KR100296817B1 - Decoder of digital tv receiver - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상신호를 압축하여 전송하고, 이 전송된 압축영상신호를 수신기의 디코더에서 복호화하여 디스플레이하는 디지탈 티브이 수신기(Digital TV Receiver)의 영상 디코더 장치에 관한 것으로서 특히 SD급 수신기로 HD급 데이타를수신하기 위하여 수행하는 다운 컨버팅(down converting)시에 영상신호의 화질 개선을 위하여 영상신호를 Modified 4:2:0 Format으로 변환하여 처리하는 것을 특징으로 하는 디지탈 티브이 수신 디코더 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a video decoder device of a digital TV receiver for compressing and transmitting a video signal, and decoding and displaying the transmitted compressed video signal at a decoder of a receiver. The present invention relates to a digital receiving decoder apparatus for converting and processing a video signal into a modified 4: 2: 0 format to improve the quality of a video signal during down converting.
실시예로서 본 발명은 MPEG영상신호를 수신하여 이 수신된 영상신호를 복호화하는 디지탈 티브이 디코더에 있어서, SDTV수신기를 이용해서 HD급 영상을 수신하기 위한 디코더 장치로서, B프레임 픽쳐는 디스플레이 사이즈에 맞게 줄여서 메모리에 저장하고, 또 데이타 엔코딩(data encoding)하여 저장하며, 출력시에는 디코딩 및, I,P픽쳐에 대한 종횡비 및 포맷변환을 수행하여 디스플레이 출력을 수행하는데, 이때 영상신호의 수직방향의 해상도를 증가시키고 수평방향의 해상도는 상대적으로 감소시켜 전체적인 데이타량의 변화는 없는 대신 인간의 시감각 특성상 수직방향의 화질인식도를 증가시킴으로써, 메모리의 크기에 변화없이 영상의 화질을 최선으로 유지할 수 있도록 한 디지탈 티브이 수신 디코더 장치에 관한 것이다.As an embodiment, the present invention provides a digital TV decoder that receives an MPEG video signal and decodes the received video signal, wherein the decoder device is configured to receive an HD video using an SDTV receiver. It is shortened and stored in memory, and data encoded and stored, and when outputted, display is performed by decoding, aspect ratio and format conversion for I and P pictures, and at this time, the resolution of the vertical direction of the video signal. By increasing the resolution and decreasing the horizontal resolution relatively, there is no change in the overall data volume, but by increasing the image quality in the vertical direction due to the human visual sense, it is possible to maintain the best image quality without changing the memory size. A digital TV reception decoder device is provided.
디지탈 티브이 수신기는 MPEG2로 압축전송된 영상신호를 복호기에서 복호화Digital TV receiver decodes video signal compressed and transmitted by MPEG2 in decoder.
하여 화면에 디스플레이 한다. 통상적으로, 디지탈 티브이 수신기는 선명도/영상재현성능(화질)과 관련하여 화소(pel = picture element)의 수에 따라 HDTV급과 SDTV급으로 대별되며, HDTV의 경우는 예를 들면 최대 1920pels/1080lines의 성능을 갖추고, SDTV의 경우는 예를 들면 640pels/480lines을 갖추고 있다.Display on the screen. In general, digital TV receivers are classified into HDTV class and SDTV class according to the number of pixels (pel = picture elements) with respect to clarity / reproduction performance (quality), and for HDTV, for example, up to 1920pels / 1080lines Performance and SDTV, for example, has 640pels / 480lines.
이하, 도1 내지 도9에 나타낸 화소단위들은 본 발명의 설명을 위하여 한 예로써 제시하며 이 것에 제한되지 않는다.Hereinafter, the pixel units shown in FIGS. 1 to 9 are presented as an example for explanation of the present invention and are not limited thereto.
도1은 디지탈 TV수신기에서 디코더의 일예를 나타내며, 1화소를 8비트로 표Fig. 1 shows an example of a decoder in a digital TV receiver, and one pixel is represented by 8 bits.
현하고, 1매크로블록(macro block)은 16*16 화소의 데이타 구조를 가지며, DCT계수와 움직임벡터 정보를 포함하는 각 급에 상당하는 수준의 비트스트림(bit stream)을 처리한다.Currently, a macro block has a data structure of 16 * 16 pixels and processes a bit stream of a level corresponding to each class including a DCT coefficient and motion vector information.
도1에서, VLD(Variable Length Decoder)(1)는 입력된 비트 스트림 데이타를 가변장 복호화하고, IDCT(2)는 가변장 복호화된 데이타를 역 이산코사인변환(Inverse Discrete Cosine Transform)하여 복호화하고, 가산기(3)에서는 복호화된 데이타에 움직임 추정보상부(4)의 움직임 보상된 정보를 이용해서 복원된 영상을프레임 메모리(5)에 4:2:0 영상신호 포맷으로 저장하고, 저장된 데이타는 4:2:2의 영상신호 포맷으로 업샘플링하여 디스플레이수단으로 출력(Video out)된다.In Figure 1, Variable Length Decoder (VLD) 1 variable length decodes the input bit stream data, IDCT 2 decodes the variable length decoded data by Inverse Discrete Cosine Transform, The adder 3 stores the reconstructed image using the motion compensated information of the motion estimation compensator 4 in the decoded data in the frame memory 5 in a 4: 2: 0 image signal format, and the stored data is 4 It is upsampled to the video signal format of 2: 2 and output to the display means.
상기의 HDTV수신기는 HD급 데이타를 수신하여 복호화하므로 SD급 데이타를 수신하여 복호화하는데 전혀 장애를 받지 않는다.Since the HDTV receiver receives and decodes HD class data, there is no obstacle in receiving and decoding SD data.
상기의 SDTV수신기는 SD급 데이타를 수신하여 복호화하므로 SD급 데이타를 수신하여 복호화하는데 전혀 장애를 받지 않지만, 호환성의 관점에서 HD급 데이타를 수신하여 처리(복호화/디스플레이)할 수 있어야 한다.Since the SDTV receiver receives and decodes the SD level data, there is no obstacle in receiving and decoding the SD level data, but from the viewpoint of compatibility, the SDTV receiver should be able to receive and process (decode / display) the HD level data.
이것을 위해서 SD급 TV수신기의 디코더장치는 HD급 데이타에 대한 SD급 수신을 위한 '데이타 처리'를 수행하게 된다.To this end, the decoder of the SD TV receiver performs 'data processing' for the SD reception of HD data.
이러한 데이타 처리 과정을 우리는 다운샘플링(downsampling)/또는 다운 컨버팅-즉, 필터링/데시메이션(filtering/decimation)-을 통해서 확보하고 있다.This data processing process is secured by downsampling / or down-converting, ie filtering / decimation.
도2의 a는 4:4:4의 영상신호 포맷을 나타내며, b는 4:2:2의 영상신호 포맷을 나타내고, 도3은 4:2:2의 영상신호 포맷을 나타낸다.2 shows a 4: 4: 4 video signal format, b shows a 4: 2: 2 video signal format, and FIG. 3 shows a 4: 2: 2 video signal format.
도2 및 도3에서 가위표시(cross)는 휘도신호이며, 원표시(circle)는 색신호(Cb,Cr)를 표현하고 있다.In Figs. 2 and 3, the cross is the luminance signal, and the circle represents the color signals Cb and Cr.
도4는 종래에 SD급 TV수신기에서 HD급 데이타를 수신하여 복호화하고 디스플레이하기 위한 디코더장치의 다운샘플링 기술의 일 예를 보이고 있다.4 shows an example of a downsampling technique of a decoder device for receiving, decoding and displaying HD data in an SD TV receiver.
도4는 8*8크기의 블럭 데이타를 4*4로 줄여서 디코딩하는 기법이다.4 is a method of decoding 8 * 8 block data by reducing it to 4 * 4.
8*8크기의 데이타블록(41)을 IDCT/다운샘플러(42)에서 수평과 수직으로 8화소에 대하여 역이산코사인변환과 다운샘플링을 수행함으로써 8*8의 크기의 블럭을 4*4크기로 줄인다.The 8 * 8 sized data block 41 is inversely cosine transformed and downsampled on the 8 pixels in the IDCT / downsampler 42 horizontally and vertically to reduce the size of the 8 * 8 sized block to 4 * 4 size. Reduce
도4에서는 데이타 블록(41)의 상위단으로부터 흑점으로 표시된 바와같이 16개의 DCT계수들을 선택하여 이 것을 4*4 크기의 역이산코사인변환함으로써 다운샘플링된 이미지 데이타를 구하였다.In FIG. 4, 16 samples of DCT coefficients were selected from the upper end of the data block 41, and 4x4 inverse discrete cosine transform was used to obtain downsampled image data.
선택된 계수(selected coefficient)를 제외한 제거된 계수(discarded coefficient)는 백색점(공란)으로 나타내었다.The discarded coefficients, except for the selected coefficients, are shown as white spots (blanks).
여기서 선택된 계수의 갯수나, 계수를 선택하는 방법은 이외에도 여러가지가 있다.The number of coefficients selected here and the method of selecting the coefficients are various as well.
4*4로 다운샘플링된 이미지 데이타는 가산기(43)를 거쳐서 프레임 메모리(44)에 저장된다(또는 필드 메모리일 수도 있다).The image data downsampled to 4 * 4 is stored in the frame memory 44 via the adder 43 (or may be a field memory).
프레임 메모리(44)의 이미지 데이타는 다운 샘플링된 이미지 데이타에 적응하는 움직임 벡터정보(motion vectors)처리를 위해서, 업샘플러(45)에 의하여 8*8로 수평/수직방향의 업샘플링(upsampling)되고, 업샘플링된 이미지 데이타는 움직임 보상예측기(46)에서 움직임 벡터(Motion Vectors)에 의해서 움직임 보상처리되고, 이 보상된 정보는 8*8크기이므로 다운샘플러(47)에서 다시 4*4크기로 수평/수직 방향의 다운샘플링이 행해진 다음, 이 4*4의 다운샘플링된 움직임 보상된 블럭이 가산기(43)에 가해짐으로써, 최종적으로 우리가 원하는 -8*8이 4*4로 다운샘플링된-영상블럭을 얻어서 프레임 메모리에 저장하게 된다.The image data of the frame memory 44 is upsampled horizontally and vertically up to 8 * 8 by the upsampler 45 for processing motion vectors adapted to the down sampled image data. The upsampled image data is motion compensated by motion vectors in the motion compensation predictor 46, and the compensated information is 8 * 8 in size, so the downsampler 47 is again horizontally 4 * 4 in size. After downsampling in the vertical direction is performed, this 4 * 4 downsampled motion compensated block is applied to the adder 43, whereby -8 * 8 is finally downsampled to 4 * 4. The image block is obtained and stored in the frame memory.
출력시에는 프레임 메모리(44)의 출력값을 포맷 변환기(48)에서 4:2:0포맷으로 변환하고 이 것을 업샘플링기(49)에서 4:2:2포맷으로 변환하여 출력한다.At the time of output, the output value of the frame memory 44 is converted into 4: 2: 0 format by the format converter 48, and this is converted into 4: 2: 2 format by the upsampler 49 and output.
도5는 종래에 SD급 TV수신기에서 HD급 데이타를 수신하여 복호화하고 디스플레이하기 위한 디코더장치의 다운샘플링 기술의 다른 예를 보이고 있다.Figure 5 shows another example of a downsampling technique of a decoder device for receiving, decoding and displaying HD data in an SD TV receiver.
도5는 8*8크기의 데이타를 8*4로 줄이는 기법이다.5 is a technique of reducing 8 * 8 size data to 8 * 4.
8*8크기의 데이타블록(51)을 IDCT/다운샘플러(52)에서 수평으로 8pels에 대하여 역이산코사인변환과 다운샘플링을 수행함으로써 8*8의 크기를 8*4크기로 줄인다.The size of 8 * 8 is reduced to 8 * 4 by performing inverse discrete cosine transform and downsampling on the 8 * 8 data block 51 horizontally in IDCT / downsampler 52.
선택된 계수(selected coefficient)를 제외한 제거된 계수(discarded coefficient)는 백색점(공란)으로 나타내었다.The discarded coefficients, except for the selected coefficients, are shown as white spots (blanks).
여기서 선택된 계수의 갯수나, 계수를 선택하는 방법은 이외에도 여러가지가 있다.The number of coefficients selected here and the method of selecting the coefficients are various as well.
8*4로 다운샘플링된 이미지 데이타는 가산기(53)를 거쳐서 프레임 메모리(54)에 저장된다(또는 필드 메모리일 수도 있다).The image data downsampled to 8 * 4 is stored in the frame memory 54 via the adder 53 (or may be a field memory).
프레임 메모리(54)의 이미지 데이타는 다운 샘플링된 이미지 데이타에 적응하는 움직임 벡터정보(motion vectors)처리를 위해서, 업샘플러(55)에 의하여 8*8로 업샘플링(upsampling)되고, 업샘플링된 이미지 데이타는 움직임 보상예측기(56)에서 움직임 벡터(Motion Vectors)에 의해서 움직임 보상처리되고, 이 보상된 정보는 8*8크기이므로 다운샘플러(57)에서 다시 8*4크기로 다운샘플링이 행해진 다음, 이 8*4의 다운샘플링 움직임처리정보가 가산기(53)에 가해짐으로써, 최종적으로 우리가 원하는-8*8이 8*4로 다운샘플링된-영상블럭을 얻어서 프레임 메모리에 저장된다.The image data of the frame memory 54 is upsampled to 8 * 8 by the upsampler 55, and upsampled by the upsampler 55 for motion vectors processing to adapt to the down sampled image data. The data is motion compensated by the motion vectors in the motion compensation predictor 56. Since the compensated information is 8 * 8 size, downsampling is performed again in the downsampler 57 to 8 * 4 size. The 8 * 4 downsampling motion processing information is added to the adder 53, so that finally, the desired 8 * 8 downsampled to 8 * 4 -image block is stored in the frame memory.
출력시에는 프레임 메모리(54)의 출력값을 포맷 변환기(58)에서 4:2:0포맷으로 변환하고 이 것을 업샘플링기(59)에서 4:2:2포맷으로 변환하여 출력한다. 도6은 디지탈 티브이 수신 디코더 장치의 또다른 실시예이며 본 출원인이 이미 출원한 특허98-5292호의 내용으로, I,P,B픽쳐를 8*4로 다운샘플링하여 디코딩한 다음 B픽쳐는 720pels/480lines 크기의 프레임 변환과 데이타 엔코딩을 수행하여 메모리에 저장하고, I,P픽쳐는 데이타 디코딩 후에 720pels/480lines 크기에 맞게 프레임을 변환하여 상기 데이타 디코딩된 B픽쳐와 함께 출력하는 실시예이다.At the time of output, the output value of the frame memory 54 is converted into 4: 2: 0 format by the format converter 58, and this is converted into 4: 2: 2 format by the upsampler 59 and output. FIG. 6 is another embodiment of a digital TV reception decoder device, and is a content of Patent No. 98-5292 filed by the present applicant, and decoded I, P, and B pictures by 8 * 4, and then B pictures are 720pels / A frame conversion and data encoding of 480 lines are stored and stored in a memory, and the I and P pictures are converted to frames of 720pels / 480 lines after data decoding and output together with the data decoded B picture.
IDCT/다운샘플링부(61)은 입력된 DCT계수를 역이산코사인변환하고, 또 수평방향으로 필터링/다운샘플링을 수행하여 8*8크기를 8*4로 줄인다.The IDCT / down sampling unit 61 inverses discrete DC cosine conversion of the input DCT coefficient and performs filtering / down sampling in the horizontal direction to reduce the size of 8 * 8 to 8 * 4.
여기서 다운샘플링은 I,P,B픽쳐 모두에 대하여 수행하고 이 8*4데이타를 가산기(62)에 입력한다.Here, downsampling is performed on all I, P, and B pictures, and this 8 * 4 data is input to the adder 62.
가산기(62)의 출력은 I,P픽쳐와 B픽쳐에 따라 다르게 처리된다.The output of the adder 62 is processed differently according to the I, P picture and the B picture.
B픽쳐에 대해서는 디스플레이 사이즈 변환부(64)을 거치면서 4:2:0의 포맷으로 변환이 이루어진다.The B picture is converted into a 4: 2: 0 format while passing through the display size converting unit 64.
포맷 변환이 이루어진 B픽쳐 정보는 데이타 엔코딩부(65b)를 거쳐서 데이타 저감이 이루어진 후에 메모리부(66)의 B프레임 메모리(66b)에 저장된다.The B-picture information with format conversion is stored in the B-frame memory 66b of the memory unit 66 after data reduction is performed via the data encoding unit 65b.
데이타 엔코딩부(65b)에 의한 비트 저감의 작용을 도7에 나타내었으며, 이 작용은 I, P픽쳐에 대한 데이타 엔코딩부(65a)에도 적용되고, 데이타 디코딩은 엔코딩의 역과정에 해당한다.The operation of bit reduction by the data encoding unit 65b is shown in Fig. 7, which also applies to the data encoding unit 65a for I and P pictures, and data decoding corresponds to the reverse process of encoding.
도7에서 보는 바와같이, 메모리의 용량제한을 고려해서 인접 화소의 상관성As shown in Fig. 7, correlation of adjacent pixels in consideration of memory capacity limitation
을 이용하여 비트량을 줄인다.Reduce the bit rate by using.
즉, 비트량은 8*4를 기본으로 하여, 수평(또는 수직)방향으로 인접 화소의 상관성을 고려하여 14비트로 줄인다.That is, the bit amount is reduced to 14 bits based on 8 * 4 in consideration of the correlation of adjacent pixels in the horizontal (or vertical) direction.
비트수를 줄이는 방법의 일예로서, DPCM을 들 수 있다.An example of a method of reducing the number of bits is DPCM.
화소(decoded image pels)(700)의 수평(또는 수직) 화소p1,p2.p3,p4(701)에 대해서 p1(원래의값), p2-p1(인접화소 차값) 및 p3(원래의 값), p4-p3(인접화소 차값)(702)으로 상기 다운샘플링 데이타를 부호화(coding)하는데, p1은 8비트값으로, p2-p1은 6비트값으로, p3은 8비트값으로, p4-p3는 6비트값으로 비균일 양자화 (non-uniform quant izat ion)기 법으로 부호화한다(703).P1 (original value), p2-p1 (adjacent pixel difference value) and p3 (original value) for horizontal (or vertical) pixels p1, p2.p3, p4 701 of the decoded image pels 700 p4-p3 (adjacent pixel difference value) 702, wherein p1 is an 8-bit value, p2-p1 is a 6-bit value, p3 is an 8-bit value, p4-p3 The 6-bit value is encoded by using a non-uniform quant izat ion method (703).
부호호된 결과(704)는 해당 메모리(705)에 저장되는데 이 메모리는 도6에서 앵커 프레임 메모리이거나 B프레임 메모리일 수 있다.The signed result 704 is stored in the corresponding memory 705, which may be an anchor frame memory or a B frame memory in FIG.
위와 같이 비트 저감된 데이타는 B프레임 메모리(66b)에 저장되며, 영상복원(재현)을 위해서 데이터 디코딩부(71)에 의해서 상기 복호화의 역과정을 통해 디코딩된다.The bit-reduced data as described above is stored in the B-frame memory 66b and decoded by the data decoding unit 71 through the reverse process of the decoding for image restoration (reproduction).
또한 스위칭부(63)의 선택에 의해서 I,P픽쳐도 데이타 엔코딩부(65a)을 통해서 비트 저감되고 이것은 앵커프레임메모리(66a)에 저장되며, 영상 복원을 위해서 데이타 디코딩부(67)에 의해서 디코딩된다.In addition, by selecting the switching unit 63, the I and P pictures are also bit-reduced through the data encoding unit 65a, which is stored in the anchor frame memory 66a, and decoded by the data decoding unit 67 to restore the image. do.
디코딩된 8*4데이타는 움직임보상을 위해서 움직임 벡터정보(Motion Vectors)를 입력으로 하는 수평 업샘플링기(68)에서 수평방향으로 업샘플링되어 8*8데이타로 출력된다.The decoded 8 * 4 data is upsampled in the horizontal direction by a horizontal upsampler 68 that receives motion vector information for motion compensation and output as 8 * 8 data.
이 업샘플링된 8*8데이타는 움직임 보상예측기(69)에 입력되어 움직임 벡터정보에 의해서 움직임 보상되고, 움직임 보상된 정보는 8*8크기로 수평 다운샘플링기(70)에 입력된다.This upsampled 8 * 8 data is input to the motion compensation predictor 69 and motion compensated by the motion vector information, and the motion compensated information is input to the horizontal downsampler 70 in 8 * 8 size.
수평 다운샘플링기(70)는 입력된 8*8움직임 보상정보를 8*4로 수평 다운샘플링하여 상기 가산기(62)에 공급함으로써, IDCT/다운샘플링부(61)에 의해서 8*4로 다운샘플링된 I,P,B 픽쳐데이타(74)에 맞는 움직임 보상된 I,P,B픽쳐신호를 출력 하도록 한다.The horizontal downsampler 70 horizontally downsamples the input 8 * 8 motion compensation information to 8 * 4 and supplies it to the adder 62, thereby downsampling to 8 * 4 by the IDCT / downsampling unit 61. Outputs motion-compensated I, P, B picture signals corresponding to the I, P, B picture data 74 obtained.
위와같은 과정을 반복하여 I,P,B 프레임의 데이타 처리가 이루어지며, 앵커프레임 메모리(66a)로부터 출력되어 데이타 디코더(72)에서 디코딩된 8*4데이타는 프레임 크기 변환부(73)에 의해서 4:2:0의 포맷으로 변환(B프레임 포맷과 일치시킨다)된 다음, 업샘플링기(74)에서 4:2:2의 포맷으로 변환이 이루어져서 상기 B픽쳐정보와 함께 최종적인 영상신호로서 출력(Video Out)된다.By repeating the above process, data processing of I, P, and B frames is performed, and 8 * 4 data output from the anchor frame memory 66a and decoded by the data decoder 72 by the frame size converter 73. After converting to 4: 2: 0 format (consistent with B frame format), the upsampling unit 74 converts to 4: 2: 2 format and outputs the final image signal together with the B picture information. (Video Out).
상기한 바와같은 종래의 디지탈 티브이 수신 디코더장치는 메모리 사이즈를 고려하여 영상신호를 4:2:0의 포맷으로 저장하고 있다.The conventional digital TV receiver decoder as described above stores video signals in a 4: 2: 0 format in consideration of memory size.
그런데, 인간의 시감각 특성상 수평방향의 변화보다 수직방향의 변화에 더However, due to the human visual sense, the change in the vertical direction is more than the change in the horizontal direction.
민감한 점을 고려하고 있지 않다.Not sensitive.
즉, 도3에 나타낸 바와같이 4:2:0의 포맷으로 변환하게 되면 인간의 시감각 특성을 고려할때 색신호가 수직방향으로는 부족하고 수평방향으로는 상대적으로 데이타량이 많은 형태가 되기 때문에 이 방법으로 포맷변환된 영상신호를 재현했을때 사람이 느끼는 시감각적 화질은 저하될 수 밖에 없다.In other words, as shown in Fig. 3, the conversion to the 4: 2: 0 format takes the form of a lack of color signals in the vertical direction and a relatively large amount of data in the horizontal direction in consideration of human visual sense characteristics. When the video signal is converted into a format, the visual and visual quality felt by a human cannot help but deteriorate.
본 발명은 I,P픽쳐와 B픽쳐를 구분하여 다운샘플링과 데이타 엔코딩 및 디코딩, 그리고 B픽쳐의 경우 디스플레이 사이즈로의 변환을 수행함에 있어서 총 데이타량은 동일하고 상대적으로 수평 방향보다 수직방향으로 더 많은 색정보를 가지도록 함으로써 시감각적으로 느끼는 화질의 고선명도와 높은 색감을 확보할 수 있도록 한 디지탈 티브이 수신 디코더 장치를 제공한다.In the present invention, the total amount of data is the same in the downsampling, data encoding and decoding, and the conversion to the display size in the case of B picture by dividing I, P picture and B picture. The present invention provides a digital TV receiver decoder device capable of securing a high-definition and a high color sense of image quality that is visually sensed by having a large amount of color information.
도1은 디지탈 티브이 수신기 디코더의 블럭 구성도.1 is a block diagram of a digital TV receiver decoder.
도2의 a,b와 도3은 디지탈 티브이 수신기 디코더에서 종래의 영상신호 저장2, 3 and 3 show conventional video signal storage in a digital TV receiver decoder.
포맷을 나타낸 도면.Figure showing the format.
도4는 종래의 다운컨버터 제1실시예의 블럭구성도.4 is a block diagram of a conventional downconverter first embodiment;
도5는 종래의 다운컨버터 제2실시예의 블럭구성도.Fig. 5 is a block diagram of a conventional downconverter second embodiment;
도6은 종래의 다운컨버터 제3실시예의 블럭구성도.6 is a block diagram of a conventional downconverter third embodiment;
도7은 데이타 엔코딩/디코딩 방법을 나타낸 도면.7 illustrates a data encoding / decoding method.
도8은 본 발명의 디지탈 티브이 수신 디코더 장치의 블럭구성도.8 is a block diagram of a digital TV receiver decoder device of the present invention.
도9의 a,b는 본 발명의 영상신호 성장 포맷을 나타낸 도면.9 a and b show the video signal growth format of the present invention;
도8은 상기의 본 발명 디지탈 티브이 수신 디코더 장치의 일 실시예이며, I,P,B픽쳐를 8*4로 다운샘플링하고, B픽쳐는 기존의 4:2:0포맷과 총 데이타량은 같고 수평 방향에 대하여 상대적으로 수직방향으로 더 많은 영상정보가 포함되도록 정의된 포맷(Modified 4:2:0 Format)으로 720pels/480lines의 크기로 변환하고 데이타 엔코딩을 수행하여 메모리에 저장하고, I,P픽쳐는 데이.타 엔코딩을 수행하여 메모리에 영거프레임으로 저장하며, B픽쳐는 데이타 디코딩하고 I,P픽쳐는 데이타디코딩 후에 720pels/480lines크기의 Modified 4:2:0 포맷으로 변환하여 상기 데이타 디코딩된 B픽쳐와 함께 출력하는 실시예이다.FIG. 8 illustrates an embodiment of the digital TV receiver decoder of the present invention, in which I, P, and B pictures are downsampled to 8 * 4, and B pictures have the same total data amount as the conventional 4: 2: 0 format. Convert to 720pels / 480lines in a format defined as including more image information in the vertical direction relative to the horizontal direction (Modified 4: 2: 0 Format), perform data encoding, and store in memory, I, P The picture performs data encoding and stores it in memory as a permanent frame, the B picture decodes the data, and the I and P pictures decode the data into a modified 4: 2: 0 format of 720pels / 480lines after decoding the data. The embodiment outputs together with the B picture.
이 실시예에서 제시되고 있는 다운샘플링비, 화소수(pels)들은 한가지 예를 제시한 것이며 이에 제한되지는 않는다.The downsampling ratio and the number of pixels (pels) presented in this embodiment are provided as an example and the present invention is not limited thereto.
이하, 실시예에 의하여 본 발명의 디지탈 티브이 수신 디코더 장치의 구성 및 작용을 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the digital TV reception decoder device according to the present invention will be described.
8*8사이즈의 입력 데이타(I,P,B픽쳐)에 대한 DCT계수를 입력으로 하여 역이산코사인변환(IDCT) 및 필터링과 수평 다운샘플링을 수행하여 8*4사이즈 데이타로출력하는 IDCT/다운샘플링수단(81)과, 상기 8*4데이타와 움직임보상정보를 가산하여 출력하는 가산수단(82)과, 상기 가산수단(82)에서 출력된 8*4데이타의 B픽쳐에 대하여 수평방향에 대하여 상대적으로 수직방향의 영상정보를 더 포함하는 형태로 디스플레이 사이즈 변환을 수행하기 위한 포맷 변환수단(84)과, 상기 가산수단(82)에서 출력된 I,P픽쳐 및 상기 포맷 변환수단(84)에서 출력된 B픽쳐에 대하여 각각 데이타 엔코딩을 수행하는 데이타 엔코딩수단(85a)(85b)과, 상기 데이타 엔코딩된 I,P픽쳐정보가 저장되는 앵커 프레임 메모리(86a) 및 B픽쳐정보가 저장되는 B프레임 메모리(86b)를 포함하는 기억수단(86)과. 상기 앵커 프레임 메모리(86a) 출력을 데이타 디코딩하는 데이타 디코딩수단(87)과, 상기 데이타 디코딩된 정보를 수평방향으로 업샘플링하여 8*8사이즈로 변환하는 수평 업샘플링수단(88)과, 상기 수평업샘플링수단(88)의 출력을 입력받아 움직임 벡터정보로부터 움직임 보상 및 예측을 수행하는 움직임 보상예측수단(89)과, 상기 움직임 보상예측수단(89)의 출력을 수평방향으로 다운샘플링하여 8*4사이즈로 변환하여 가산수단(82)에 공급하는 수평 다운샘플링수단(90)과, 상기 B프레임 메모리(86b)의 출력을 데이타 디코딩하여 B프레임정보를 출력하는 데이타 디코딩수단(91)과, 상기 앵커프레임 메모리(86a)의 출력을 데이타 디코딩하는 데이타 디코딩수단(92)과, 상기 데이타 디코딩수단(92)의 출력을 상기 포맷 변환수단(84)과 동일한 포맷으로 대응시키기 위하여 수평방향에 대하여 상대적으로 수직방향으로 더많은 정보가 포함되도록 하는 포맷 변환수단(93)과, 상기 디코딩수단(91)의 출력 및 상기 포맷변환수단(93)의 출력을 4:2:2포맷으로 변환하여 최종 비디오 신호를 출력하는 업샘플링수단(94)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 이하, 도8 및 도9를 참조하여 본 발명의 작용을 설명한다.IDCT / Down outputting 8 * 4 size data by performing DCT coefficients for 8 * 8 size input data (I, P, B picture), performing inverse discrete cosine transform (IDCT), filtering, and horizontal downsampling. A sampling means 81, an adding means 82 for adding and outputting the 8 * 4 data and motion compensation information, and a B picture of 8 * 4 data output from the adding means 82 with respect to the horizontal direction. In the format converting means 84 for converting the display size into a form further comprising relatively vertical image information, the I, P picture output from the adding means 82 and the format converting means 84 Data encoding means 85a and 85b for performing data encoding on the output B picture, anchor frame memory 86a for storing the data encoded I and P picture information, and B frame for storing B picture information. Storage means 86 comprising a memory 86b and . Data decoding means (87) for data decoding the output of the anchor frame memory (86a), horizontal upsampling means (88) for upsampling the data decoded information in a horizontal direction and converting it into an 8 * 8 size; Motion compensation predicting means 89 which receives the output of upsampling means 88 and performs motion compensation and prediction from the motion vector information, and downsamples the output of the motion compensation predicting means 89 in a horizontal direction to 8 *. Horizontal downsampling means (90) for converting into four sizes and supplying to the adding means (82), data decoding means (91) for outputting B frame information by data decoding the output of the B frame memory (86b); Data decoding means 92 for data decoding the output of the anchor frame memory 86a, and to correspond the output of the data decoding means 92 to the same format as the format converting means 84; A format converting means 93 for containing more information in a vertical direction relative to a horizontal direction, and converting an output of the decoding means 91 and an output of the format converting means 93 into a 4: 2: 2 format And upsampling means 94 for outputting the final video signal. 8 and 9, the operation of the present invention will be described.
IDCT/다운샘플링수단(81)은 입력된 DCT계수를 역이산코사인변환하고, 또 수평방향으로 다운샘플링을 수행하여 8*8크기를 8*4로 줄인다.The IDCT / downsampling means 81 inverts the input DCT coefficients by inverse discrete cosine transform and performs downsampling in the horizontal direction to reduce the size of 8 * 8 to 8 * 4.
여기서 다운샘플링은 I,P,B픽쳐 모두에 대하여 수행하고 이 8*4데이타를 가Here downsampling is performed on all I, P, and B pictures and this 8 * 4 data is added.
산수단(82)에 입력한다.Input to mountain means 82.
이하 본 발명에서 다운 샘플링방법(업샘플링 또한 같다)은 이미 알려진 다양한 방법을 통해서 이루어진다.In the present invention, the down sampling method (upsampling is also the same) is performed through various known methods.
위와같이 하여 8*8 I,P,B픽쳐에 대한 8*4수평 다운샘플링을 수행한 결과는가산수단(82)에 가해진다.The result of performing 8 * 4 horizontal downsampling on 8 * 8 I, P, and B pictures as described above is added to the adding means 82.
가산수단(82)의 출력은 스위칭수단(83)에 의해서 I,P픽쳐와 B픽쳐가 선택된The output of the adding means 82 is selected by I, P picture and B picture by the switching means 83.
다.All.
B픽쳐에 대해서는 포맷 변환수단(84)을 거치면서 디스플레이 크기에 맞게 프레임 크기 변환이 이루어진다.For the B picture, the frame size conversion is performed according to the display size while passing through the format converting means 84.
즉, 8*8블럭들로 구성된 B픽쳐는 수직 및 수평 방향의 다운샘플링이 수행되어 720pels/480lines의 크기로 줄고, 이것이 다시 데이타 엔코딩수단(85b)을 거쳐서 비트저감이 이루어진 후에 기억수단(86)의 B프레임 메모리(86b)에 저장된다.That is, the B picture composed of 8 * 8 blocks is downsampled in the vertical and horizontal directions to reduce the size to 720pels / 480lines, which is again reduced by bit through the data encoding means 85b. Is stored in the B frame memory 86b.
B프레임의 저장 포맷을 위한 Modified 4:2:0포맷은 도9의 a,b에 나타내었다.The Modified 4: 2: 0 format for the storage format of B frames is shown in Figs. 9A and 9B.
도9의 a와같이 원래 4:2:0의 포맷으로 입력되는 1920pels/1080lines 크기의 B프레임 신호를 도9의 b에 나타낸 바와같이 수평방향에 대하여 상대적으로 수직방향으로 더많은 정보를 포함하도록 하는 720pels/480lines의 크기의 Modified 4:2:0포맷으로 변환한다.720pels, which includes 1920pels / 1080lines of B frame signal input in the original 4: 2: 0 format as shown in FIG. 9, to include more information in the vertical direction relative to the horizontal direction as shown in FIG. Converts it to the Modified 4: 2: 0 format of size / 480lines.
이때, 기존의 4:2:0 포맷(도9의 a)과 Modified 4:2:0포맷(도9의 b)은 총 데이타량은 서로 동일하다.In this case, the total data amount of the existing 4: 2: 0 format (a in FIG. 9) and the modified 4: 2: 0 format (b in FIG. 9) is the same.
즉, 수평방향으로의 감도를 줄이는 대신 사람의 시감각 특성에 깊은 영향을 미치는 수직방향으로의 감도를 더 높여주는 것이다.In other words, instead of reducing the sensitivity in the horizontal direction is to increase the sensitivity in the vertical direction, which deeply affects the human visual sense characteristics.
도 9에서 가위표는 휘도신호이고, 원표시는 색차신호(Cb, Cr)를 표시하고 있다.In Fig. 9, the scissors table is the luminance signal, and the original display indicates the color difference signals Cb and Cr.
도9의 a,b에서 비교되는 바와같이 종래에는 수평방향으로 4개의 색신호가 배열되었으나 본 발명에서는 2개의 색신호가 배열되며, 종래에는 수직방향으로 4개의 색신호가 배열되었으나 본 발명에서는 8개의 색신호가 배열되었다.In the present invention, four color signals are arranged in the horizontal direction, but in the present invention, two color signals are arranged. In the prior art, four color signals are arranged in the vertical direction. However, in the present invention, eight color signals are arranged. Was arranged.
그러므로, 총 데이타의 양에는 변화가 없으나 수직방향이 수평방향에 대하여 상대적으로 증가된 정보량을 포함하게 된다.Therefore, there is no change in the total amount of data, but the vertical direction includes an increased amount of information relative to the horizontal direction.
이와같이 하여 B프레임에 대한 포맷 변환이 이루어진 데이타는 엔코딩수단(85b)을 거쳐서 B프레임 메모리(86b)에 저장되며, 스위칭수단(83)에 의해서 선택된 I,P프레임 또한 엔코딩수단(85a)을 거쳐서 앵커프레임 메모리(86a)에 저장된다.In this way, the format-converted data for the B frame is stored in the B frame memory 86b via the encoding means 85b, and the I and P frames selected by the switching means 83 are also anchored via the encoding means 85a. It is stored in the frame memory 86a.
데이타 엔코딩수단에 의한 비트 저감의 작용을 도7에 나타낸 바와같다. 앵커프레임 메모리(86a)에서 출력된 데이타는 디코딩수단(87)에 의해서 디코딩되고, 디코딩된 8*4데이타는 움직임보상을 위해서 움직임 벡터정보(Motion Vectors)를 입력으로 하는 수평 업샘플링수단(88)에서 수평방향으로 업샘플링되어 8*8데이타로 출력된다.The effect of bit reduction by the data encoding means is shown in FIG. Data output from the anchor frame memory 86a is decoded by the decoding means 87, and the decoded 8 * 4 data is horizontal upsampling means 88 which inputs motion vector information for motion compensation. Up-sampled in the horizontal direction at, output as 8 * 8 data.
이 업샘플링된 8*8데이타는 움직임 보상예측수단(89)에 입력되어 움직임 벡터정보에 의해서 움직임 보상되고, 움직임 보상된 정보는 8*8크기로 수평 다운샘플링수단(90)에 입력된다.This upsampled 8 * 8 data is input to the motion compensation predicting means 89 and motion compensated by the motion vector information, and the motion compensated information is input to the horizontal downsampling means 90 with 8 * 8 size.
수평 다운샘플링수단(90)은 입력된 8*8움직임 보상정보를 8*4로 수평 다운샘플링하여 상기 가산수단(82)에 공급함으로써, IDCT/다운샘플링수단(81)에 의해서The horizontal downsampling means 90 horizontally downsamples the input 8 * 8 motion compensation information into 8 * 4 and supplies it to the adding means 82, whereby the IDCT / downsampling means 81
8*4로 다운샘플링된 I,P,B 픽쳐데이타(크기)에 맞는 움직임 보상된 I,P,B픽쳐신호를 출력하도록 한다.Outputs motion-compensated I, P, B picture signals suitable for 8 * 4 downsampled I, P, B picture data (size).
위와같은 과정을 반복하여 I,P,B 프레임의 데이타 처리가 이루어지며, 앵커프레임 메모리(86a)로부터 출력되는 I,P픽쳐 데이타는 데이타 디코딩수단(92)에 의해서 디코딩되고, 이 디코딩된 8*4데이타는 포맷 변환수단(93)을 거치면서 상기 B프레임의 포맷에 맞춰주기 위한 720pels/480lines 크기의 포맷 변환(Modified 4:2:0)이 이루어진다.By repeating the above process, I, P, B frame data processing is performed, and I, P picture data output from the anchor frame memory 86a is decoded by the data decoding means 92, and the decoded 8 * 4 data is converted into a format of 720pels / 480lines (Modified 4: 2: 0) to match the format of the B frame while passing through a format converting means 93.
그래서, B프레임 메모리(86b)의 출력을 디코딩수단(91)에서 디코딩한 값과상기 I,P픽쳐의 포맷 변환이 이루어진 값을 업샘플링수단(94)에서 입력받아 최종적Thus, the output of the B frame memory 86b is decoded by the decoding means 91 and the value obtained by the format conversion of the I and P pictures is input from the upsampling means 94 to finally receive the value.
인 디스플레이 사이즈 변환이 이루어져서 영상신호로서 출력(Video Out)된다.In-display size conversion is performed and output as a video signal (Video Out).
본 발명에 의하면 MPEG2를 이용하는 SDTV수신기에서 HD급 영상을 수신하여처리할때 수평방향보다 수직방향이 상대적으로 더 많은 정보를 포함하도록 포맷변환이 이루어짐으로써 고화질의 영상을 재현할 수 있다.According to the present invention, when the HDTV image is received and processed by the SDTV receiver using MPEG2, the format conversion is performed so that the vertical direction includes more information than the horizontal direction, thereby reproducing high quality images.
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