KR100277566B1

KR100277566B1 - 수직해상도 변환장치 및 방법

Info

Publication number: KR100277566B1
Application number: KR1019970073631A
Authority: KR
Inventors: 김서규
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR19990053920A; US6342923B1; GB2332804B; GB9828453D0; GB2332804A

Abstract

본 발명은 CCD화상에서 CIF화상으로 변환시 일어나는 수직해상도의 변환을 최소한으로 하기 위한 영상통신을 위한 화상의 수직해상도 변환장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 CCD화상을 CIF화상으로 변환하는 과정에서 수직해상도 변환시 라인메모리의 사용을 줄이기 위한 방법을 제시한 것으로, 이 방법은 CCD화상뿐만아니라 NTSC화상도 CIF화상으로 변환하는데 사용된다. 상술한 바와같은 수직해상도 변환을 CCD의 출력에 바로 적용하면 CCD화상을 NTSC화상으로 변환하고, 다시 이것을 영상압축을 위한 CIF화상으로 변환하는 과정에서 발생하는 화질 열화 및 왜곡을 줄일 수 있다. 그리고, 상술한 바와같은 수직해상도 변환방법을 사용하면 필요한 라인메모리를 두 개로 줄일 수 있다. 따라서, 라인메모리를 줄이면, 전체적인 IC의 크기를 줄일 수 있고, 결과적으로 IC의 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

수직해상도 변환장치 및 방법

본 발명은 화상의 수직해상도 변환장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 카메라 등을 통해 촬영된 CCD화상에서 각 단말간에 설정된 공통중간포맷인 CIF화상으로 변환시 일어나는 수직해상도의 변환을 최소한으로 하기 위한 화상의 수직해상도 변환장치 및 방법에 관한 것이다.

영상통신시스템은 떨어진 두 지점간의 통신 회선을 통해 영상과 음성을 주고받아 원격지에 있는 사람들이 마치 한 자리에 모인 것처럼 서로의 표정 등을 보면서 대화할 수 있는 시스템이다. 영상통신시스템은 각 단말마다 1초당 프레임 수나 화면의 주사선 등이 각 방식마다 다르므로 상대 단말의 영상신호방식을 의식하지 않고 통신할 수 있도록 각 단말들간에 공통중간포맷(CIF; Common Intermediate Format)이 규정되어 있다. 그러므로, 서로 다른 단말에 설정된 각 영상신호방식을 일단 공통방식인 CIF로 변환하여 부호화하고, 복호화한 뒤에도 단말에 설정된 영상신호방식에 맞추어 역변환한다. 이러한 방법으로 서로 다른 기종의 단말들간에도 영상통신이 가능하다.

영상통신의 입력장치로 대개 CCD(Charge Coupled Device)TV카메라가 사용된다. 이 CCD화상은 수직해상도는 240라인이다. 그러나, 영상통신에서 사용하는 CIF화상의 크기는 수직해상도가 288라인으로 통상 사용되는 CCD화상과는 다르다. 영상통신을 하기 위해서는 화상을 CCD크기에서 CIF크기로 변환할 때 240라인을 288라인으로 변환한 후 압축한다. 그러므로, CCD크기에서 CIF크기로 변환하는 수직해상도 변환장치는 많은 라인메모리를 필요로 한다.

상술한 바와같이 종래의 수직해상도변환장치는 많은 라인메모리가 필요하므로 IC의 크기가 커지게 된다. 하나의 IC를 구성할 때 메모리는 많은 면적을 차지하므로, 메모리의 크기를 줄이면 그만큼 IC의 크기도 줄어들게 되고, 저가의 IC를 생성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 화상의 수직해상도 변환시 사용되는 라인메모리의 크기를 줄여 저가의 영상통신시스템을 구현할 수 있는 수직해상도 변환장치 및 방법을 제공한다.

제1도는 본 발명의 수직해상도 변환방법을 설명하기 위한 도면,

제2도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 화상의 수직해상도 변환장치를 보여주는 도면,

제3도는 제2도 장치의 각부의 동작 타이밍을 설명하기 위한 도면.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21, 27 : 라인메모리 22, 25 : 계수발생기

23, 24 : 곱셈기 26 : 가산기

28 : 제어부 29 : MUX

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 영상통신시스템의 수직해상도 변환장치에 있어서, 입력되는 한 라인의 화상데이타를 저장하는 입력라인메모리, 입력라인메모리로부터의 출력된 데이터에 제 1변환계수를 곱하는 제 1곱셈기, 입력라인메모리에 입력되는 데이타의 다음에 연속으로 입력되는 데이터에 제 2변환계수를 곱하는 제 2곱셈기, 제 1곱셈기와 제 2곱셈기로부터 출력되는 데이타를 가산하여 출력하는 가산기, 가산기로부터 출력된 데이타를 저장하는 출력라인메모리, 입력라인메모리와 출력라인메모리의 출력데이타 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 MUX, 제 1변환계수 및 제 2변환계수를 제어하고, MUX의 선택신호를 제어하는 제어부를 포함하는 수직해상도 변환장치에 있다.

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은 영상통신을 위한 수직해상도 변환방법에 있어서, 수직해상도 변환전의 한 라인의 입력데이타(YUV'_n)를 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m)로 출력하는 제 1단계, 입력데이타(YUV'_n)에 제 1변환계수를, 상기 입력데이타의 다음 입력데이타(YUV'_n+1)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+1)로 출력하는 제 2단계, 입력데이타(YUV'_n+1)에 제 1변환계수를 곱셈연산하고, 다음 입력데이타(YUV'_n+2)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+2)로 출력하는 제 3단계, 입력데이타(YUV'_n+2)에 제 1변환계수를, 다음 입력데이타(YUV'_n+3)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+3)로 출력하는 제 4단계, 입력데이타(YUV'_n+3)에 제 1변환계수를, 다음 입력데이타(YUV'_n+4)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+4)로 출력하는 제 5단계, 입력데이타(YUV'_n+4)를 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+5)로 출력하는 제 6단계를 포함하며, 상기 제 1단계부터 제 6단계까지를 수직해상도 변환전의 수평동기와 수직해상도 변환후의 수평해상도의 동기가 일치하도록 소정 횟수(예: 48회)계속적으로 반복수행하여 수직해상도 변환된 한 프레임의 화상을 형성하는 것을 특징으로 하는 수직해상도 변환방법에 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 수직해상도 변환방법을 설명하기 위한 도면이다. CCD크기의 수평해상도 240라인을 CIF크기의 수평해상도 288라인으로 변환하기 위해 5:6의 변환이 필요하다. 즉, 다섯라인의 CCD데이터에서 여섯라인의 CIF데이터를 만들어야 한다. 여기서, 5:6의 변환을 하기 위해 가중선형보간방법(weighted linear interpolation)방법을 사용한다. 도 1의 수직해상도 변환관계를 아래의 식으로 나타낼 수 있다. 여기서, a,b는 임의의 변환계수를 나타낸 것이며, a+b=1이다.

① YUV_O"=YUV_O'

② YUV₁"=a₁＊YUV_O'+b₁＊YUV₁',a₁+b₁=1

③ YUV₂"=a₂*YUV₁'+b₂*YUV₂',a₂+b₂=1

④ YUV₃"=a₃*YUV₂'+b₃*YUV₃',a₃+b₃=1

⑤ YUV₄"=a₄*YUV₃'+b₄*YUV₄',a₄+b₄=1

⑥ YUV₅"=YUV₄'

도 2는 본 발명의 수직해상도 변환장치를 보여주는 도면이다. 본 발명의 장치는 두 개의 라인메모리(21,27)를 구비한다. 입력라인메모리(21)는 입력화상을, 출력라인메모리(27)는 출력화상을 저장하기 위한 것으로, 이 두 라인메모리(21,27)의 출력단은 MUX(29)의 입력단(A,B)에 연결된다. 또한, 입력라인메모리(21)의 출력단에는 제 1곱셈기(23)가 연결된다. 제 1곱셈기(23)는 입력라인메모리(21)의 출력신호에 제 1계수발생기(22)로부터 인가되는 a계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 그리고, 제 2곱셈기(24)는 입력라인메모리(21)의 입력단에 연결되어 수직해상도 변환전의 화상의 한 라인의 YUV'신호를 입력받는다. 이 제 2곱셈기(24)는 YUV'신호에 제 2계수발생기(25)로부터 인가되는 b계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 가산기(26)는 제 1곱셈기(23)와 제 2곱셈기(24)로부터 출력되는 신호를 가산하여 출력라인메모리(27)로 전달한다. 본 발명의 장치에서, 제어부(28)는 수직해상도 변환 이전의 수평동기신호(iHsync)를 입력받아 입력화상과 출력화상 사이에 새롭게 만들어지는 수평동기신호(Hsync)를 출력한다. 그리고, 제어부(28)는 제 1계수발생기(22)와 제 2계수발생기(25)의 동작타이밍을 제어하며, MUX(29)로 MUX입력단(A,B)중 하나를 선택하는 MUX선택신호를 출력한다.

도 3은 도 2장치의 각부의 동작 타이밍을 설명하기 위한 도면이다. 수직해상도 변환 이전의 수평동기신호(iHYNC)구간을 기준으로하여 각각의 타이밍에서 계수발생기(22,25)의 a,b계수발생과, 입력라인메모리(21), 출력라인메모리(27), MUX(29)의 선택신호와의 관계를 설명하겠다. 그리고, 도면에서 Hsync는 해상도가 변화함에 따라 발생한 새로운 수평동기신호이다.

n구간에서, 입력라인메모리(21)에 기저장되어 있던 YUV'_n-1은 MUX(29)의 입력단 A로 출력된다. 이때, MUX(29)는 제어부(28)의 MUX선택신호 A를 입력받는다. 따라서, MUX(29)는 입력라인메모리(21)로부터 출력된 YUV'_n-1를 수직해상도 변환된 YUV"_m-1로 하여 출력한다. 즉, n구간에서 MUX(29)의 최종 출력데이타는 YUV'_m-1이다. 그리고, 입력라인메모리(21)의 이미 출력된 YUV'_n-1의 자리에는 새로 입력되는 YUV'_n이 저장된다. 이것은 상술한 변환식의 ⑥번에 해당되고, 다시 처음 ①번을 처리하기 위한 준비과정이다.

n+1구간에서, 입력라인메모리(21)는 우선 n구간에서 입력된 YUV'_n을 MUX(29)로 출력한다. 이때, MUX(29)는 제어부(28)로부터 MUX선택신호 A를 입력받는다. 따라서, MUX(29)는 입력라인메모리(21)에서 입력된 YUV'_n을 YUV"_m으로 출력한다. 여기서, MUX(29)의 출력데이타 YUV'_m은 정확하게는 n+1구간이 시작하는 시점보다 앞서 출력된다. 수직해상도 변환된 수평동기신호(Hync)의 m구간이 수직해상도변환전 수평동기신호(iHync)의 n구간의 뒷부분과 겹치지만 이미 입력라인메모리(21)에는 데이터가 어느정도 저장되어 있으므로 새로운 라인데이타 YUV"_m을 출력하는데 문제가 되지 않는다. 즉, 상술한 변환식 ①의 처리가 일어난다.

동시에, 입력라인메모리(21)의 출력데이타 YUV'_n는 새로운 수직라인을 만드는 계산에 사용되기 위해 제 1곱셈기(23)로 입력되고, 입력라인메모리(21)의 빈 공간에는 새로 입력되고 있는 YUV'_n+1이 저장된다. 이와동시에, YUV'_n+1은 제 2곱셈기(24)로 입력된다. 제어부(28)는 제 1계수발생기(22)와 제 2계수발생기(25)로 소정의 계수 a1,b1을 발생하라는 제어신호를 출력한다. 따라서, 제 1곱셈기(23)는 입력라인메모리(21)로부터 출력된 YUV'_n에 제 1계수발생기(22)로부터 출력된 a1계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 그리고, 제 2곱셈기(24)는 새로 입력되는 YUV'_n+1에 제 2계수발생기(25)로부터 출력된 b1계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 가산기(26)는 제 1곱셈기(23)와 제 2곱셈기(24)로부터 출력된 두 신호를 가산한다. 출력라인메모리(27)는 가산기(26)의 계산된 결과 YUV"_m+1을 저장한다. 즉, 상술한 변환식 ②의 처리가 일어난다.

n+2의 구간에서, 먼저 출력라인메모리(27)는 n+1구간에서 계산되어 저장된 YUV'_m+1을 출력한다. 이때, 제어부(28)는 MUX(29)로 출력라인메모리(27)의 출력신호를 선택하라는 MUX선택신호 B를 출력한다. 그 다음 입력라인메모리(21)는 기저장된 YUV'_n+1을 제 1곱셈기(23)로 출력한다. 그러면, 입력라인메모리(21)에는 저장장소가 비게 되고, 이 자리에는 새로이 입력되고 있는 YUV'_n+2가 저장된다. 또한, YUV'_n+2는 제 2곱셈기(24)로 입력된다. 제어부(28)는 제 1계수발생기(22)와 제 2계수발생기(25)로 소정이 계수 a2,b2를 발생하라는 제어신호를 출력한다. 따라서, 제 1곱셈기(23)는 입력라인메모리(21)로부터 출력된 YUV'n+1에 제 1계수발생기(22)로부터 출력된 a2계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 그리고, 제 2곱셈기(24)는 새로 입력되는 YUV'_n+2에 제 2계수발생기(25)로부터 출력된 b2계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 가산기(26)는 제 1곱셈기(23)와 제 2곱셈기(24)로부터 출력된 두 신호를 가산한다. 출력라인메모리(27)는 가산기(26)의 계산된 결과 YUV"_m+2를 저장한다. 즉, 상술한 변환식 ③의 처리가 일어난다.

n+2구간의 중간 부분에서는 출력라인메모리(27)에 이미 어느 정도 저장된 YUV"_m+2데이타의 앞부분이 출력된다. 이때, 제어부(28)는 MUX(29)로 출력라인메모리(27)의 출력을 선택하라는 MUX선택신호 B를 출력한다.

n+3구간에서, 먼저 출력라인메모리(27)는 n+2구간에서 계산되어 저장된 YUV'_m+2를 출력한다. 이때, 제어부(28)는 MUX(29)로 출력라인메모리(27)의 출력신호를 선택하라는 MUX선택신호 B를 출력한다. 그 다음 입력라인메모리(21)는 기저장된 YUV'_n+2를 제 1곱셈기(23)로 출력한다. 그러면, 입력라인메모리(21)에는 저장장소가 비게 되고, 이 자리에는 새로이 입력되고 있는 YUV'_n+3이 저장된다. 또한, YUV'_n+3은 제 2곱셈기(24)로 입력된다. 제어부(28)는 제 1계수발생기(22)와 제 2계수발생기(25)로 소정의 계수 a3,b3을 발생하라는 제어신호를 출력한다. 따라서, 제 1곱셈기(23)는 입력라인메모리(21)로부터 출력된 YUV'_n+2에 제 1계수발생기(22)로 부터 출력된 a3계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 그리고, 제 2곱셈기(24)는 새로 입력되는 YUV'_n+3에 제 2계수발생기(25)로부터 출력된 b3계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 가산기(26)는 제 1곱셈기(23)와 제 2곱셈기(24)로부터 출력된 두 신호를 가산한다. 출력라인메모리(27)는 가산기(26)의 계산된 결과 YUV"_m+3을 저장한다, 즉, 상술한 변환식 ④의 처리가 일어난다.

n+3구간의 앞부분에서는 출력라인메모리(27)에 이미 어느 정도 저장된 YUV"_m+3데이타의 앞부분이 출력된다. 이때, 제어부(28)는 MUX(29)로 출력라인메모리(27)의 출력을 선택하라는 MUX선택신호 B를 출력한다.

n+4구간에서, 먼저 출력라인메모리(27)는 n+3구간에서 계산되어 저장된 YUV'_m+3을 출력한다. 이때, 제어부(28)는 MUX(29)로 출력라인메모리(27)의 출력신호를 선택하라는 MUX선택신호 B를 출력한다. 그 다음 입력라인메모리(21)는 기저장된 YUV'_n+3을 제 1곱셈기(23)로 출력한다. 그러면, 입력라인메모리(21)에는 저장장소가 비게 되고, 이 자리에는 새로이 입력되고 있는 YUV'_n+4가 저장된다. 또한, YUV'_n+4는 제 2곱셈기(24)로 입력된다. 제어부(28)는 제 1계수발생기(22)와 제 2계수발생기(25)로 소정의 계수 a4,b4를 발생하라는 제어신호를 출력한다. 따라서, 제 1곱셈기(23)는 입력라인메모리(21)로부터 출력된 YUV'_n+3에 제 1계수발생기(22)로 부터 출력된 a4계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 그리고, 제 2곱셈기(24)는 새로 입력되는 YUV'_n+4에 제 2계수발생기(25)로부터 출력된 b4계수를 곱하여 가산기(26)로 출력한다. 가산기(26)는 제 1곱셈기(23)와 제 2곱셈기(24)로부터 출력된 두 신호를 가산한다. 출력라인메모리(27)는 가산기(26)의 계산된 결과 YUV"m+4를 저장한다. 즉, 상술한 변환식 ⑤의 처리가 일어난다.

n+4구간의 앞부분에서는 출력라인메모리(27)에 이미 어느 정도 저장된 YUV"_m+4데이타의 앞부분이 출력된다. 이때, 제어부(28)는 MUX(29)로 출력라인메모리(27)의 출력을 선택하라는 MUX선택신호 B를 출력한다. n+4구간이 종료되는 시점에서는 이미 저장되어 있다가 구간의 앞부분에서부터 출력되기 시작한 YUV"_m+4데이타의 출력이 종료된다. 즉, 상술한 과정들을 거치면서, iHync와 Hync가 일치하게 된다.

지금까지 수직해상도 변환 이전의 수평동기신호(iHync)의 n구간부터 n+4구간까지 다섯라인의 CCD데이터에서 여섯라인의 CIF데이터를 만드는 과정을 설명하였다. 이상과 같은 동작을 계속(48회) 반복하여 한 프레임의 화상을 형성한다.

본 발명을 CCD화상을 CIF화상으로 변환하는 과정에서 수직해상도 변환시 라인메모리의 사용을 줄이기 위한 방법을 제시한 것으로, 이 방법은 CCD화상뿐만아니라 NTSC화상도 CIF화상으로 변환하는데 사용된다. 상술한 바와같은 수직해상도 변환을 CCD의 출력에 바로 적용하면 CCD화상을 NTSC화상으로 변환하고, 다시 이것을 영상압축을 위한 CIF화상으로 변환하는 과정에서 발생하는 화질 열화 및 왜곡을 줄일 수 있다. 그리고, 상술한 바와같은 수직해상도 변환방법을 사용하면 필요한 라인메모리를 두 개로 줄일 수 있다. 따라서, 라인메모리를 줄이면, 전체적인 IC의 크기를 줄일 수 있고, 결과적으로 IC의 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims

영상통신시스템의 수직해상도 변환장치에 있어서,

입력되는 한 라인의 화상데이타를 저장하는 입력라인메모리;

상기 입력라인메모리로부터의 출력된 데이터에 제 1변환계수를 곱하는 제 1곱셈기;

상기 입력라인메모리에 입력되는 데이타의 다음에 연속으로 입력되는 데이터에 제 2변환계수를 곱하는 제 2곱셈기;

상기 제 1곱셈기와 제 2곱셈기로부터 출력되는 데이타를 가산하여 출력하는 가산기;

상기 가산기로부터 출력된 데이타를 저장하는 출력라인메모리;

상기 입력라인메모리와 상기 출력라인메모리의 출력데이타 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 MUX;

상기 제 1변환계수 및 제 2변환계수를 제어하고, 상기 MUX이 선택신호를 제어하는 제어부를 포함하는 수직해상도 변환장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는 수직해상도 변환전 화상의 5라인의 CCD데이터를 6라인의 CIF데이타로 출력하도록 상기 MUX의 선택신호를 제어하는 것을 특징으로 하는 수직해상도 변환장치.
영상통신을 위한 수직해상도 변환방법에 있어서,

수직해상도 변환전의 한 라인의 입력데이타(YUV'_n)를 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"'_m)로 출력하는 제 1단계;

입력데이타(YUV'_n)에 제 1변환계수를, 상기 입력데이타의 다음 입력데이타(YUV'_n+1)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과 데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+1)로 출력하는 제 2단계;

입력데이타(YUV'_n+1)에 제 1변환계수를 곱셈연산하고, 다음 입력데이타(YUV'_n+2)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+2)로 출력하는 제 3단계;

입력데이타(YUV'_n+2)에 제 1변환계수를, 다음 입력데이타(YUV'_n+3)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+3)로 출력하는 제 4단계;

입력데이타(YUV'_n+3)에 제 1변환계수를, 다음 입력데이타(YUV'_n+4)에 제 2변환계수를 곱셈연산하고, 상기 곱셈연산된 두 결과데이타를 가산하여 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+4)로 출력하는 제 5단계;

입력데이타(YUV'_n+4)를 수직해상도 변환된 변환데이타(YUV"_m+5)로 출력하는 제 6단계를 포함하며,

상기 제 1단계부터 제 6단계까지를 수직해상도 변환전의 수평동기와 수직해상도 변환후의 수평해상도의 동기가 일치하도록 소정 횟수(예: 48회) 계속적으로 반복수행하여 수직해상도 변환된 한 프레임의 화상을 형성하는 것을 특징으로 하는 수직해상도 변환방법.
제 3항에 있어서, 상기 제 2단계 내지 상기 제 5단계는 입력라인메모리의 입력동작과 출력라인메모리의 출력동작이 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 수직해상도 변환방법.
제 3항에 있어서, 상기 제 1변환계수와 상기 제 2변환계수의 합은 '1'인 것을 특징으로 하는 수직해상도 변환방법.