KR100234238B1

KR100234238B1 - 디지탈 잡음 저감장치

Info

Publication number: KR100234238B1
Application number: KR1019930019065A
Authority: KR
Inventors: 이효승
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR950010517A

Abstract

본 발명은 코아링방식을 이용하여 입력신호에 혼입된 잡음신호를 저감시키기 위한 디지탈 잡음저감장치에 관한 것으로, 입력신호의 고역부분을 통과시키기 위한 HPF와, 입력신호를 고역통과 필터링하는 시간만큼 입력신호를 지연시키기 위한 지연기와, 지연기의 출력신호에서 HPF의 출력신호를 감산하기 위한 감산기와, HPF의 출력신호를 코아링하기 위한 코아링부와, 감산기의 출력신호와 코아링부의 출력신호를 가산하기 위한 가산기로 이루어진다.

Description

디지탈 잡음 저감장치

제1도는 종래의 디지탈 잡음 저감장치를 나타낸 블럭도이다.

제2도는 본 발명에 의한 디지탈 잡음 저감장치의 제1실시예를 나타낸 블럭도이다.

제3a 내지 3i도는 제1도 및 제2도에 있어서 각부의 동작파형도이다.

제4도는 제2도에 도시된 본 발명에 의한 디지탈 잡음 저감장치의 상세도이다.

제5도는 본 발명에 의한 디지탈 잡음 저감장치의 제2실시예를 나타낸 블럭도이다.

제6도는 본 발명에 의한 디지탈 잡음 저감장치의 제3실시예를 나타낸 블럭도이다.

제7도는 본 발명에 의한 디지탈 잡음 저감장치의 제4실시예를 나타낸 블럭도이다.

제8도는 본 발명에 의한 디지탈 잡음 저감장치의 제5실시예를 나타낸 블럭도이다.

제9도는 본 발명에 의한 디지탈 잡음 저감장치의 제6실시예를 나타낸 블럭도이다.

제10도는 리미터와 코아링기를 비교하기 위한 출력파형도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10, 19 : 지연기 20, 23, 24, 29 : HPF

21 : BPF 30, 32, 34, 36, 39, 51 : 감산기

31, 35, 50, 52, 54, 55, 59 : 가산기 33, 53 : 이득조정기

40, 41, 42, 49 : 코아링기 101~106 : 래치

107 : 비교기

본 발명은 디지탈 잡음 저감장치에 관한 것으로, 특히 코아링방식을 이용하여 입력신호에 혼입된 잡음신호를 저감하기 위한 디지탈 잡음저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 영상신호는 필드 혹은 프레임간의 상관성이 강하나, 잡음신호는 그렇지 못하므로 이러한 성질을 이용하여 영상신호에 혼입된 잡음신호를 저감하는 장치들이 제한되어져 있다. 디지탈 잡음저감장치는 디지탈 신호처리(DSP)에 의해 영상신호와 잡음신호를 분리하고, 분리된 잡음신호를 이용하여 영상신호에 포함된 잡음신호를 저감시키는 장치이다. 디지탈 기술을 이용하는 이러한 잡음저감장치는 "방송기술" (1991, 2 P141~143), "화상의 디지탈 신호처리" (후끼누께저 일본 일간공업신문사 발행 P115~118) 등에 기재되어 있다.

제1도는 종래의 디지탈 잡음저감장치를 나타낸 블럭도로서, 잡음신호가 편승한 재생영상신호(제3b도)에서 고역통과필터(HPF ; 1)로 잡음신호를 포함한 고역성분(제3c도)을 검출한다. 리미터(2)는 신호의 고역성분(제3c도) 중에서 리미팅 레벨보다도 큰 부분을 차단한다. 리미터(2)의 출력신호(제3d도) 중에는 대부분 잡음신호가 없으므로 위상반전기(3)에서 위상반전시킨 후 위상반전된 신호(제3e도)를 재생영상신호(제3b도) 와 가산함으로써 잡음신호가 저감된 출력신호(제3f도)를 만든다.

그러나, 제1도에 도시된 종래의 디지탈 잡음저감장치를 통해 잡음이 저감되어 출력되는 신호는 제3f에서와 같이 신호 대 잡음(S/N)비는 양호하나, 고역의 미소신호안에 포함되어 있는 화상의 미세(DETAIL) 부분을 나타내는 신호의 일부도 잡음신호와 같이 제한되어 고주파신호의 이득이 감소되므로 화면의 미세한 부분이 다소 찌그러진다.

또한 잡음신호를 리미팅할때 재생영상신호가 함께 리미팅되므로 화상의 윤곽 부분에 해당하는 재생영상신호의 상승과 하강에지의 경사가 완만해져서 화상의 윤곽이 선명하지 못한 문제점이 있다. 또한 디지탈 회로 구현시 얼라이어스(ALIAS)를 발생시킨다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 코아링방식을 이용하여 입력신호에 혼입된 잡음신호를 저감하기 위한 디지탈 잡음저감장치를 제공하는데있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 디지탈 잡음저감장치는, 입력신호에서 잡음신호를 포함한 고역성분을 검출하기 위한 HPF; 상기 입력신호를 고역통과 필터링하는데 소요되는 시간만큼 상기 입력신호를 지연시키기 위한 지연기; 일측입력단자에 입력되는 상기 지연기의 출력신호에서 타측입력단자에 입력되는 상기 HPF의 출력신호를 감산하여 고역성분이 제거된 신호를 출력하기 위한 감산기; 상기 HPF의 출 력신호를 소정의 코아레벨에 대하여 코아링하여 상기 HPF로부터 출력되는 신호에서 잡음신호가 제거된 고역성분을 출력하기 위한 코아링부; 및 일측입력단자에 입력되는 상기 감산기의 출력신호와 타측입력단자에 입력되는 상기 코아링부의 출력신호를 가산함으로써 잡음신호가 저감된 신호를 출력하기 위한 가산기를 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제2도에 도시된 블럭도의 구성은, 입력되는 재생영상신호의 고역부분을 통과시키기 위한 HPF(20)와, 재생영상신호를 고역통과필터링하는 시간만큼 재생영상신호를 지연시키기 위한 지연기(10)와, 지연기(10)의 출력신호에서 HPF(20)의 출력신호를 감산하기 위한 감산기 (30)와, HPF(20)의 출력신호를 코아링하기 위한 코아링기(40)와, 감산기(30)의 출력신호와 코아링기(40)의 출력신호를 가산하기 위한 가산기(50)로 이루어진다.

제3a 내지 3i도는 제1도 및 제2도에 있어서 각부의 동작파형도로서, 각각 제3a도는 잡음신호가 없는 이상적인 재생영상신호, 제3b도는 입력되는 재생영상신호, 제3c도는 제1도의 HPF(1) 및 제2도의 HPF(20)의 출력신호, 제3d도는 제1도의 리미터(2)의 출력신호, 제3e도는 제1도의 위상반전기(3)의 출력신호, 제3f도는 제1도의 가산기(4)의 출력신호, 제3g도는 제2도의 감산기(30)의 출력신호, 제3h도는 제2도의 코아링기(40)의 출력신호, 제3i도는 제2도의 가산기(50)의 출력신호를 나타낸다.

제4도에 도시된 상세도의 구성은, 입력되는 재생영상신호를 소정시간 지연시키기 위한 제1래치(101)와, 제1래치(101)의 출력신호를 재차 지연시키기 위한 제2, 3래치(102, 103)와, 제3래치(103)로부터 출력되는 재생영상신호의 고역부분을 통과시키기 위한 HPF(20)와, 재생영상신호를 고역통과 필터링하는 시간만큼 재생영상신호를 지연시키기 위한 지연기(10)와, 지연기(10) 출력신호에서 HPF(20)의 출력신호를 감산하기 위한 감산기(30)와, HPF(20)의 출력신호를 코아레벨과 비교하기 위한 비교기(107)와, 감산기(30)의 출력신호를 지연시키기 위한 제4래치(104)와, 비교기(107)의 출력신호를 지연시키기 위한 제5래치(105)와, 감산기(30)의 출력신호와 비교기(107)의 출력신호를 가산하기 위한 가산기(50)와, 가산기(50)의 출력신호를 지연시키기 위한 제6래치(106)로 이루어진다. 여기서, 비교기(107)의 제2도에서의 코아링기(40)에 해당한다.

제5도에 도시된 블럭도의 구성은, 입력되는 재생영상신호의 고역부분을 통과시키기 위한 HPF(20)와, 재생영상신호를 고역통과 필터링하는 시간만큼 재생영상신호를 지연시키기 위한 지연기(10)와, 지연기(10)의 출력신호와 HPF(20)의 출력신호를 가산하기 위한 가산기(31)와, HPF(20)의 출력신호를 코아링하기 위한 코아링기(41)와, 가산기(31)의 출력신호에서 코아링기(41)의 출력신호를 감산하기 위한 감산기(51)로 이루어진다.

제6도에 도시된 블럭도의 구성은, 입력되는 재생영상신호를 소정대역에 한해서만 통과시키기 위한 BPF(21)와, 재생영상신호를 대역통과 필터링하는 시간만큼 재생영상신호를 지연시키기 위한 지연기(10)와, 지연기(10)의 출력신호에서 BPF(21)의 출력신호를 감산하기 위한 감산기(32)와, BPF(21)의 출력신호를 코아링하기 위한 코아링기(42)와, 감산기(32)의 출력신호와 코아링기(42)의 출력신호를 가산하기 위한 가산기(52)로 이루어진다.

제7도에 도시된 블럭도의 구성은 크게 입력되는 재생영상신호에 대하여 1차로 잡음저감시키기 위한 제1잡음저감부(100)와, 제1잡음저감부(100)의 출력신호에 대하여 재차 잡음저감시키기 위한 제2잡음저감부(200)로 이루어진다. 제7도에 도시된 디지탈 잡음저감장치는 제2도에 도시된 디지탈 잡음저감장치 두개를 직렬로 연결한 것과 같다.

제8도에 도시된 블럭도의 구성은, 입력되는 재생영상신호의 고역부분을 통과시키기 위한 HPF(20)와, 재생영상신호를 고역통과 필터링하는 시간만큼 재생영상신호를 지연시키기 위한 지연기(10)와, HPF(20)로부터 출력되는 신호의 이득을 조정하기 위한제1이득조정기(33)와, 지연기(10)의 출력신호에서 제1이득조정기(33)의 출력신호를 감산하기 위한 감산기(34)와, HPF(20)의 출력신호를 코아링하기 위한 코아링기(40)와, 코아링기(40)로부터 출력되는 신호의 이득을 조정하기 위한 제2이득조정기(53)와, 감산기(34)의 출력신호와 제2이득조정기(53)의 출력신호를 가산하기 위한 가산기(54)로 이루어진다.

제9도에 도시된 블럭도의 구성은, 입력되는 재생영상신호의 고역부분을 통과시키기 위한 제1, 2HPF(23, 24)와, 재생영상신호를 고역통과 필터링하는 시간만큼 재생영상신호를 지연시키기 위한 지연기(10)와, 제1HPF(23)의 출력신호와 제2HPF(24)의 출력신호를 가산하기 위한 제2가산기(35)와, 지연기(10)의 출력신호에서 가산기(35)의 출력신호를 감산하기 위한 감산기(36)와, 제2가산기(35)의 출력신호를 코아링하기 위한 코아링기(43)와, 감산기(36)의 출력신호와 코아링기(43)의 출력신호를 가산하기 위한 제2가산기(55)로 이뤄진다.

제10a~10c도는 제1도의 리미터(2)와 본 발명에서 사용된 코아링기(40)를 비교하기 위한 파형도로서, 각각 제10a도는 입력신호, 제10b도는 리미터(2)출력신호, 제10c도는 코아링기(40)의 출력신호를 나타낸다.

그러면, 본 발명의 동작을 제2도 내지 제10도를 참조하여 설명하기로 한다.

제2도에 도시된 본 발명에 의한 디지탈 잡음저감장치의 제1실시예에 있어서, 잡음신호가 편승한 재생영상신호(제3b도)에서 고역통과필터(HPF;20)로 잡음신호를 포함한 고역성분(제3c도)을 검출한다. 지연기(10)는 HPF(20)에서 재생영상신호(제3b도)가 고역통과 필터링되는데 소요되는 시간만큼 재생영상신호(제3b도)를 지연시킨다. 감산기(30)는 지연기(10)에서 지연되어 출력되는 재생영상신호에서 HPF(20)에서 출력되는 잡음신호를 포함한 고역성분(제3c도)을 감산하고, 고역성분이 제거된 신호 (제3g도)를 출력한다. 코아링기(40)는 입력값이 한계치 즉, 코아레벨보다 크면 입력값을 그대로 출력하고, 입력값이 한계치보다 작으면 출력값을 0으로 한다. 일반적으로 잡음신호는 영상신호에 비해 진폭이 작으므로 코아링기(40)를 통하여 한계치보다 진폭이 작음신호가 제거된다. 여기서 코아레벨은 HPF(20)로부터 출력되는 신호에서 잡음신호만을 제거할 수 있도록 설정된다. 즉, HPF(20)에서 출력되는 잡음신호를 포함한 고역성분(제3c도)를 소정의 코아레벨에 대하여 코아링하면, 잡음신호가 제거된 신호(제3h도)를 얻을 수 있다.

가산기(50)는 감산기(30)의 출력신호(제3g도)와 코아링기(40)의 출력신호(제3h도)를 가산하고, 가산된 신호(제3i도)를 출력함으로써 잡음신호는 저감되고, 원래의 재생영상신호가 충실히 복원된다.

제4도에 도시된 제2실시예는, 재생영상신호의 입력단과 지연기(10) 사이, 재생영상신호의 입력단과 HPF(20) 사이, 감산기(30)와 가산기(50) 사이, 코아링기(40)와 가산기(50) 사이, 가산기(50)와 출력단 사이에 각각 제1~6래치(101~106)가 부가된 것을 제외하고는 제2도에 도시된 디지탈 잡음저감장치의 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 여기서, 제1~3래치(101~103)는 지연기(10)에 입력되는 신호와 HPF(20)에 입력되는 신호의 동기를 맞추기 위한 것이고, 제4, 5래치(104, 105)는 일측입력단자와 타측입력단자에 입력되는 신호의 동기를 맞추기 위한 것이다.

제5도에 도시된 제2실시예는, 가산기(31)와 감산기(51)의 위치를 서로 바꾼 것을 제외하고는 제2도에 도시된 디지탈 잡음저감장치의 제1실시예와 동일하다. 가산기(31)는 지연기(10)에서 지연되어 출력되는 재생영상신호(제3b도)와 HPF(20)에서 출력되는 잡음신호를 포함한 고역성분(제3c도)을 가산하고, 고역성분이 강조된 신호를 출력한다.

코아링기(41)는 입력값이 코아레벨보다 작으면 입력값을 그대로 출력하고, 입력값이 한계치보다 크면 출력값을 0으로 한다. 일반적으로 잡음신호는 영상신호에 비해 진폭이 작으므로 코아링기(40)를 통하여 한계치보다 진폭이 작은 잡음신호만 추출된다. 여기서 코아레벨은 HPF(20)로부터 출력되는 신호에서 잡음신호만을 추출할 수 있도록 설정된다. 즉, HPF(20)에서 출력되는 잡음신호를 포함한 고역성분(제3c도)를 소정의 코아레벨에 대하여 코아링하면, 잡음신호만 추출되어 출력된다.

감산기(51)는 가산기(31)에서 출력되는 고역성분이 강조된 재생영상신호에서 코아링기(41)에서 출력되는 잡음신호를 감산하고 감산된 신호를 출력함으로써 잡음신호는 저감되고, 원래의 재생영상신호가 충실히 복원된다.

제6도에 도시된 제3실시예는, HPF(20) 대신 대역통과필터(BPF ; 21)를 사용한 것을 제외하고는 제2도에 도시된 디지탈 잡음저감장치의 제1실시예와 동일하다.

BPF(21)는 재생영상신호(제3b도)에서 잡음성분이 포함된 대역신호만을 추출하여 출력한다. 감산기(32)는 지연기(10)의 출력신호에서 BPF(21)의 출력신호를 감산하고 잡음성분이 포함된 대역이 제거된 신호를 출력한다. 코아링기(42)는 제2도에 도시된 코아링기(40)와 동일하게 동작하며, 따라서 BPF(21)에서 출력되는 잡음성분이 포함된 대역신호를 소정의 코아레벨에 대하여 코아링하면 잡음신호가 제거된 대역신호가 추출되어 출력된다.

가산기(52)는 감산기(32)에서 출력되는 잡음성분이 포함된 대역이 제거된 재생영상신호에서 코아링기(42)에서 출력되는 잡음신호가 제거된 대역신호를 가산하고 가산된 신호를 출력함으로써 잡음신호는 저감되고, 원래의 재생영상신호가 충실히 복원된다.

제7도에 도시된 제4실시예는, 제2도에 도시된 제1실시예의 디지탈 잡음저감장치를 두개 종속연결한 것으로, 잡음저감효과를 2배로 증가시킬 수 있다.

제8도에 도시된 제5실시예는, HPF(20)와 감산기(34)의 타측입력단자사이, 코아링기(40)와 가산기(54)의 타측입력단자 사이에 각각 제1, 2이득조정기(33, 53)를 부가한 것을 제외하고 제2도에 도시된 제1실시예와 동일하다.

제1이득조정기(33)는 HPF(20)에서 고역통과 필터링되는 동안 이득이업 또는 다운된 부분을 보해 주기 위한 것이고, 제2이득조정기(53)는 코아링기(40)에서 코아링되는 동안 이득이 업 또는 다운된 부분을 보상해 주기 위한 것이다.

제9도에 도시된 제6실시예는, 제1HPF(23)에 병렬로 제2HPF(24)를 부가하여, 제1HPF(23)에서 출력되는 잡음성분이 포함된 고역성분과 제2HPF(24)에서 출력되는 잡음성분이 포함된 고역성분을 제1가산(35)에서 가산하고 가산된 신호를 감산기(36)와 코아링기(43)에 입력한다.

코아링기(43)는 제2도에 도시된 코아링기(40)와 동일하게 동작하며, 따라서 제1가산기(35)에서 출력되는 잡음성분이 포함된 고역성분이 두배로 된 신호를 소정의 코아레벨에 대하여 코아링하면 잡음신호가 제거된 고역성분이 추출되어 출력된다.

가산기(55)는 감산기(36)에서 출력되는 잡음성분이 포함된 대역이 제거된 재생영상신호에서 코아링기(43)에서 출력되는 잡음신호가 제거된 고역성분을 가산하고 가산된 신호를 출력함으로써 잡음신호를 저감되고, 원래의 재생영상신호가 충실히 복원된다.

여기서, 제1, 2, 3, 5, 6실시예에서 HPF 대신 BPF를 사용하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 디지탈 잡음저감장치에서는 코아링방식을 이용하여 입력신호에 혼입된 잡음신호를 저감시킴으로써 신호 대 잡음(S/N)비가 양호하고, 고주파신호의 이득이 감소되지 않으므로 화면의 미세한 부분을 충실히 나타낼 수 있는 이점이 있다.

또한 화상의 윤곽 부분에 해당하는 재생영상신호의 상승과 하강에지를 급경사로 만들어 줌으로서 화상의 윤곽을 선명하게 나타날 수 있고, 디지탈 회로 구현시 얼라이어스가 발생하지 않는 이점이있다.

Claims

입력신호에서 잡음신호를 포함한 고역성분을 검출하기 위한 HPF ; 상기 입력신호를 고역통과 필터링하는데 소요되는 시간만큼 상기 입력신호를 지연시키기 위한 지연기 ; 상기 HPF에서 고역통과 필터링되는 동안 이득이 업 또는 다운된 부분을 보상해 주기 위하여 상기HPF로부터 출력되는 신호의 이득을 조정하기 위한 제1이득조정기 ; 일측입력단자에 입력되는 상기 지연기의 출력신호에서 타측입력단자에 입력되는 상기 제1이득조정기의 출력신호를 감산하고 잡음성분이 포함된 대역성분이 제거된 신호를 출력하기 위한 감산기 ; 상기 HPF의 출력신호를 소정의 코아레벨에 대하여 코아링하여 상기 HPF로부터 출력되는 신호에서 잡음신호를 제거한 신호를 추출하여 출력하기 위한 코아링부 ; 상기 코아링부에서 코아링되는 동안 이득이 업 또는 다운된 부분을 보상해 주기 위하여 상기 코아링부로부터 출력되는 신호의 이득을 조정하기 위한 제2득조정기 ; 일측입력단자에 입력되는 상기 감산기의 출력신호와 타측입력단자에 입력되는 상기 제2이득조정기의 출력신호를 가산하고 가산된 신호를 출력하기 위한 가산기를 포함함을 특징으로 하는 디지탈 잡음저감장치.
제1항에 있어서, 상기 코아링부는 상기 HPF의 출력신호를 소정의 코아레벨과 비교하여 상기 HPF의 출력신호가 코아레벨보다 크면 상기 HPF의 출력신호를 그대로 출력하고, 상기 HPF의 출력신호가 코아레벨보다 작으면 출력값을 제로(0)로 하기 위한 비교기로 이루어짐을 특징으로 하는 디지탈 잡음저감장치.
입력신호에서 잡음신호를 포함한 제1고역성분을 검출하기 위한 제1HPF ; 상기 입력신호에서 잡음신호를 포함한 제2고역성분을 검출하기 위한 제2HPF ; 일측입력단자에 입력되는 상기 제1HPF의 출력신호와 타측입력단자에 입력되는 상기 제2HPF의 출력신호를 가산하고 가산된 신호를 출력하기 위한 제1가산기 ; 상기 입력신호를 고역통과 필터링하는데 소요되는 시간만큼 상기 입력신호를 지연시키기 위한 지연기 ; 일측입력단자에 입력되는 상기 지연기의 출력신호에서 상기 제1가산기의 출력신호를 감산하고 고역성분이 제거된 신호를 출력하기 위한 감산기 ; 상기 제1가산기의 출력신호를 소정의 코아레벨에 대하여 코아링하여 상기 제1가산기로부터 출력되는 신호에서 잡음신호를 제거한 신호를 추출하여 출력하기 위한 코아링부 ; 일측입력단자에 입력되는 상기 감산기의 출력신호와 타측입력단자에 입력되는 상기 코아링부의 출력신호를 가산하고 가산된 신호를 출력하기 위한 제2가산기를 포함함을 특징으로 하는 디지탈 잡음저감장치.
제3항에 있어서, 상기 코아링부는 상기 제1가산기의 출력신호를 소정의 코아레벨과 비교하여 상기 제1가산기의 출력신호가 코아레벨보다 크면 상기 제1가산기의 출력신호를 그대로 출력하고, 상기 제1가산기의 출력신호가 코아레벨보다 작으면 출력값을 제로(0)로 하기 위한 비교기로 이루어짐을 특징으로 하는 디지탈 잡음저감장치.
제 1항에 있어서, 상기 HPF 대신 BPF를 사용하는 것이 가능함을 특징으로 하는 디지탈 잡음저감장치.