KR100290969B1 - 모션적응형 영상처리시스템 - Google Patents
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Abstract
영상 소스(202)는 일시적으로 보간된 영상 신호(YT)와 공간적으로 보간된 영상 신호(YS) 및 모션 표시 신호(MOT)를 공급한다. 일시적으로 보간된 신호와 공간적으로 보간된 신호로부터 유도된 차이 신호(DIFF)가 모션 신호 진폭의 함수로써 대칭적으로 제한(252)된 후,
(1) 양호한 세부 성분의 손실 및 얼룩과 같은 모션 아티팩트의 감소
(2) 감소된 잡음 감도
(3) 향상된 저-색상 대비 모션 수행
을 갖는 모션 적용된 영상 출력 신호(Yest)를 형성하기 위해 일시적으로 보간된 신호와 결합된다.
Description
제1도는 종래의 모션 적응형 영상 처리 시스템에 대한 블록도.
제2도는 본 발명의 모션 적응형 영상 처리 시스템에 대한 블록도.
제3도는 본 발명의 모션 적응형 순차 주사 변환 시스템에 대한 블록도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
202 : 영상 소스
212 : 절대값 회로
252 : 중간 필터(제한기)
254 : 감산기
256 : 인버터
352 : 최대값 선택기
354 : 최소값 선택기
358 : 가산기
본 발명은 텔레비젼 장치에 관한 것으로 특히 모션 적응형 영상 신호 처리 시스템에 관한 것이다. 모션 적응형 영상 신호 처리 시스템은 각종 응용 장치에 유용하다. 이러한 시스템의 사용예로는 비월주사 대 순차주사 변환기, 표준 변환기, 휘도 및 색도 신호 분리기 등이 있다. 상기 시스템에서는 장면의 모션에 기인한 시각적 아티팩트(artifact)가 감소되는 결합 신호를 발생하도록, 예컨대 둘 이상의 처리된 영상 신호의 선택, 합성 또는 혼합과 같은 처리된 영상 신호의 파라미터를 제어하기 위해서 모션 신호가 발생되고 이용된다.
통상적인 응용 장치에서 모션은 연속적인 영상 프레임상의 해당 화소(영상소자)에 대한 (휘도)신호 레벨 내의 차이를 측정함으로써 검출된다. 이러한 차이의 절대값은 이미지의 바로 그 위치에서 모션의 양과 출현에 대한 추정치를 생성한다. 불행하게도, 소정의 화상 위치에서의 프레임 차이 신호값은 대조(contrast)의 양에도 의존한다. 대소가 감소하면 프레임 차이값도 역시 감소한다. 종래 방법에서는 고대조 이동 화소 뿐만 아니라 저대조 이동 화소도 검출될 수 있도록 하기 위해 프레임 차이 신호를 비교적 좁은 범위의 값으로 제한함으로써 대조 편차를 보상하였다.
통상적으로, 프레임 차이 신호의 절대값은 전체 모션을 나타내기 위해 고려되는 비교적 작은 진폭(예컨대, 7단계의 양자화 단계)으로 고정되거나 제한된다. 따라서, 생성된 모션 신호가 단지 7단계의 양자화 레벨만을 갖기 때문에, 비교적 작은 워드 크기(예컨대, 3 비트)로 표현될 수 있어서 모션 신호를 위한 메모리 저장 요구량은 "완전 해상도"(예컨대, 255 레벨, 8 비트)모션 신호의 저장 요구량과 비교해 볼 때 비교적 적다.
전술한 바와 같은 모션 신호 발생 및 대조 편차 보상후, 통상적으로서 이 모션 신호를 모션 신호 프로세서에서 추가적으로 모션 "스프레딩(spreading)"한다. "스프레딩"이란 용어는 보간되고 있는 화소의 주변 화소에 대한 모션 표본을 모션 신호에 가산하는 처리를 의미한다. 말하자면, 이 처리는 그 모션이 측정되는 특정 화소보다 더 크게 되도록 모션 검출 영역을 "스프레드", 즉 "확장"한다. 모션 판단시에 다수의 화소를 포함하면, 모션 신호 "스프레딩"에 의해 생성된 모션 검출 "구멍"이나 "창"이 증가하기 때문에 이동 화소의 검출 가능성이 상당히 증가된다는 장점이 생긴다.
실제로, 모션 신호 스프레딩은 시간적 또는 공간적으로 실행될 수 있다. 시간적 스프레딩은 선행 필드 및/또는 후속 필드에 대한 모션 신호의 효과를 포함함으로써 달성될 수 있다. 공간적 스프레딩은 수직(1 라인씩) 및/또는 수평(1 화소씩)으로 선행 및/또는 후속 모션 표본에 대한 모션 신호의 효과를 포함함으로써 달성될 수 있다. 또한, 시간적 스프레딩 성분 및 공간적(수평 및/또는 수직) 스프레딩 성분을 서로 조합함으로써 모션 신호를 "스프레드"할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 모션 신호 처리는 주변의 모션 정보를 이용하기 위해서 모션 신호를 시간적 및/또는 공간적으로 스프레드한다. 이렇게 하면, 연속 프레임의 해당 화소가, 예컨대 이동 물체의 상이한 부분을 나타내는 경우에도 동일한 신호값을 갖는 상황이 발생하는 곳에서의 경우 처럼, 모션을 상실할 수도 있는 확률이 감소하게 된다.
모션 신호 스프레딩 후에, 종래의 모션 적응형 영상 처리 시스템의 최종 처리 단계에서는 시간적으로 및 공간적으로 보간된 영상 신호를 발생하고 처리된 영상 신호의 도움으로 이들 신호를 결합한다. 하나의 결합 방법은 처리된 모션 신호를 흔히 "소프트 스위치" 또는 "페이더"로 불리는 회로의 제어 입력으로 인가하는 것이다. 시간적으로 평균된 영상 신호와 공간적으로 평균된 영상 신호는 "소프트 스위치"의 각 신호 입력단에 인가된다. 모션 신호 제어하에서, 소프트 스위치는 모션 신호가 낮을 때(정지 이미지 영역을 나타냄)는 시간적으로 보간된 신호를 선택하고, 모션 신호가 높을 때[동(動) 이미지 영역을 나타냄]는 공간적으로 보간된 신호를 선택한다. 모션 신호값이 이들 낮은값과 높은값 사이에 있는 경우, 소프트 스위치는 공간적으로 보간된 신호와 시간적으로 보간된 신호를 혼합하거나 비율적으로 결합하여 영상 출력 신호를 형성한다. 이러한 "혼합"은 공간적 신호 선택과 시간적 신호 선택간에 원활한 전이(smooth transition)를 제공해서 하나의 보간된 신호로부터 다른 보간된 신호로 변환하는 동안에 발생될 시각적 아치팩트의 경향을 감소한다.
제1도는 전술한 시스템의 통상적인 실시예이다. 보간될 입력 신호(Yin)가 262H 지연소자(10), 1H 지연소자(12) 및 또 하나의 262H 지연소자(14)가 직렬로 접속된 프레임 메모리에 인간된다. 평균기(16)는 평가될 화소의 위치 위에 있는 라인과 아래에 있는 라인상의 평균 화소를 나타내는 공간적으로 보간된 신호(YS)를 제공하기 위해 1H 신호를 평균한다. 또 다른 평균기(18)는 시간적으로 보간된 신호(YT)를 공급하기 위해 프레임 신호와 지연되지 않은 신호를 평균한다. 이 신호는 선행 필드와 후속 필드의 해당 화소에 대한 평균을 나타낸다. 정지 영역의 경우, 시간적으로 보간된 신호(YT)는 출력 신호(Yest)의 최고 측정치를 제공한다. 이미지의 이동 부분에 대한 경우는, 모션 아치팩트를 피하기 위해 공간적으로 보간된 신호(YS)를 사용할 필요가 있다.
신호 선택은 소프트 스위치(20)에 의해 이루어지는데, 이 소프트 스위치는 YS에서 YT를 감산하는 감산기(22), 모션 신호(MOT)에 감산기 차이를 곱하는 곱셈기(24) 및 측정된 또는 보간된 영상 출력 신호(Yest)를 발생하기 위해서 곱셈기 출력에 신호(YT)를 가산하는 가산기(26)를 포함한다. 이 모션 신호(MOT)는, 입력 신호와 프레임 지연된 신호를 감산하고 이 차이의 절대값을 취하여 기본적인 모션 표시 신호를 생성하는 절대값 회로(28)에 의해 생성되는데, 이어서 이 기본적인 모션을 나타내는 신호는 모션 스프레딩 같은 처리 과정을 추가하여 처리된 이 모션 신호(MOT)를 출력하는 모션 신호 프로세서(30)에 인가된다.
소프트 스위치내의 곱셈기의 크기를 조절하면, 모션 신호(MOT)가 최대 모션을 나타낼 때 신호(YS-YT)가 단위 이득으로 통과되어, 그 결과 신호(YT)는 가산기에서 제거되어 출력 신호(Yest)가 YS와 같게 되는 결과가 생긴다. 그와는 반대로 정지 영역의 경우에 모션 신호(MOT)가 0이 되어 측정된 출력 신호는 시간적으로 보간된 신호(YT)가 된다. 영(0) 모션과 완전 모션 사이의 모션의 경우, 출력 신호는 시간적으로 보간된 신호와 공간적으로 보간된 신호(YT, YS)의 비례 혼합이다.
제1도의 시스템은, 고품질의 영상 입력 신호에는 효과적이지만, 저품질의 신호 특히 정지 화상에 대해서는 감도 잡음이 생기게 되는 문제점이 있다. 추가 잡음을 갖는 시험 패턴(test pattern)과 같은 정지 신호의 경우에, 고 대조의 수평 방향 에지(edge)는 YT값과 YS값 간에 커다란 차이를 갖게 할 수 있다. 동시에, 비교적 낮은 레벨의 잡음은 모션 신호(MOT)에 상당한 변동(fluctuation)을 야기할 수 있다는 문제점이 있다. 측정된 신호(Yest)와, 그에 따른 이미지는 에지에서 원하지 않은 방식으로 매우 좋지 않게 변동할 수 있다는 문제점이 있다. 또 다른 문제점으로는, 저 대조의 동영상(動映像)이 완전한 모션 신호를 발생하지 못할 수도 있다는 것이다. 이 경우 소프트 스위치는 일부 시간적 평균 신호(YT)를 통과하게 하는데, 이는 양질의 세부 신호가 손실되어 품질이 떨어지게 되는 결과가 된다.
종래의 모션 보상된 시스템의 문제점을 극복하기 위한 노력으로, 모션 신호 검출 및 처리를 이용하지 않는 상이한 형태의 처리를 사용하는 것이 제안되었다. 그러한 방법 중의 하나는 "비월주사 대 이중주사 변환기를 위한 인터스피셜 라인 발생기(INTERSTITIAL LINE GENERATOR FOR AN INTERLACE TO NON-INTERLACES SCAN CONVERTER)"라는 명칭으로 1991년 9월 3일 허스트 주니어(Hurst. Jr.)에게 특허된 미국 특허 제5,046,164호에 기재되어 있다. 이 허스트 주니어(Hurst Jr.)의 장치는 공간적/시간적 신호 선택에 대해서 중간 필터링 원리를 이용한다. 중간 필터링에서는, 복수 개의 영상 신호가 비교되고 중간값을 갖는 신호가 출력으로서 선택된다. 허스트 주니어(Hurst Jr.) 시스템에서, 지연 회로는 발생될 인터스티셜 라인의 위치 위에 배치된 복수 개의 영상 라인을 제공한다. 비교 회로는 지연된 영상 신호의 상대값들을 비교한다. 최대값과 최소값을 나타내는 신호는 제거되고, 나머지 신호는 결과로써 보여질 인터스티셜 라인을 제공하기 위해 미리 정해진 비율로 결합된다.
허스트 주니어(Hurst Jr.) 시스템은 매우 간단하고 매우 효과적이다. 중간 필터는 이런한 장치에서 일부 매우 바람직한 특성을 갖는다. 하나의 유용한 특성은 연속성인데, 즉 연속적으로 변화하는 입력은 연속적으로 변화하는 출력을 만든다는 것이다. 이러한 사실은 인공적인 갑작스런 변화를 피하기 위해 모션 적응된 시스템에서 흔히 사용되는 소프트 스위치를 사용할 필요를 없게 한다. 또 다른 유용한 특성으로는 이득이 기본 단위로 제한된다는 것인데, 즉 어떠한 입력 변화도 출력에서 더 커다란 변화를 결코 발생시키지 않는다는 것이다. 이러한 후자의 특성은, 잡음의 효과가 결코 잡음값을 초과할 수 없기 때문에 중간 필터링 시스템에 매우 양호한 잡음 면역성을 제공한다.
이러한 시스템의 하나의 단점은, 시스템내에 명확한 모션 신호가 없기 때문에 중간 필터 시스템이 어떤 종류의 모션 "스프레딩"은 수행할 수 없다는 것이다. 이러한 능력이 없기 때문에, 모션 적응 능력이 없는 시스템은 특정 형태의 모션에 대해서는 오보간(miss-interpolate)을 발생시킬 수 있다.(예컨대, 특정 화소 위치에서 휘도 레벨의 변화를 일으키지 않는 대각선 모션).
본 발명은 전술한 문제점을 일부 인식하여, 그 문제점에 대한 일부 해결책을 제시한다. 본 발명의 모션 적응형 영상 처리 시스템은 시간적으로 보간된 영상 신호(YT), 공간적으로 보간된 영상 신호(YS) 및 모션 표시 신호(MOT)를 공급하기 위한 영상 소스를 포함한다. 회로 수단은 상기 시간적으로 보간된 신호와 공간적으로 보간된 신호간의 차이 신호를 형성하고, 모션 신호(MOT)에 따라 차이 신호를 대칭적으로 제한하고, 모션 적응형 영상 출력 신호를 형성하기 위하여 상기 제한된 결과로 나타내는 신호와 시간적으로 보간된 신호를 결합한다.
본 발명의 원리에 따른 장치는, 차이 신호의 대칭 제한이 중간 필터에 의해 이루어진다는 장점이 있다.
본 발명의 원리에 따른 또 다른 장치는, 시간적 모션 스프레딩의 장점은 고해상도의 모션 신호에 대해 시간적 모션 스프레딩을 이루기 전에 간단한 메모리 장치에서 모션 신호를 부표본화(sub-sampling)함으로써 얻어진다는 장점이 있다.
본 발명의 모션 보상된 영상 신호를 형성하기 위한 방법은, 시간적으로 보간된 영상 신호(YT), 공간적으로 보간된 영상 신호(YS) 및 모션 표시 신호(MOT)를 제공하는 단계와, 시간적으로 보간된 신호와 공간적으로 보간된 신호로부터 차이 신호를 형성하는 단계와, 대칭적으로 제한된 차이 신호를 형성하기 위해 모션 신호(MOT)에 따라 차이 신호를 대칭적으로 제한하는 단계와, 모션 적응형 영상 출력 신호를 형성하기 위해 대칭적으로 제한된 차이 신호와 시간적으로 보간된 신호를 결합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법을 이용한 장치는, 상기 차이 신호를 대칭적으로 제한하는 단계는 다음 단계들을 포함한다.
(1) 차이 신호를 중간 필터의 제1 입력으로 인가하는 단계.
(2) 모션 신호를 상기 중간 필터의 제2 입력으로 인가하는 단계.
(3) 음의 모션 신호를 형성하기 위해서 모션 신호를 반전하는 단계.
(4) 반전된 모션 신호를 상기 중간 필터의 제3 입력으로 인가하는 단계.
본 발명의 방법에 따른 장치는, 시간적 스프레딩에 앞서 실행되는 부-표본화 및 시간적 스프레딩을 모션 신호에 인가하는 추가 단계를 더 포함한다.
본 발명의 전술한 특징 및 추가적인 특징들은 첨부 도면에 예시되어있다.
본 발명의 더욱 두드러진 몇 가지 특징을 개략적으로 살펴보면, 제2도의 모션 적응형 시스템(200)은 시간적으로 보간된 영상 신호(YT), 공간적으로 보간된 영상 신호(YS) 및 모션 표시 신호(MOT)를 제공하는 영상 소스(202)(점선으로 표시됨)을 포함한다. 선택 회로, 즉 출력 신호 형성 회로(250)(점선으로 표시됨)는 시간적으로 보간된 신호와 공간적으로 보간된 신호(YT, YS)로부터 차이 신호(DIFF)를 형성한다. 대칭 제한기(252)는 모션 신호(MOT)에 따라 차이 신호(DIFF)를 대칭적으로 제한하거나 고정하고, 상기 대칭 제한기의 출력 신호는 시간적으로 보간된 신호(YT)에 가산되어 모션 적응된 영상 출력 신호(Yest)를 형성한다.
대칭적 제한으로 제어된 모션(예컨대, 중간 필터에 의해 공급될 수 있는)은 다음의 이로운 효과를 갖는다.
(1) 감소된 모션 아치팩트
(2) 잡음에 대한 상대적 무감도
(3) 양호한 저 대조 모션 수행
더욱 상세하게는, 제2도의 모션 적응형 영상 신호 처리 시스템(200)의 영상 소스(202)는 262H 지연소자(203), 1H 지연소자(204) 및 또 다른 262H 지연소자(206)가 직렬로 접속된 프레임 메모리를 포함한다. 휘도 입력 신호(Yin)는 이 직렬로 접속된 프레임 메모리로 인가되고 시간적으로 보간된 출력 신호(YT)는 평균기(208)에 의하여 발생되는데, 이 평균기는 상기 입력 신호와 지연소자(206)의 출력단에서 생성된 프레임 지연된(525H) 신호를 평균한다. 공간적으로 보간된 신호(YS)는 지연소자(203, 204)의 출력단에서 각각 262H와 263H로 지연된 신호를 평균하는 평균기(210)에 의해 발생된다.
모션 표시 신호(MOT)는 감산기와 절대값 회로(212)에 의해 발생되는데, 상기 절대값 회로는 입력 신호(Yin)와 지연소자(206)에 의해 생성된 프레임 지연된 출력(525H) 신호간의 차이를 받아들이고, 이 차이 신호의 절대값을 취한다. 이 "수정된" 신호는 모션을 나타내고 수직적, 수평적, 대각선 또는 시간적인 모션 신호 "스프레딩"의 기능이나 가종 스프레딩 기능의 조합을 제공하는 모션 프로세서(214)로 인가된다.
수직 모션 스프레딩은 모션 데이타를 수직으로 평균하여 실행될 수 있다. 수직, 수평 스프레딩 모두 주어진 영역에 대한 화소의 배열로부터의 모션 데이타를 평균함으로써 실행될 수 있다. 시간적 모션 스프레딩은 두 개 이상의 필드에 대해 모션 데이타를 평균하여 실행될 수 있다. 모션 스프레딩의 이용은 모션 측정치내에 많은 모션 데이타를 포함함으로써 모션 오류를 감소하는 이로운 경향이 있다.
제2도의 시스템에서는, 모션 신호(MOT)와 종래의 모션 적응형에서 처럼 수비트로 압축되지 않고 완전 (예컨대, 8 비트) 해상도로 유지된다. 이것은 전술한 저대조 모션 효과 때문에 2∼3 비트로 제한된 종래의 모션 적응형 시스템에 비교한 중요한 장점이다. 더 높은 해상도에서는, 정지한 물체와 움직이는 물체를 갖는 장면내의 시각적 아치팩트가 효과적으로 감소된다. 이것은 본 발명의 시스템에서 모션 신호(MOT)가 이전의 시스템에서 처럼 스위치를 작동하기 위해 사용되지 않고 대칭 제한 회로(252)의 한계치를 설정하며 제어하기 위해 사용되기 때문에 가능하다.
더 자세히 설명하면, 감산기(254)에 의해 제공된 차이 신호(YS-YT)는 대칭 제한기(252)에 인가되고, 모션 신호(MOT)와 음(역)의 모션 신호(MOT)(인버터에의해 공급됨)는 그 대칭 제한기의 다른 입력으로 인가된다. 따라서, 차이 신호(YS-YT)는 전술한 종래 시스템에서 처럼 모션 신호에 곱해지는 대신에 +MOT와 -MOT의 해당 레벨에서 대칭적으로 제한되거나 고정된다. 보간되거나 "측정된" 휘도 출력 신호(Yest)는 공간적으로 보간된 신호(YT)와 대칭 제한기(252)의 출력을 결합하는 가산기(258)에 의해 형성된다.
모션 신호(MOT)가 프레임 차이 신호로부터 유도되기 때문에, 그 모션 신호는 고 대조 모션의 경우에는 클 것이고, 저 대조 모션의 경우에는 작을 것이다. 둘 중의 한 경우에 있어, 모션이 나타났을 때 모션 신호(MOT)가 차이 신호(YS-YT)의 진폭보다 클 것이고 제한 또는 고정은 발생하지 않을 것이다. 이러한 구성에서, 대칭 제한기는 단위 이득 특성을 나타냄으로, 모션 신호(MOT)내에 변동을 야기하는 신호상의 잡음은 출력 신호(Yest)내에서 잡음 이하의 변동을 초래할 것이다.
따라서, 시스템은 종래의 모션 보상된 시스템(예컨대, 제1도)의 모션 아치팩트를 감소시키는 장점과 보간 시스템의 중간 필터링 형태에 의해 제공된 잡음에 대한 무감도 및 양호한 저 대조 모션 수행이라는 장점을 결합한다.
제2도의 시스템에서는, 모션 신호의 증가된 워드 길이(8비트 전체 해상도)때문에 하드웨어가 약간 복잡하다. 그러나, 이것은 곱셈기에 비해 대칭 제한기가 상대적 단순하므로 의해 어느 정도까지는 보상된다. 대칭 제한기는 3 입력 중간 필터로써 작동한다. 흔히 3 입력 중간 필터는 입력을 선택하기 위해 3 입력의 3쌍을 비교(예컨대, 동시에 2 개를 취하는 비교)하는 것이 필요하다. 다행스럽게도, 본 발명의 실시예에서는 중간 필터를 대칭 제한기(252)로 사용하는데 있어서 세 쌍의 비교를 할 필요가 없다. 이것은 제2도(그리고, 제3도)의 예에서, 입력들 중의 하나의 신호(+MOT)가 입력 중의 다른 신호(-MOT)보다 항상 크기 때문에 출력을 결정하기 위해서는 비교를 2 번만 하면 되기 때문이다.
제2도의 대칭 제한기(252)의 유용한 실시예가 제3도에 점선으로 표시된 회로 소자(350) 도시되어 있다. 이 회로 소자는 3 입력 중간 필터의 기능을 하지만, 3 입력 중간 필터의 3 개의 비교가 아닌 2 개의 비교만 한다. 전달 함수는 다음과 같다.
Yout = Max[-MOT, Min(YS-YT, +MOT)] (1)
상기 관계식은 대칭 제한된 또는 중간 필터링된 휘도 신호(Yout)의 값이 모션 신호(MOT)와 차이 신호(YS-YT)의 더 작은값(Min)과 음의 모션 신호(-MOT)값 중에서 더 큰 값(Max)에 일치한다는 것을 보여준다. 제3도에서 상기 기능은 차이 신호(YS-YT)와 모션 신호(MOT)의 최소값을 선택하는 최소값 선택기(354) 및 반전된 모션 신호(-MOT)와 최소값 선택의 결과치 중에 더 큰 값을 선택하는 최대값 선택기(352)의 조합에 의해 이루어진다.
제2도의 모션 적응형 처리 시스템(200)은 보편적인 이용 형태이다. 예컨대, 비월주사 대 이중주사(예컨대, 순차주사) 변환기, 표준 전환기(예컨대, NTSC/PAL), 라인비 또는 필드비 더블러(doubler) 및 휘도/색도 신호 분리기 등의 여러 장치에 이용된다. 제3도는 순차 주사 변환기에 본 발명을 이용한 것을 도시한다.
제3도에서, 순차 주사 변환기는 하나의 262H 지연 메모리 소자(322), 하나의 1H 지연 메모리 소자(324) 및 또 다른 262H 지연 메모리 소자(326)의 직렬 접속을 포함하고 그것에 의해 262H, 263H 및 전체 프레임 525H로 지연된 출력 신호를 공급하는 프레임 메모리(320)(점선으로 표시됨)를 포함한다. 이러한 지연이 NTSC 표준 신호라는 것을 알 수 있을 것이다. 기타의 시스템의 경우에는 그 시스템에 적절한 지연이 이용된다. 예컨대, PAL 시스템에서는 프레임당 625 라인이 있다. 따라서, 그 시스템에서는 312H, 313H 및 625H의 순수 지연을 만드는 312H, 1H 및 312H의 지연 소자를 사용한다.
순차 주사 형태로 변환될 영상 입력 신호(Yin)는 잡음 감소 회로(310)(점선으로 표시됨)를 거쳐 프레임 지연 회로(320)로 인가된다. 프레임 지연 회로는 영상 입력 신호의 시간적 보간과 공간적 보간에 필요한 모든 지연을 제공한다. 프레임 지연 회로와 잡음 감소 회로는 입력 신호의 시간적(프레임) 순환 필터링과 지연된 모든 출력 신호를 공급한다. 잡음 감소 회로(310)는 감산기(312)를 포함하는데, 이 감산기는 프레임 지연된 신호(525H)를 입력신호(Yin)로부터 감산한다. 이 차이 신호는 제한기(314)로 제한되고, 이 제한된 신호는 가산기(316)에서 입력 신호와 더해진 후 잡음 감소된 휘도 입력 신호가 되어 프레임 지연 회로(320)로 인가된다. 이 동작에서, 감산기(312)는 인가되는 휘도 신호와 잡음 감소되고 프레임 지연된 휘도 신호간의 차이를 발생한다. 이 차이 신호가 작다면(즉, 모션이 거의 없거나 전부 없다면) 제한기(314)는 그 차이 신호를 그대로 통과시키고, 그 차이 신호는 가산기(316)에 의해 입력 신호(Yin)에 가산된다. 따라서, 입력 신호(Yin)는 거의 사라지고 프레임 지연된 신호로 대체된다. 그러나, 모션이 나타났을 때 감산기(312)의 출력은 비교적 큰 신호가 된다. 따라서, 제한기(314)는 차이 신호를 제한하여 입력 신호(Yin)만이 거의 대부분 프레임 지연 회로로 인가된다. 이러한 경우, 제한기(314)는 프레임 지연 회로(320)의 신호들이 항상 입력 신호(Yin)의 평균으로 수렴하도록 제한되지 않을 때의 단위 이득(예컨대, "소신호"를 제한할 때의 제한기 이득)보다 작은 이득을 갖는다. 제한기(314)에 대한 예증적 이득은 7/8이다.
제3도의 프로세서의 모션 신호는 모션 디텍터와 부표본화 회로(330)에서 감산기(332)와 절대값 회로(334)에 의해 발생되는데, 상기 감산기는 프레임 지연된 영상 신호와 지연되지 않은 영상 신호간의 차이 신호를 형성하고, 상기 절대값 회로는 그 차이 신호의 절대값을 취한다. 상기 차이 신호는 절대값으로 취해졌기 때문에, 지연된 신호가 지연되지 않은 신호로부터 감산되거나 또는 그 반대의 경우가 되더라도 상관없다.
절대값 회로의 출력은 메모리 크기 감소와 수평 모션 스프레딩을 제공하는 부표본화 회로(336)에 인가된다. 현재 시스템에서는, 동작 신호가 종래의 시스템의 저 해상도(예컨대, 3 비트)가 아닌 완전 해상도(예컨대, 8 비트)라는 사실을 유의하여야 한다. 또한, 현재 시스템에서는 이후에 단위 회로(340)에서 동작 신호를 시간적으로 스프레딩하고, 이 때문에 프레임 지연 메모리가 사용된다. 그러한 큰 메모리의 경우에는, 더 높은 해상도의 신호를 위해 많은 양의 메모리가 필요하기 때문에 완전 해상도 모션 신호의 증가된 워드 폭으로 비용이 증가한다. 다행히,제3도의 시스템에서는 이런한 문제점에 대한 해결 방안이 있다. 특히, 수평적으로 인접한 네 개의 화소에 대한 모션 신호가 전체 그룹의 동작을 나타내기 위해 네 개의 값중에서 가장 큰 프레임 차이값을 사용하여 결합된다면 성능의 손실이 거의 없다. 이러한 동작은 모션 데이타의 한정된 수평 스프레딩의 형태를 발생하고 "부표본" 블록(336)으로 제3도에 나타나 있다. 예컨대, 이것으 모션 데이타를 4 비트의 레지스터로 동시에 이동시키고, "수평적 스프레드"모션 출력 신호를 발생하기 위해 진폭 비교기에 데이타를 인가하여 네 개의 데이타 샘플 중에 가장 큰 것을 선택하여 실행될 수 있다. 이 8 비트 부표본화된 모션 신호에 요구된 메모리는 2 비트 완전 비율 모션 신호에 요구된 메모리와 같다. 따라서, 메모리 소자는 1/4로 감소하고, 이에 따른 여분의 양은 다음의 시간적 순환 스프레딩에 이용된다.
회로(330)에 의해 발생된, 검출되고 부표본화된 모션 신호는 모션 신호 프로세서(340)로 인가된다. 공간적으로 보간된 영상 신호(YS)의 모션이 포함되도록 하기 위해서, 모션 신호가 공간적으로 보간된 신호(YS)를 발생하는 라인에 해당하는 모션을 얻도록 지연 소자(342)내의 262H와 지연 소자(343)내의 1H에 의해 지연된다. 이러한 모션값(262H 또는 263H)들 중에서의 최소치는 최소값 선택기(346)에 의해 선택되어져서 지연되지 않은 모션 신호와 비교되고[최대값 선택기(347)], 이 신호들중에서 더 큰 값을 가지는 신호가 처리된 모션 출력 신호(MOT)가 된다.
완전한 시간적인 순환 모션 스프레딩은 모션 아치팩트를 현저하게 감소시킨다고 알려져 있다. 이것은 모션 신호 프로세서(340)에서 1H의 지연 회로(343)의 출력에 추가 지연(262H)을 만드는 회로 (344)를 연결하여 한 프레임의 전체 지연을 형성함으로써 이루어진다. 이러한 프레임 지연된 신호는 소자(345)에 의해 단위값 이하의 분수(예컨대, 15/16)와 곱해지고, 최대값 검출 회로(341)에서 상기 감쇠된 신호와 입력 모션 신호간의 최대값이 선택되어 프레임 지연에 대한 입력이 된다. 이것은 특정 화소에 대한 모션 신호(MOT)의 값이 이동 물체가 통과한 후 그것에 의해 시간적으로 모션을 "스프레딩"하는 여러 프레임 동안에 걸쳐 점차적으로 "소멸"(예컨대, 감축)하게 한다.
모션 적응된 휘도 출력 신호(Y2)의 형성은 평균기(360)등에 의해 제공되는데, 상기 평균기는 지연되지 않은 영상 신호(OH)와 프레임 지연된 영상 신호(525H)를 평균함으로써 시간적으로 보간된 영상 신호를 형성한다. 또 다른 평균기(362)는 프레임 지연 메모리 회로(320)에 의해 공급된 지연된 신호들(262H, 263H)을 평균함으로써 공간적으로 보간된 영상 신호(YS)를 형성한다. 감산기(370)는 시간적으로 보간된 신호(YT)와 공간적으로 보간된 신호(YS)의 차이 신호(YS-YT)를 형성한다. 이 차이 신호(YS-YT)는 중간 필터(350)에서 프로세서(340)에 의해 생성된 모션 신호(MOT)와 인버터(364)에 의해 제공된 역 모션 신호(-MOT)에 의해 진폭이 대칭적으로 제한(또는, 고정)된다. 보간된(또는, 측정된) 출력 신호(Y2)는 모션 제한된 차이 신호와 시간적으로 평균된 신호(YT)를 결합함으로써 형성된다.
상기 예와 같이,대칭 제한기는 여러가지 방법으로 구현될 수 있다. 예컨대, 세 가지 입력 신호의 중간치에 해당하는 출력 신호를 제공하기 위해 세 쌍의 비교를 하는 종래 형태의 3 입력 중간 필터를 사용할 수도 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 상기 비교는 모션 신호(MOT)가 역의 모션 신호(-MOT)보다 항상 크거나 같기 때문에 제3도에 도시된 것처럼 오직 두 신호의 비교만이 실행되므로 간단해 진다. 본 발명의 실시예에 있어서, 중간 필터는 모션 신호(MOT)와 차이 신호(YS-YT)의 최소치를 선택하는 최소값 선택기(354) 및 반전된 모션 신호(-MOT)와 최소값 선택기 출력 중에서 더 큰 값을 택하는 최대값 선택기(352)를 포함한다.
순차주사 영상 출력 신호(Yout)는 한 쌍의 시간 압축 회로(380, 382)와 멀티플렉스 스위치(386)에 의해 제공된다. 보간되지 않은 영상 입력 신호와 보간된 모션 보상 신호(Y2)를 시간적으로 정렬시키기 위해서, 영상 입력 신호는 지연 소자(322)에 의해 한 필드 정도 지연된다. 보간되지 않은 필드 지연된 영상 신호(Y1)와 보간된 모션 보상 신호(Y2) 모두는 압축기(380, 382) 내에서 각각 2:1의 비율로 시간 압축된다. 시간 압축후, 멀티플렉스 스위치(386)는 처리된 신호들을 인터리빙(interleaving)하는데, 이것은 입력 신호의 두 배의 라인 비율을 갖는 순차 주사 영상 신호(Yout)를 제공한다. 즉, 상기 순차 주사 영상 신호는 영상 입력 신호에 해당하는 각 라인이 있으며, 그 각 라인 사이에 보간되고 모션 보상 적응된 라인이 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 있어서는, 공간적으로 보간된 신호와 시간적으로 보간된 신호로부터 차이 신호를 형성하고, 차이 신호를 모션 신호의 함수로 대칭 제한하고, 마지막으로 제한된 신호와 시간적으로 보간된 신호를 결합함으로써 모션 보상된 출력 신호가 발생한다. 제2도와 제3도에서, 발명에 대한 실시예는 공간적으로 보간된 신호(YS)로부터 시간적으로 보간된 신호(YT)를 감산함으로써 차이 신호(DIFF)가 얻어지는 것과, 제한된 신호와 시간적으로 보간된 신호를 가산함으로써 출력 신호가 발생되는 것이다. 그러나, 이것은 본 발명의 실행에 있어서 필수적인 것은 아니다. 이와는 달리, 출력 가산기를 시간적으로 보간된 신호(YT)에서 제한된 차이 신호를 감산하는 감산기로 대체한다면, 시간적으로 보간된 신호(YT)로부터 공간적으로 보간된 신호(YS)를 감산할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 시간적으로 보간된 영상 신호(YT), 공간적으로 보간된 영상 신호(YS) 및 모션 신호(MOT)를 제공하기 위한 영상 소스(202)를 포함하는 모션 적응형 영상 신호 처리 시스템에 있어서, 상기 시간적으로 보간된 신호와 공간적으로 보간된 신호로부터 차이 신호(DIFF)를 형성하고, 제한된 차이 신호(Y3)를 형성하기 위해 상기 차이 신호를 모션 표시 신호의 기능으로 결정된 양의 제한값(MOT)과 음의 제한값(-MOT) 사이의 값으로 제한하고, 모션 적응형 영상 출력 신호(Y2)를 형성하기 위해 상기 제한된 차이 신호(Y3)와 시간적으로 보간된 신호(YT)를 결합하는 회로 수단(250)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 적응형 영상 신호 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 회로 수단(250)은 상기 차이 신호를 제한하기 위한 중간 필터(252)를 포함하며, 그 중간 필터는 상기 차이 신호를 수신하기 위한 제1 입력, 상기 모션 신호를 수신하기 위한 제2 입력, 반전된 모션 표시 신호를 수신하기 위한 제3 입력 및 상기 제한된 차이 신호를 제공하기 위한 출력을 갖는것인 모션 적응형 영상 신호 처리 시스템.
- 제1항에 있어서, 부표본화와 시간적 모션 스프레딩 중에서 최소한 하나를 상기 모션 신호에 적응하기 위한 제2 회로 수단(214)을 포함하는 것인 모션 적응형 영상 신호 처리 시스템.
- 시간적으로 보간된 영상 신호(YT), 공간적으로 보간된 영상 신호(YS) 및 모션 표시 신호(MOT)를 제공하는 단계와 그 시간적으로 보간된 영상 신호, 그 공간적으로 보간된 영상 신호 및 그 모션 표시 신호로부터 모션 적응형 신호를 형성하는 단계를 포함하는 모션 적응형 영상 신호를 형성하는 방법에 있어서, 상기 형성 단계는 시간적으로 보간된 영상 신호와 공간적으로 보간된 영상 신호로부터 차이 신호(DIFF)를 형성하는 단계와, 제한된 차이 신호(Y3)를 형성하기 위해 상기 차이 신호를 모션 표시 신호의 기능으로 결정된 양의 제한값(MOT)과 음의 제한값(-MOT) 사이의 값으로 제한하는 단계와, 모션 적응형 영상 출력 신호(Yest)를 형성하기 위해 상기 제한된 차이 신호와 시간적으로 보간된 신호를 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 적응형 영상 신호 형성 방법.
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