KR100283887B1 - 고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법에 관한 것으로, 종래에는 필터 계수를 구하기 위한 최소 평균 제곱 오차 알고리즘은 간단하지만 계산량이 많음으로 신호 처리 시간이 지연되어 시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있었다. 이러한 점을 감안하여 본 발명은 고스트의 유무에 따라 고스트의 위치를 미리 판별하고 그 고스트가 있는 위치의 필터 계수만을 수정하도록 구성한 것으로, 본 발명은 고스트가 있는 위치의 계수를 수정하여 계산량을 감소시킴으로써 처리 시간을 단축시켜 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법

제1도는 종래 고스트 제거 장치의 블럭도.

제2도는 고스트 제거 알고리즘을 보인 블럭도.

제3도는 본 발명의 필터 계수 산출을 보인 신호 흐름도.

제4도는 제3도에 있어서, 고스트 유무 및 위치 판별시 신호 흐름도.

제5도는 본 발명의 동작을 보인 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 아날로그/디지탈 변환기 2 : 고스트 제거 필터

3 : 디지탈/아날로그 변환기 4 : 클럭 발생기

5 : 타이밍 발생기 6 : 메모리

7 : 계수 연산기 11 : 유한 충격 응답 필터(FIR)

12 : 무한 충격 응답 필터(IIR) 13,14 : 가산기

15 : 계수 수정부

본 발명은 티브이 고스트 제거에 관한 것으로 특히, 디지탈 필터를 이용하여 고스트를 제거함에 있어 고스트가 있는 부분의 필터 계수만을 수정하는 고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 티브이 수상기의 화면에 나타나는 화질 열화의 대표적인 요인은 다중 채널에 의한 다중상으로 이를 고스트(ghost)라 하며 이러한 다중 채널 수신 신호에 의한 고스트는 일반적인 잡음의 랜덤한 성질과는 달리 원 영상과 밀접한 관계를 갖기 때문에 화질 열화에 심각한 영향을 준다.

여기서, 고스트가 발생하는 이유는 전송된 티브이 신호가 수신기에 직접 전달될 뿐만아니라 빌딩이나 산과 같은 물체에 반사된 후 전달되어지기 때문이다.

이러한 고스트를 제거하기 위하여 디지탈 필터를 사용하는데, 디지탈 필터 계수는 고스트의 특성을 파악하여 고스트를 제거하도록 하여야 하며 고스트 제거를 위한 계수는 최소 평균 제곱 오차(LMS) 알고리즘을 적용하게 된다.

즉, 고스트를 효과적으로 제거하기 위하여 티브이 신호를 전송할 때 수직 소거 기간중에 한 라인을 선택하여 고스트 제거 기준(GCR)신호를 삽입한 후 전송하고 수신단에서 상기 GCR 신호를 기준으로 고스트의 특성을 판별하여 고스트를 제거하게 된다.

여기서, 사용할 수 있는 GCR 신호는 sinx/x, chirp, 의사 랜덤 신호등을 들 수 있다.

제1도는 일반적인 고스트 제거 회로도로서 이에 도시된 바와 같이, 영상 입력 신호(Vi)에 동기된 클럭을 발생시키는 클럭 발생기(4)와, 영상 입력 신호(Vi)중의 고스트 제거 기준 신호를 검출에 따른 신호를 출력하는 타이밍 발생기(5)와, 상기 클럭 발생기(4)의 출력에 따라 입력 영상 신호(Vi)를 디지탈 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(1)와, 상기 타이밍 발생기(5)의 출력에 따라 상기 아날로그/디지탈 변환기(1)의 출력중 고스트 제거 기준 신호의 데이타를 저장하는 메모리(6)와, 이 메모리(6)의 저장 데이타를 연산하여 고스트 제거를 위한 계수를 산출하는 계수 연산기(7)와, 이 계수 연산기(7)의 출력과 상기 아날로그/디지탈 변환기(1)의 출력을 연산하여 고스트를 제거하는 고스트 제거 필터(2)와, 이 고스트 제거 필터(2)의 출력을 아날로그 변환하는 디지탈/아날로그 변환기(3)로 구성된다.

이와같은 종래 회로의 동작 과정을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

고스트(ghost)가 포함된 영상 신호가 입력될 때 클럭 발생기(4)는 영상 신호의 동기 신호를 검출하여 샘플링 클럭등과 같은 시스템에 필요로 하는 14.32MHz의 클럭을 발생시키고 타이밍 발생기(5)는 상기 영상 신호에 포함된 고스트 제거 기준 신호가 포함되어 있는 위치를 알리기 위한 신호를 발생시키게 된다.

이때, 고스트가 포함된 아날로그 영상 신호를 입력받은 아날로그/디지탈 변환기(1)는 클럭 발생기(4)에서 출력된 클럭에 따라 디지탈 변환을 수행하여 디지탈 영상 신호를 출력하고 이 디지탈 영상 신호중 수직 공백 기간내의 특정한 라인에 삽입된 고스트 제거 기준(GCR)신호는 타이밍 발생기(5)의 출력에 따라 메모리(6)에 일시 저장된 후 계수 연산기(7)에 출력되어진다.

이에 따라, 계수 연산기(7)는 메모리(6)에서 출력된 고스트 제거 기준 신호를 읽어온 후 고스트를 유발시킨 채널의 역특성을 시간 영역 또는 주파수 영역에서 연산하여 고스트 제거를 위한 필터 계수(K1,K2)를 산출하면 클럭 발생기(4)의 출력에 동기된 고스트 제거 필터(2)는 상기 계수 연산기(7)에서 입력된 필터 계수(K1,K2)와 아날로그/디지탈 변환기(1)의 출력을 결합하여 연산함에 의해 영상 신호에 포함된 고스트를 제거하게 된다.

즉, 최소 평균 제곱 오차 알고리즘을 적용한 제2도와 같은 알고리즘에서 설명하면 가산기(14)가 수상기에 저장된 고스트 제거 기준 신호(d[n])에서 고스트가 제거된 영상 신호(y[n])을 감산하여 그 차에 의한 오차 성분(e[n])을 산출하고 이 오차 성분(e[n)]을 연산한 계수 수정부(15)가 수정된 필터 계수(K1)(K2)를 고스트 제거 필터(2)를 구성하는 유한 충격 응답 필터(11)와 무한 충격 응답 필터(12)에 각기 출력하면 상기 유한 충격 응답 필터(11)는 고스트가 포함된 영상 신호(x[n])와 상기 필터 계수(K1)를 연산하여 주파수 응답의 위상이 선형이 되도록 필터링함에 의해 전 고스트와 근접 고스트를 제거하고 무한 충격 응답 필터(12)가 상기 필터 계수(K2)와 상기 출력 신호(y[n])를 연산하여 정확한 주파수 특성을 갖는 영상 신호가 출력하도록 필터링함에 의해 후 고스트를 제거하게 된다.

이때, 가산기(13)가 유한 충격 응답 필터(11)와 무한 충격 응답 필터(12)의 출력을 합산함에 의해 고스트가 제거된 영상 신호(y[n])를 출력하게 된다.

상기와 같은 동작에 의한 출력 신호(y[n])와 오차 성분(e[n])을 식으로 표현하면,

임으로 계수 a_k(n), b_k(n)를 수정하는 식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서, μ는 필터 계수를 안정되게 수정하기 위한 상수이고 a_k(n)와 b_k(n)은 n번째 시간 샘플에서의 각각 L개 탭의 유한 충격 응답 필터(11)와 M개 탭의 무한 충격 응답 필터(12)의 k번째 탭 계수이다.

따라서, 상기와 같은 수식으로 표현된 최소 평균 제곱 오차 알고리즘을 이용하여 계수 연산기(7)에서 필터 계수(a_k[n], b_k[n])를 구함으로써 고스트 제거 필터(2)는 실시간에 영상 신호에 포함된 고스트를 제거하게 된다.

이에 따라, 고스트 제거 필터(2)에서 고스트가 제거된 영상 신호(y[n])을 출력하면 디지탈/아날로그 변환기(3)는 아날로그 변환을 통해 아날로그 영상 신호를 티브이 수상기에 출력함에 의해 고스트에 의한 다중상이 제거됨과 아울러 파형 등화된 깨끗한 영상이 표시되어진다.

그러나, 이러한 종래 회로는 필터 계수를 구하기 위한 최소 평균 제곱 오차 알고리즘은 간단하지만 계산량이 많음으로 신호 처리 시간이 지연되어 시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 고스트의 위치를 미리 검출하여 고스트가 있는 위치의 필터 계수만을 수정함으로써 계산량을 줄여 시스템의 성능을 향상시키는 고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법을 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 티브이 신호중 고스트 제거 기준 신호가 있는 라인을 선택하여 평균 고스트 제거 기준(GCR) 신호를 구하는 단계와, 수신된 고스트 제거 기준 신호와 수상기 내의 고스트 제거 기준 신호간의 상관 관계를 이용하여 채널을 특성화하는 단계와, 상기 채널 특성화의 최대값에 따른 절대값｜t[n]｜을 산출하여 그 절대값을 문턱값(thr)과 비교하여 현재 수신된 신호의 고스트 제거 기준 신호 유무를 판별하는 단계와, 상기 고스트 제거 기준 신호 유무 판별에 따른 보조 함수 r[n]값을 이용하여 고스트 위치의 시자점과 끝점 산출하는 고스트 위치 검출 단계와, 상기 과정에서 검출된 고스트의 위치를 이용하여 고스트 위치 내에서만 계수를 연산하는 계수 수정 단계와, 계수 수정값이 정확한가를 판단하여 정확하면 수정된 필터 계수를 전송하는 오차 비교 단계로 이루어진다.

본 발명의 시스템은 제1도와 동일하게 구성한다.

이와같은 본 발명의 동작 및 작용 효과를 제3도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아날로그/디지탈 변환기(1)가 영상 입력 신호를 디지탈로 변환하면 고스트가 삽입된 특정 라인의 고스트 제거 기준 신호를 메모리(6)를 통해 입력받은 계수 연산부(7)가 필터 계수(K1)(K2)를 연산하여 출력하게 되고 상기 계수 연산부(7)의 출력(K1)(K2)를 입력받은 고스트 제거 필터(2)는 상기 아날로그/디지탈 변환기(1)의 출력을 유한 충격 응답 필터(11)를 통해 필터링하여 전고스트와 근접 고스트를 제거함과 아울러 상기 유한 충격 응답 필터(11)의 출력을 무한 충격 응답 필터(12)를 통해 필터링하여 후 고스트를 제거하게 된다.

상기와 같은 동작에서 티브이의 영상 신호중 고스트 제거 기준 신호(GCR)가 들어있는 라인의 데이타를 검출하였을 때 고스트 제거를 위한 필터 계수를 보면 유한 충격 응답 필터의 계수용 고스트가 있는 위치와 그 배수되는 위치에서만 “0”이 아닌 값을 갖고 무한 충격 응답 필터의 계수는 고스트의 위치에서만 “0”이 아닌 값을 갖게 된다.

이때, 고스트의 위치를 미리 파악하여 그 곳의 계수만을 수정하는 방법으로 계산량을 줄이는데 여기서, 원 신호 앞에 나타나는 전 고스트나 근접된 고스트는 원신호와 분리하기가 어렵기 때문에 유한 충격 응답 필터와 무한 충격 응답 필터의 앞부분은 최소 평균 제곱 오차(LMS) 알고리즘등과 같이 항상 계수를 수정하고 무한 충격 응답 필터의 뒷부분은 고스트가 있는 위치만을 수정하여 성능은 전체를 수정했을 때와 거의 유사하고, 계산량은 상당히 줄일 수 있게 된다.

즉, 고스트가 있는 위치만을 수정하는 고스트 제거 알고리즘의 순서도를 제3도에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 아날로그/디지탈 변환기(1)가 입력 영상 신호를 디지탈 변환하면 특정 라인에 삽입된 고스트 제거 기준(GCR) 신호를 검출하여 그 고스트 제거 기준 신호에 들어있는 라인의 데이타로부터 수평 동기 신호의 칼라 버스트 신호를 제거하고 잡음의 영향을 줄이기 위하여 평균치 고스트 제거 기준 신호x[n]을 구한다.

이때, 고스트 위치를 판단하기 위하여 수신된 고스트 제거 기준 신호와 수상기에 가지고 있는 고스트 제거 기준 신호간의 상관 관계나 주파수 상에서 나누는 방법으로 제5(a)도와 같이 채널의 특성화 t[n]를 구하고 그 채널 특성화 t[n]의 최대값을 문턱값(thr)과 비교하여 현재 수신된 신호가 고스트 제거 기준 신호를 갖고 있는지를 판단한다.

즉, 제5(a)도와 같이 채널 특성화 t[n]를 구한후 제5(b)도와 같이 그의 절대값 ｜t[n]｜을 구하여 그 절대값을 임의로 설정된 값과 비교함에 의해 최대값을 구하고 고스트 유무를 판정하기 위하여 문턱값(thr)을 구하는데, 그 문턱값(thr)은 ‘t_peak×k’로 여기서, k는 원신호에 대한 제거하고자 하는 고스트 신호의 크기비이다.

이에 따라, 채널 특성과(t[n])의 절대값(｜t[n]｜)과 문턱값(thr)을 비교하여 보조 함수(r[n])의 값을 다음과 같이 결정한다.

｜t[n]｜≥thr 이면 r[n]=1, n-8≤n≤n+8

｜t[n]｜＜thr이면 r[n]=0, n

여기서, 제5(c)도와 같이 보조 함수(r[n])이 구해졌다고 하면 t_peak값에 해당하는 n이 “0”일 때 n을 검출하고자 하는 고스트 위치의 시작점부터 무한 충격 응답 필터(12)의 끝까지의 범위를 갖으며 ｜t[n]｜≥thr일 때 n값의 좌우 15개에 r[n]=1로 한다.

그리고, 고스트가 있음을 판정하면 고스트의 위치를 판단하는데, 고스트 유무 판별 단계에서 결정된 보조 함수(r[n])의 값을 이용하여 고스트의 시작점과 끝점을 결정한다.

즉, r[n]-r[n-1]=1이면 n은 시작점이고, r[n]-r[n-1]=-1이면 n은 끝점이다.

이와같이 구한 고스트의 위치를 이용하여 무한 충격 응답 필터(IIR)(12)의 계수를 수정하는데, 수정 방법은 제2도와 같은 알고리즘에서 상기 무한 충격 응답 필터(12)만 다음과 같은 식으로 바꾸면 된다.

여기서, st[i]와 en[i]는 각각 i번째 고스트의 시작점과 끝점이며 N은 고스트의 갯수이다.

이때, 오차 성분(e[n])은 e[n]=d[n]-y[n] 임의로 계수 a_k(n), b_k(n)를 수정하는 식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서, μ는 필터 계수를 안정되게 수정하기 위한 상수이다.

상기와 같은 식을 이용하여 필터 계수가 구해지면 그 구해진 필터 계수가 정확한지 판정하기 위해 오차 성분(e[n])을 임의의 설정값과 비교하여 오차 성분(e[n]) 값이 작으면 필터 계수를 고스트 제거 필터(2)로 전송하고 크면 필터 계수를 다시 구한다.

따라서, 정확히 산출된 필터 계수를 이용하여 고스트 제거 필터(2)가 아날로그/디지탈 변환기(1)의 출력중에 삽입된 고스트를 제거하면 상기 고스트 제거 필터(2)의 출력을 디지탈/아날로그 변환기(3)가 아날로그로 변환하여 수상기에 전송함으로써 화면에 고스트가 제거에 의해 깨끗한 영상을 표시하게 된다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 고스트가 있는 위치를 판정하여 그 위치의 계수만을 수정하여 계산량을 감소시킴으로써 처리 시간이 단축되어 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 티브이 신호중 고스트 제거 기준 신호가 있는 라인을 선택하여 평균 고스트 제거 기준(GCR) 신호를 구하는 단계와, 수신된 고스트 제거 기준 신호와 수상기 내의 고스트 제거 기준 신호간의 상관 관계를 이용하여 채널을 특성화하는 단계와, 상기 채널 특성화의 최대값에 따른 절대값(｜t[n]｜)을 산출하여 그 절대값을 문턱값(thr)과 비교하여 현재 수신된 신호의 고스트 제거 기준 신호 유무를 판별하는 단계와, 상기 고스트 제거 기준 신호 유무 판별에 따른 보조 함수 r[n]값을 이용하여 고스트 위치의 시작점과 끝점 산출하는 고스트 위치 검출 단계와, 상기 과정에서 검출된 고스트의 위치를 이용하여 고스트 위치 내에서만 계수를 연산하는 계수 수정 단계와, 계수 수정값이 정확한가를 판단하여 정확하면 수정된 필터 계수를 전송하는 오차 비교 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법.
2. 제1항에 있어서, 고스트 유무 판별 단계는 채널 특성화(t[n])의 절대값(｜t[n]｜)을 산출하는 제1과정과, 제1과정에서 산출된 절대값(｜t[n]｜)중 최대값을 검출하는 제2과정과, 고스트 검출을 위한 문턱값(thr=t_max/Min)을 산출하는 제3과정과, 제3과정에서 검출된 문턱값(thr)을 상기 제2과정에서 검출한 절대값(｜t[n]｜)의 최대값과 비교하여 절대값(｜t[n]｜)이 문턱값(thr)보다 크면(｜t[n]｜≥thr) 보조 함수(r[n])의 값을 “1”로 결정하고 절대값(｜t[n]｜)이 문턱값(thr)보다 작으면(｜t[n]｜＜thr) 보조 함수(r[n])의 값을 “0”으로 결정하는 것을 특징으로 하는 고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법.
3. 제1항에 있어서, 고스트 위치 판별 단계는 고스트 유무 판별 단계에서 결정된 보조 함수 r[n]값을 아래와 같은 수식에 의해 연산하여 고스트의 시작 및 끝점을 판정하는 것을 특징으로 하는 고스트 제거 장치의 필터 계수 산출 방법.

   r[n]-r[n-1]=1이면 n은 시작점

   r[n]-r[n-1]=-1이면 n은 시작점