FIR) filter in a transposed form.

상기 표 2의 필터와 같이 필터와 같이 필터 탭의 수가 7개이면 곱셈기(100)가 7개 필요하다. 여기서 상기 곱셈기(100)가 2-3+3-6-2-8와 입력을 곱하는 것이라고 할 경우 이를 더 자세히 살펴보면 제2도에 도시된 바와 같이 세 개의 쉬프트와 두 개의 덧셈기로 구성된다. 상기 세 개의 쉬프트(201, 202 및 203)는 각 입력을 3, 6 및 8비트 쉬프트시키며 상기 두 개의 덧셈기(204 및 205)는 이 결과들을 더하거나 빼는 역할을 하므로 결국 상기 제1도의 곱셈기(100)의 역할을 한다.As in the filter of Table 2, if the number of filter taps is seven, as in the filter, seven multipliers 100 are required. Here, when the multiplier 100 multiplies 2-3 + 3-6-2-8 by the input, it is composed of three shifts and two adders, as shown in FIG. 2. The three shifts 201, 202, and 203 shift each input by 3, 6, and 8 bits, and the two adders 204 and 205 serve to add or subtract these results, thus multiplying the multiplier 100 of FIG. Plays a role.

전체적으로 필요한 하드웨어 장치의 복잡도를 알아보기 위하여 상기 표 2의 각 계수를 캐노닉 사인 디지트로 표현하면 하기의 표 3과 같은데, 영상 처리에 필요한 필터는 각 표에서 보듯이 선형 위상 필터이므로 필터 탭수가 (2L+1)개라 할 때 하드웨어적 구현에 필요한 실제 곱셈기의 수는 (L+1)개가 된다.In order to determine the complexity of the hardware device as a whole, each coefficient of Table 2 is represented by a canonical sine digit as shown in Table 3 below. Since the filters required for image processing are linear phase filters as shown in each table, the number of filter taps ( For 2L + 1), the actual number of multipliers required for the hardware implementation is (L + 1).

즉, 상기 표 3의 경우 h0, h1, h2 및 h3 네 개의 곱셈기가 필요하다. 그리고 상기 표 3에서 보는 바와 같이 h0, h1 및 h3은 각각 상기 제2도와 같이 세 개의 쉬프트(201, 202 및 203)와 두 개의 덧셈기(204 및 205)로 이루어지므로 필터계수와 입력의 곱셈에 필요한 총 하드웨어적 제원의 수는 쉬프트 9개와 덧셈기 6개이다.That is, in Table 3, four multipliers of h0, h1, h2, and h3 are required. As shown in Table 3, h0, h1, and h3 are composed of three shifts 201, 202, and 203 and two adders 204 and 205, respectively, as shown in FIG. The total number of hardware specifications is 9 shifts and 6 adders.

마찬가지로 MPEG4에서 사용되는 상기 표 1의 필터 E의 복잡도를 알아보기 위하여 각 계수를 사인 디지트 형태로 나타내면 하기의 표 4와 같다.Similarly, in order to determine the complexity of the filter E of Table 1 used in MPEG4, each coefficient is represented in sine digit form as shown in Table 4 below.

상기 표 4의 상기 디지트 표현으로부터 MPEG4 5:3 데시메이션 필터에는 29개의 쉬프트와 18개의 덧셈기가 필요함을 알 수 있다.From the digit representation of Table 4, it can be seen that the MPEG4 5: 3 decimation filter requires 29 shifts and 18 adders.

본 발명에서는 상기 표 3 및 표 4에 나타난 기존의 필터와는 달리 각 계수가 두 개만의 쉬프트로 표현되는 필터를 제시함으로써 하드웨어적인 복잡도를 감소시킴은 물론이고 수행 속도도 빠르게 하고자 한다.In the present invention, unlike the conventional filter shown in Tables 3 and 4, by presenting a filter in which each coefficient is represented by only two shifts, the hardware complexity is reduced and the performance speed is also increased.

물론 필터 성능은 기존의 필터와 거의 같거나 경우에 따라 더 좋은 성능을 갖는다는 것을 실험을 통하여 확인하였다. 여기서 하기의 표 5 및 표 6은 본 발명에서 제시하는 필터로서 상기 표 3 및 표 4에 나타난 종래의 2:1 및 5:3 데시메이션 필터를 대체할 수 있다. 이를 비교를 위하여 각 표에 기존의 계수도 함께 나타내었다.Of course, it was confirmed through experiments that the filter performance is almost the same as the existing filter or in some cases better performance. Here, Tables 5 and 6 below can replace the conventional 2: 1 and 5: 3 decimation filters shown in Tables 3 and 4 as the filters of the present invention. For comparison, the existing coefficients are also shown in each table.

상기의 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 기존의 MPEG2 Work Group에서 제시한 필터를 하드웨어로 구현할 경우 각 텝 별로 3개, 0개, 3개, 3개의 총 9개의 쉬프트와, 2개, 0개, 2개, 2개의 총 6개의 덧셈기가 필요한데 비해 본 발명의 필터는 각 텝 별로 1개, 2개, 2개, 2개의 총 7개의 쉬프트와, 0개, 1개, 1개, 1개의 총 3개의 덧셈기만 필요하다.As can be seen in Table 5 above, when the filter proposed by the existing MPEG2 Work Group is implemented in hardware, a total of three shifts, three shifts, three shifts, three shifts, two shifts, zero shifts, The filter of the present invention requires 1, 2, 2, 2 total 7 shifts, 0, 1, 1, 1 total 3 Only adders are needed.

이와 유사하게 표 6에서 볼 수 있듯이, 기존의 MPEG2 Work Group에서 제시한 필터를 하드웨어로 구현할 경우 각 텝 별로 2개, 2개, 2개, 3개, 2개, 2개, 4개, 3개, 3개, 3개, 3개의 총 29개의 쉬프트와, 1개, 1개, 1개, 2개, 1개, 1개, 3개, 2개, 2개, 2개, 2개의 총 18개의 덧셈기가 필요한데 비해 본 발명의 필터는 각 텝 별로 2개, 2개, 2개, 1개, 1개, 2개, 2개, 2개, 2개, 2개, 2개의 총 20개의 쉬프트와, 1개, 1개, 1개, 0개, 0개, 1개, 1개, 1개, 1개, 1개, 1개의 총 9개의 덧셈기만 필요하다.Similarly, as shown in Table 6, in the hardware implementation of the filter proposed by the existing MPEG2 Work Group, two, two, two, three, two, two, four, three, three taps for each tap. Total of 29 shifts, 3, 3, 3, 18, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 3, 2, 2, 2, 2 While an adder is required, the filter of the present invention includes 20 shifts of 2, 2, 2, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, and 2 for each tap, Only 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1 total adders are needed.

본 발명의 의미는, 첫째로 두 종류의 필터를 하드웨어로 구현할 경우 전체적으로 필요한 쉬프트와 덧셈기의 수를 상기와 같이 줄임으로써 하드웨어 복잡도를 낮추고 따라서 전력소모의 감소와 칩면적 감소에 따른 제조비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.The meaning of the present invention is that, firstly, when implementing two types of filters in hardware, the number of shifts and adders required as a whole is reduced as described above, thereby lowering the hardware complexity and thus reducing the manufacturing cost by reducing power consumption and chip area. Can be obtained.

둘째로, 기존 방법에서 1개, 2개 또는 3개의 덧셈기로 텝 연산이 이루어지던 것을 본 발명의 필터에서는 0개 또는 1개의 덧셈기로 모든 텝 연산이 이루어지므로 연산 지연시간을 크게 단축하여 연산 능력을 크게 향상 시켰다. 참고로, 지연시간은 가장 긴 지연시간을 초래하는 회로 경로에 의해 결정되는데 표 5의 기존 필터는 최대 2개의 덧셈기를 경유하고, 표 6의 경우는 최대 3개의 덧셈기를 경유하는데 본 발명의 필터는 각 필터 모두 1개의 덧셈기로 연산이 가능함으로 지연시간이 짧아지게 된다.Secondly, since the tap operation is performed with one, two or three adders in the conventional method, all the tap operations are performed with zero or one adder in the filter of the present invention, which greatly reduces the computation delay time. Significantly improved. For reference, the delay time is determined by the circuit path leading to the longest delay time. The existing filter of Table 5 passes through up to two adders, and in Table 6, through up to three adders. Each filter can be computed with one adder, resulting in shorter delay times.

즉, 본 발명의 필터는 제3도에 도시된 바와 같이 두 개의 쉬프트 (301 및 302)와 한 개의 덧셈기(303)로 하드웨어적 구현이 가능하기 때문에 상기 제2도에 도시된 기존의 필터보다 간단하다. 또한 덧셈에 필요한 지연 시간도 짧기 때문에 더 빠른 계산이 수행된다는 장점도 있다. 즉, 상기 제2도의 경우 두 단의 덧셈(204 및 205)이 수행되기까지 다음 입력을 받아들일 수 없었으나, 상기 제3도의 경우 덧셈이 한 단계(303)로 이루어지므로 빨리 수행된다.That is, the filter of the present invention is simpler than the conventional filter shown in FIG. 2 because hardware can be implemented by two shifters 301 and 302 and one adder 303 as shown in FIG. Do. It also has the advantage that faster calculations are performed because the delay time required for addition is also short. That is, in the case of FIG. 2, the next input cannot be accepted until the two stages of additions 204 and 205 are performed. However, in the case of FIG. 3, the addition is performed in one step 303.

여기서 본 발명에 따른 필터가 이와 같이 하드웨어적 비용이나 계산 속도면에서 유리하면서도 MPEG Work Group에서 제시한 필터보다 성능이 더 우수함을 보이기 위하여 몇가지 실험을 수행하였다. 우선 상기 표 5의 2:1 데시메이션 필터의 경우 Lena, Mobile and Calendar라는 JPEG, MPEG Work Group에서 표준으로 사용하는 영상을 MPEG Work Group의 필터와 발명된 필터 각각 이용하여 가로 및 세로를 반으로 감소시키고 그 크기의 표준 영상과 비교하였다. 그 결과는 하기의 표 7과 같이 본 발명에 따른 필터를 이용하는 경우 PSNR이 더 좋은 것으로 나타났다. 5:3 데시메이션의 경우 어떤 영상을 3/5로 감소시킨 크기의 표준 영상이 없으므로 이는 하기의 [식1]과 같은 정현파를 상기 표 6에 나타낸 각 필터로 통과시키고 이의 원신호라 할 수 있는 하기 식 2의 정현파와 비교하여 오차를 계산하므로써 간접적으로 성능이 비교된다.Here, some experiments were performed to show that the filter according to the present invention is superior in performance in terms of hardware cost and computational speed, but better than the filter proposed by the MPEG Work Group. First, in the case of the 2: 1 decimation filter of Table 5, the image used as the standard in the JPEG and MPEG Work Groups such as Lena, Mobile and Calendar is reduced by half using the MPEG Work Group filter and the invented filter, respectively. And compared with standard images of that size. The results show that PSNR is better when using the filter according to the present invention as shown in Table 7 below. In the case of 5: 3 decimation, there is no standard image of which size is reduced to 3/5. This means that a sine wave as shown in [Equation 1] is passed through each filter shown in Table 6, and it can be called its original signal. The performance is indirectly compared by calculating the error compared to the sine wave of the following Equation 2.

몇가지 w에 대한 실험 결과는 하기의 표 8과 같이 나타나는데, MPEG4 Work Group의 필터와 본 발명에 다른 필터의 성능은 거의 비슷한 것으로 나타났다.Experimental results for several w are shown in Table 8 below, the performance of the filter of the MPEG4 Work Group and other filters in the present invention was found to be almost the same.

디지털 필터의 작동 원리는 일련의 필터 계수와 입력의 곱셈으로 이루어진다. 그리고 하드웨어적 구현에 있어 곱셈기는 덧셈기와 뺄셈기 그리고 쉬프트들로 구성된다. 이때 영상 처리에 필요한 필터는 선형 위상 필터이며, 필터 탭수가 (2L+1)개인 경우 하드웨어적 구현에 필요한 곱셈기의 수는 (L+1)개가 된다. 즉, 상기 표 3의 경우 h0, h1, h2 및 h3 네 개의 곱셈기가 필요하다. 그리고 표 3에서 보는 바와 같이 h0, h1 및 h3은 각각 상기 제2도에 도시된 바와 같이 세 개의 쉬프트(201, 202 및 203)와 두 개의 덧셈기(204 및 205)로 이루어진다. 그러므로 필터 계수와 입력의 곱셈에 필요한 총 하드웨어적인 제원의 수는 쉬프트 9개와 덧셈기 6개이다. 같은 방법으로 표 4의 사인 디지트 표현으로부터 MPEG4 5:3 데시메이션 필터에는 29개의 쉬프트와 18개의 덧셈기가 필요함을 알 수 있다.The working principle of a digital filter consists of a series of filter coefficients and the input multiplication. And in the hardware implementation, the multiplier consists of adders, subtractors and shifts. At this time, the filter required for image processing is a linear phase filter, and when the number of filter taps is (2L + 1), the number of multipliers required for hardware implementation is (L + 1). That is, in Table 3, four multipliers of h0, h1, h2, and h3 are required. As shown in Table 3, h0, h1, and h3 are composed of three shifts 201, 202, and 203 and two adders 204 and 205, respectively, as shown in FIG. Therefore, the total number of hardware specifications needed to multiply the filter coefficients and inputs is nine shifts and six adders. In the same way, the sine digit representation in Table 4 shows that the MPEG4 5: 3 decimation filter requires 29 shifts and 18 adders.

본 발명에서는 상기 표 3 및 표 4에 나타낸 종래의 필터와는 달리 각 계수가 두 개만의 쉬프트로 표현되는 필터를 제시함으로써 하드웨어적인 복잡도를 감소시킴은 물론이고 수행 속도도 빠르게 하였다. 다시 말하면 상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 MPEG2 Work Group에서 제시한 필터는 9개의 쉬프트와 5개의 덧셈기로 구성되는 반면, 본 발명에 따른 필터의 경우 7개의 쉬프트와 3개의 덧셈기로 구성된다. 또한 상기 표 6에서 MPEG4 Work Group에서 제시한 필터는 쉬프트 29개와 덧셈기 18개로 구성되지만 발명된 필터는 쉬프트 20개와 덧셈기 9개로 구성됨을 알 수 있다. 따라서 발명된 필터는 제3도에 도시된 바와 같이 두 개의 쉬프트(301 및 302)와 한 개의 덧셈기(303)로 충분히 구현되기 때문에 제2도에 도시된 기존의 하드웨어보다 간단하고 더 적은 비용으로 구현할 수 있으며 덧셈에 소요되는 시간도 짧아 더 빠른 계산이 수행될 수 잇는 장점도 있다.In the present invention, unlike the conventional filter shown in Tables 3 and 4, by presenting a filter in which each coefficient is represented by only two shifts, the hardware complexity is reduced as well as the execution speed is increased. In other words, as shown in Table 5, the filter presented by the MPEG2 Work Group includes nine shifts and five adders, whereas the filter according to the present invention includes seven shifts and three adders. In addition, the filter proposed by the MPEG4 Work Group in Table 6 is composed of 29 shifts and 18 adders. However, it can be seen that the inventive filter is composed of 20 shifts and 9 adders. Thus, the invented filter is sufficiently implemented with two shifts 301 and 302 and one adder 303, as shown in FIG. 3, and therefore simpler and less expensive than the conventional hardware shown in FIG. In addition, the time required for addition is also short, which allows for faster calculations.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 필터는 MPEG4 Work Group에서 제시한 필터보다 하드웨어적인 구현에 있어 비용이 더 적게 들고 속도 빠르다는 장점을 가진다. 그리고 성능 또한 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 모든 필터 탭을 두 개의 쉬프트와 한 개의 덧셈기로 구성하여 기존의 MPEG Work Group의 필터를 구현하는 경우 보다 비용이 적게 소요되므로 규칙적인 구조를 갖도록 설계할 수 있는 효과가 있으며, 또한 영상 형식 변환에 필수적인 데시메이션 필터를 하드웨어적으로 구현할 경우 필요한 제원의 수를 감소시키므로써 낮은 복잡도와 보다 높은 성능을 얻을 수 있다.As described above, the filter according to the present invention has the advantage of being less expensive and faster in hardware implementation than the filter proposed by the MPEG4 Work Group. And the performance is also better. In addition, all the filter tabs are composed of two shifts and one adder, which is less expensive than the existing MPEG Work Group filters. Therefore, the filter tab can be designed to have a regular structure. Implementing the necessary decimation filters in hardware reduces the number of specifications required, resulting in lower complexity and higher performance.

Claims (1)

영상의 2:1 및 5:3형식 변환을 위해 사용되는 각 필터의 탭을 두 개의 쉬프트와 한 개의 덧셈기로 규칙적으로 배열하여 구성하고, 상기 각 필터는 하기 표 5 또는 표 6의 필터 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 영상 형식 변환 필터링 장치.A tab of each filter used for 2: 1 and 5: 3 format conversion of an image is regularly arranged with two shifts and one adder, and each filter has the filter coefficients of Table 5 or Table 6 below. Image format conversion filtering device, characterized in that.
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