KR100323676B1 - Apparatus for receiving digital moving picture - Google Patents

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Abstract

디지털 텔레비전(DTV) 또는 디지털 화상회의 시스템 응용 분야에서 비월주사 시퀀스의 다운 컨버젼을 위한 디지털 동영상 수신 장치에 관한 것으로서, 특히 수신된 DCT 블록이 field DCT coded block이면 그대로 다운 샘플링하고, frame DCT coded block이면 field DCT coded block으로 변환하여 다운 샘플링한 후 메모리에 저장하고 움직임 예측 보상을 함으로써, HD급 비월주사 시퀸스를 위한 다운 컨버터를 갖는 비디오 디코더를 통해 75% 메모리 감축 효율 및 각종 PIP용이나 저해상도 디스플레이 장치에서도 좋은 화질의 SD급 화면을 얻을 수 있다.The present invention relates to a digital video receiver for downconversion of an interlaced scanning sequence in a digital television (DTV) or digital video conferencing system application. In particular, if the received DCT block is a field DCT coded block, the sample is down sampled as it is, and the frame DCT coded block is used. By converting to a field DCT coded block, down-sampling it, storing it in memory, and compensating for motion prediction, the video decoder has a down converter for HD interlaced scanning sequences. You can get SD screen with good image quality.

Description

디지털 동영상 수신 장치{Apparatus for receiving digital moving picture}Digital video receiving device {Apparatus for receiving digital moving picture}

본 발명은 디지털 텔레비전(DTV) 또는 디지털 화상회의 시스템 응용 분야에 관한 것으로서, 특히 비월주사 시퀀스의 다운 컨버젼을 위한 디지털 동영상 수신 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to digital television (DTV) or digital videoconferencing system applications, and more particularly to an apparatus for receiving digital video for downconversion of interlaced sequences.

최근 DTV 방송에 대한 관심이 높아지고 있으며, 고화질의 선명한 화면을 가정에서 TV 수신기로 볼 수 있도록 비디오 데이터를 압축하여 송신하고자 하는 노력이 기울여지고 있다. 비디오 신호를 압축하기 위하여 사용되는 알고리즘으로는 MPEG-2가 주로 사용된다.Recently, interest in DTV broadcasting is increasing, and efforts are being made to compress and transmit video data so that a high definition clear screen can be viewed by a TV receiver at home. MPEG-2 is mainly used as an algorithm used to compress a video signal.

이러한 알고리즘 덕분에 기존에 다루기조차 힘들었던 고화질의 디지털 데이터를 일반 방송 채널로 전송하여 가정에서 즐길 수 있도록 하려는 연구가 계속되고 있다. 따라서, 디지털 TV 수신기는 이렇게 압축되어 수신된 데이터를 원래의 고화질의 비디오 데이터로 복원하여야 하며, 이를 위해 MPEG-2 비디오 디코더가 필요하다.Thanks to these algorithms, research is being carried out to transmit high-quality digital data, which was previously difficult to handle, to the general broadcasting channel and enjoy it at home. Therefore, the digital TV receiver must restore the compressed and received data to the original high definition video data, and an MPEG-2 video decoder is required for this purpose.

이러한 MPEG-2 비디오 디코더를 채용한 디지털 TV 수신기는 도 1에 도시된바와 같이, 오디오/비디오(Audio/Video ; A/V) 다중(Multiplexed) 비트스트림이 입력되면 트랜스포트 역다중화부(101)에서 다중화되어 있는 오디오와 비디오 비트스트림을 각각 분리한다. 상기 분리된 오디오 비트스트림과 비디오 비트스트림은 디코딩을 위해 각각 오디오 디코더(102)와 비디오 디코더(104)로 출력된다. 여기서, 상기 오디오 비트스트림과 비디오 비트스트림은 패킷화된 요소 스트림(packetized elementary stream ; PES)이다.As illustrated in FIG. 1, the digital TV receiver employing the MPEG-2 video decoder, when an audio / video (A / V) multiplexed bitstream is input, the transport demultiplexer 101. Separates the multiplexed audio and video bitstreams. The separated audio bitstream and the video bitstream are output to the audio decoder 102 and the video decoder 104 for decoding. Herein, the audio bitstream and the video bitstream are packetized elementary streams (PES).

이때, 상기 오디오 디코더(102)는 MPEG 알고리즘 또는 오디오 코딩(AC)-3 알고리즘등을 이용하여 입력되는 오디오 비트스트림을 원래의 신호로 복원하고, 디지털/아날로그 컨버터(digital/analog converter ; DAC)(103)는 이를 아날로그 형태로 변환하여 스피커등으로 출력한다.At this time, the audio decoder 102 restores the input audio bitstream to an original signal using an MPEG algorithm or an audio coding (AC) -3 algorithm or the like, and uses a digital / analog converter (DAC) ( 103 converts it into an analog form and outputs it to a speaker.

또한, 상기 비디오 디코더(104)는 입력되는 비디오 비트스트림에서 오버헤드(각종 헤더 정보, 스타트 코드등)를 제거하고, 순수한 데이터 정보를 가변 길이 디코딩한 후 역양자화 과정, 역 이산 코사인 변환 과정을 거쳐 원래 화면의 픽셀 값을 복원하고, 비디오 디스플레이 처리부(Video Display processor ; VDP)(105)는 이를 디스플레이 포맷에 맞게 변환하여 디스플레이 장치에 출력한다.In addition, the video decoder 104 removes overhead (various header information, start codes, etc.) from the input video bitstream, decodes the pure data information by variable length, and then performs inverse quantization and inverse discrete cosine conversion. The pixel value of the original screen is restored, and the video display processor 105 converts it to a display format and outputs it to the display device.

도 2는 상기 MPEG 비디오 디코더(104)의 상세 블록도로서, 상기 트랜스포트 역다중화부(101)에서 분리된 비디오 비트 스트림은 버퍼(201)를 통해 가변 길이 디코더(Variable Length Decoder ; VLD)(202)로 입력된다. 상기 VLD(202)는 비디오 비트스트림을 가변길이 디코딩하여 움직임 벡터, 양자화 값, DCT(Discrete Cosine Transform) 계수로 분리한 후 움직임 벡터(MV)는 움직임 보상부(206)로 출력하고,양자화 값 및 DCT 계수는 역양자화(Inverse Quantizer ; IQ)부(203)로 출력한다. 이때, 상기 DCT 계수는 지그-재그 스캔 방식 또는 택일 스캔(Alternate scan) 방식으로 코딩되어 있으므로 IQ부(203)는 이를 라스터 스캔(Raster Scan) 방식으로 역스캔한 후 역스캔된 DCT 계수를 양자화 값에 따라 역 양자화하여 역 이산 여현 변환(Inverse Discrete Cosine Transform ; IDCT)부(204)로 출력한다. 상기 IDCT부(204)는 MPEG-2 비디오 신택스에 맞게 8x8 블록 단위로 역 양자화된 DCT 계수를 IDCT하여 가산기(205)로 출력한다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the MPEG video decoder 104 in which the video bit stream separated by the transport demultiplexer 101 is a variable length decoder (VLD) 202 through a buffer 201. ) Is entered. The VLD 202 variably decodes the video bitstream to separate the motion vector, the quantization value, and the discrete cosine transform (DCT) coefficients, and then outputs the motion vector (MV) to the motion compensator 206. The DCT coefficient is output to the inverse quantizer (IQ) unit 203. In this case, since the DCT coefficients are coded by a zig-zag scan method or an alternate scan method, the IQ unit 203 performs a reverse scan on the raster scan method and then quantizes the descanned DCT coefficients. Inverse quantization according to the value is output to the inverse discrete cosine transform (IDCT) unit 204. The IDCT unit 204 IDCTs the inverse quantized DCT coefficients in 8x8 block units according to MPEG-2 video syntax and outputs them to the adder 205.

한편, 상기 VLD(202)에서 출력되는 움직임 벡터는 움직임 보상부(206)로 출력되고, 상기 움직임 보상부(206)는 상기 움직임 벡터와 메모리(208)에 저장된 이전 프레임을 이용하여 현재의 픽셀값에 대한 움직임 보상을 수행한 후 가산기(205)로 출력한다.Meanwhile, the motion vector output from the VLD 202 is output to the motion compensator 206, and the motion compensator 206 uses a current pixel value by using the motion vector and a previous frame stored in the memory 208. After performing the motion compensation for the output to the adder (205).

상기 가산기(205)는 IDCT된 값과 움직임 보상된 값을 더하여 최종 픽셀값인 완전한 영상으로 복원한 후 비디오 디스플레이 처리부(Video display processor)(209)로 출력한다. 상기 VDP(209)는 픽처 타입에 따라 데이터를 재배열하여 출력하기도 하고 그대로 출력하기도 한다.The adder 205 adds the IDCT value and the motion compensated value to reconstruct the complete image which is the final pixel value and outputs the result to the video display processor 209. The VDP 209 rearranges the data according to the picture type and outputs the data as it is.

여기서, Intra-picture(I-픽처)의 경우는 IQ/IDCT한 결과가 바로 메모리(208)에 저장되고, predictive picture(P-픽처)나 bidirectional picture(B-픽처)의 경우는 움직임 보상된 데이터와 IDCT된 결과가 가산기(205)에서 더해진 후 메모리(208)에 저장된다.In the case of intra-picture (I-picture), the result of IQ / IDCT is immediately stored in the memory 208, and motion-compensated data in the case of predictive picture (P-picture) or bidirectional picture (B-picture). And the IDCT result are added in the adder 205 and then stored in the memory 208.

즉, MPEG-2를 기본으로 하고 있는 비디오 디코더 시스템은 외부 메모리(208)를 사용하는데, 상기 외부 메모리(208)는 비트 스트림을 일시 저장하기 위한 버퍼와 2개 이상의 프레임 메모리로 구성된다. 그리고, 상기 프레임 메모리는 통상 다이나믹 램(DRAM)을 사용한다. 특히, 비디오 디코더의 경우 상기 외부 메모리(208)의 역할은 비디오 디코딩을 위한 비트 스트림의 쓰기와 읽기, 움직임 보상을 위하여 필요한 데이터의 읽기, 디코딩된 데이터의 쓰기 및 디스플레이될 데이터의 읽기로 크게 나누어질 수 있으며, 메모리 인터페이스(207)를 통해 데이터를 주고받는다.That is, a video decoder system based on MPEG-2 uses an external memory 208, which is composed of a buffer for temporarily storing a bit stream and two or more frame memories. In addition, the frame memory typically uses dynamic RAM (DRAM). In particular, in the case of a video decoder, the role of the external memory 208 can be divided into write and read bit streams for video decoding, read data necessary for motion compensation, write decoded data, and read data to be displayed. And exchange data through the memory interface 207.

그러나, MPEG-2 MP@HL의 비디오 데이터를 디코딩하기 위해서는 사용되는 메모리의 크기와 데이터의 전송 속도도 그만큼 빨라져야 하기 때문이다. 또한, MPEG-2 표준 규격안에서 MP@HL 모드를 지원하기 위해서는 약 10Mbits의 비트-버퍼 사이즈가 요구되고, 최대 허용 비트 레이트(bit rate)가 약 80Mbit/s에 이른다. 이로 인해, 기존의 16Mbits DRAM을 기반으로 하는 MPEG-2 비디오 디코더의 경우 약 96∼128Mbits의 외부 메모리를 필요로 한다. 이는 메모리의 가격 상승을 의미한다.However, in order to decode the video data of MPEG-2 MP @ HL, the size of the memory used and the data transfer speed must be increased accordingly. In addition, in the MPEG-2 standard, in order to support the MP @ HL mode, a bit-buffer size of about 10 Mbits is required, and the maximum allowable bit rate reaches about 80 Mbit / s. As a result, the MPEG-2 video decoder based on the existing 16Mbits DRAM requires about 96-128Mbits of external memory. This means higher prices for memory.

그러므로, 제품 및 소비자 응용에 있어서 가격 경쟁력을 갖기 위해서는 고 가격의 메모리를 줄이면서 좋은 화질을 유지할 수 있는 필요성이 대두된다. 또한, 각종 OSD(On Screen Display) 및 다양한 서비스를 제공하고 있는 추세에 비추어 앞으로는 추가적인 메모리의 증가가 필연적이다.Therefore, in order to be competitive in products and consumer applications, there is a need to maintain high image quality while reducing high price memory. In addition, in view of the trend of providing various On Screen Display (OSD) and various services, an additional memory increase is inevitable in the future.

예를 들면, 최근에 MPEG-2와 같은 비디오 압축 복원 시스템의 경우 여러 종류의 비디오 신호를 멀티 디코딩하여 동시에 디스플레이함으로써, 다양한 서비스를 제공하고 있다. 이런 경우 한정된 메모리에 여러 개의 비디오 신호를 디코딩할 수있어야 한다.For example, recently, in a video decompression system such as MPEG-2, various types of video signals are decoded and displayed simultaneously, thereby providing various services. In this case, it should be possible to decode several video signals in limited memory.

결국 메모리의 한계성, 가격, 및 데이터 버스의 밴드폭(bandwidth)를 고려해볼 때 비디오 디코딩 칩에 고화질 화상 신호의 손실을 최소로 하는 효과적인 메모리 감축 장치가 필요하며, 이를 위해 여러 가지 방법이 제안되어 있다.After all, considering the limitations of memory, price, and bandwidth of data bus, there is a need for an effective memory reduction device that minimizes the loss of high-definition video signals in video decoding chips. .

즉, 기존의 비디오 디코딩 칩에 내재하여 있는 메모리 감축 알고리즘들을 살펴보면 50% 감축율을 갖는 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Coded Modulation) 방식을 제안하거나, 75% 감축율을 갖는 VQ(Vector Quantization) 등을 이용하여 공간적인 중복성을 없애는 방식들을 제안하고 있다. 또한, DCT 주파수 영역에서 필터링/다운-샘플링(filtering/down-sampling) 방식들을 통한 압축 방식도 제안하고 있다.In other words, the memory reduction algorithms inherent in the existing video decoding chip suggest an ADPCM (Adaptive Differential Pulse Coded Modulation) method with 50% reduction rate, or VQ (Vector Quantization) with 75% reduction rate. We propose ways to eliminate spatial redundancy. In addition, a compression scheme using filtering / down-sampling schemes in the DCT frequency domain is also proposed.

그런데, ADPCM 방식의 경우는 메모리 내에 압축된 코드가 저장됨으로 바로 비디오 디스플레이 장치를 이용해서 디스플레이가 힘들다. 즉, 압축된 코드를 다시 복원하기 위한 장치가 추가되어야 한다. 또한 75% 감축시 ADPCM의 경우 화질의 손실이 매우 크므로 비디오 디코더에 적합하지 못한 결과를 가져온다.However, in the case of the ADPCM method, since the compressed code is stored in the memory, display using the video display device is difficult. In other words, an apparatus for restoring the compressed code again must be added. In addition, the 75% reduction in ADPCM results in a significant loss of quality, which is not suitable for video decoders.

이와 달리, 원 칩의 비디오 디코더로 들어온 HD(high definition)급 신호들을 다운 컨버젼 알고리즘을 이용하여 한 화면에 여러 개의 HD급 영상이나 여러 SD급 영상들을 동시에 디스플레이할 수 있다. 이런 방식들은 많은 메모리 감축량에도 불구하고 어느 정도의 좋은 화질을 유지할 수 있다. 또한, 저 해상도 디스플레이 장치를 위한 저 코스트 디코더(low-cost decoder)에 적용할 수가 있다. 이를 위해 좋은 화질과 적은 메모리를 갖는 다운 컨버젼 알고리즘 및 하드웨어(H/W) 설계가필요하게 된다.On the other hand, HD (high definition) signals input to the video decoder of the one chip using a down conversion algorithm can simultaneously display several HD-quality images or several SD-quality images on one screen. These methods can maintain some good image quality despite the large amount of memory savings. In addition, the present invention can be applied to a low-cost decoder for a low resolution display device. This requires down conversion algorithms and hardware (H / W) designs with good image quality and low memory.

한편, 일반적으로 MPEG 인코더는 순차주사 시퀸스(progressive sequence)나 비월주사 시퀸스(interlaced sequence)들을 인코딩한다. 여기서, 순차 주사에 의해서 얻은 영상의 열을 순차주사 시퀀스, 비월 주사에 의해서 얻은 영상의 열을 비월주사 시퀀스라 한다.On the other hand, in general, the MPEG encoder encodes progressive or interlaced sequences. Here, the sequence of images obtained by sequential scanning is called a sequential scanning sequence, and the sequence of images obtained by interlaced scanning is called an interlaced scanning sequence.

이때, 비월주사된 픽처의 경우 필드(field) 픽처나 프레임(frame) 픽처로 인코딩한다. 즉, 필드로 따로 분리하여 필드 단위로 인코딩하면 필드 픽처, 프레임 단위로 부호화하면 프레임 픽처라 한다.In this case, the interlaced picture is encoded as a field picture or a frame picture. In other words, a field picture is separated into fields and encoded in a field unit, and a frame picture is encoded in a frame unit.

상기 필드 픽처의 경우 한 픽처는 주사선의 홀수선(odd line)으로 구성되고, 다른 픽처는 주사선의 짝수선(even line)으로 구성되며, 모든 인코더와 디코더의 동작이 필드 단위로 이루어진다. 따라서 8x8 단위의 DCT(discrete cosine transform)한 블록들은 홀수필드(odd fidld)나 짝수필드(even field)로만 구성된다. 이를 필드 DCT 코드된 블록(field DCT coded block)이라 부른다.In the case of the field picture, one picture consists of odd lines of scan lines, the other picture consists of even lines of scan lines, and the operation of all encoders and decoders is performed in units of fields. Therefore, 8x8 DCT (discrete cosine transform) blocks are composed of only odd field (odd fidld) or even field (even field). This is called a field DCT coded block.

이와 달리 비월주사된 프레임 픽처의 경우는 각 픽처가 주사선의 홀수선과 짝수선이 합쳐져서 구성되어진다. 그러므로, 프레임 픽처의 매크로 블록들은 홀수필드와 짝수필드를 모두 가지게 된다.In contrast, in the case of interlaced frame pictures, each picture is formed by combining odd lines and even lines of a scanning line. Therefore, macro blocks of a frame picture have both odd fields and even fields.

이때, 프레임 픽처의 매크로 블록들은 두가지 다른 방법으로 코딩될 수 있다. 매크로 블록(즉, 16x16)내의 4개의 8x8 DCT 변환된 블록들이 각각 홀수와 짝수선을 갖는 frame DCT coded block이고, 다른 하나는 매크로 블록내의 2개의 블록은 매크로 블록의 홀수선만으로 구성되고, 나머지 2개 블록은 짝수선만으로 구성되는field DCT coded block이다. 즉, frame DCT coded block은 도 3a와 같이 매크로 블록을 4개의 블록으로 나눈다음 각 8x8 블록에 대하여 DCT를 하는 것이고, field DCT coded block은 도 3b와 같이 각 필드별로 서로 나눈 후 각각 2개로 분리하여 DCT하는 것이다.At this time, the macro blocks of the frame picture may be coded in two different ways. Four 8x8 DCT transformed blocks in a macro block (i.e. 16x16) are frame DCT coded blocks, each having odd and even lines, the other two blocks in the macro block consist of only the odd lines of the macro block, and the other two The dog block is a field DCT coded block consisting of only even lines. That is, the frame DCT coded block divides the macro block into four blocks as shown in FIG. 3A, and then performs DCT for each 8x8 block. The field DCT coded block is divided into two fields after dividing into two fields for each field as shown in FIG. 3B. To DCT.

또한, 필드 픽처의 매크로 블록들은 모두 field DCT로 코딩되어 있으며, 움직임 보상시 기준 필드로부터 움직임 보상 예측된다. 그러나, 프레임 픽처의 매크로 블록들은 frame DCT/field DCT로 코딩되며, 프레임 단위로 움직임 보상 예측되거나 또는, 필드 단위로 움직임 보상 예측이 가능하다. 순차주사 시퀀스의 경우는 모든 픽처들이 frame DCT로 코딩되며 프레임 예측을 행한다.In addition, the macroblocks of the field picture are all coded with field DCT, and motion compensation prediction is performed from a reference field at the time of motion compensation. However, macro blocks of a frame picture are coded with frame DCT / field DCT, and motion compensation prediction can be performed in units of frames, or motion compensation prediction can be performed in units of fields. In the case of sequential scanning sequences, all pictures are coded with frame DCT and frame prediction is performed.

현재 HDTV 디스플레이 장치가 고가이고 많지 않은 상태이므로 고해상도 HD급 화질의 비디오 시퀀스를 현존하는 NTSC급의 TV를 통해 감소된 해상도로 디스플레이할 필요가 생긴다. 이때, 시청자들이 고가의 HDTV 디스플레이 장치를 사지 않고도 HDTV 신호를 볼 수 있게 되어야 한다. 이런 장치를 다운 컨버팅 디코더라고 부른다. 결국 풀 HDTV 해상도를 내는 TV보다는 훨씬 싼 가격의 TV를 얻게 된다.Since HDTV display devices are expensive and not many, there is a need to display high-definition HD-quality video sequences at a reduced resolution through existing NTSC TVs. At this time, viewers should be able to view HDTV signals without buying expensive HDTV display devices. Such a device is called a down converting decoder. The result is a much cheaper TV than a full HDTV resolution.

이러한 방식들 중 하나가 미국 특허 5,262,854호에 개시되어 있다. 상기 개시된 미국 특허는 8x8 블록내 48개 고주파수 DCT계수들을 없애는 다운 샘플러를 가지고 있다. 그리고 나머지 저 주파수 성분의 4x4 블록에 대해서 IDCT한 결과를 메모리에 저장한다. 따라서, 움직임 보상시 풀 해상도(full resolution) 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상 예측오차를 줄이려고 할 때 축소된 해상도(reduced resolution)의 화면을 기준으로 사용하게 된다. 결국 축소된 해상도를 풀 해상도픽처로 만들기 위해서 업 샘플링(up-sampling) 방식이 사용된다.One such scheme is disclosed in US Pat. No. 5,262,854. The disclosed US patent has a down sampler that eliminates 48 high frequency DCT coefficients in an 8x8 block. The IDCT results of the remaining 4x4 blocks of the low frequency components are stored in the memory. Therefore, when the motion compensation prediction error is reduced by using the full resolution motion vector when the motion compensation is used, it is used based on the reduced resolution screen. As a result, an up-sampling method is used to make the reduced resolution a full resolution picture.

또한, 4x4 IDCT를 써서 다운 샘플링된 픽처를 업 샘플링하여 움직임 보상 에측 오차를 줄이기 위한 효율적인 몇 가지 방식들이 제안(R. Morky and D. Anastassiou, 'Minimul error drift in Frequency scalability for motion-compensated DCT coding,' IEEE Trans. On Circuit and System for Video Tech., Vol. 4, August 1994. Johnson and Princen, 'Drift minimization in frequency scalable coders using block based filtering,' IEEE Workshop on Visual Signal Processing and Communication, September 1993.)되었다.In addition, several efficient methods for reducing the motion compensation error by up-sampling downsampled pictures using 4x4 IDCT are proposed (R. Morky and D. Anastassiou, 'Minimul error drift in Frequency scalability for motion-compensated DCT coding, '' IEEE Trans.On Circuit and System for Video Tech., Vol. 4, August 1994. Johnson and Princen, 'Drift minimization in frequency scalable coders using block based filtering,' IEEE Workshop on Visual Signal Processing and Communication, September 1993.) It became.

상기에서 제안된 방법들은 전형적으로 예측되는 매크로 블록의 움직임 벡터에 따라 5탭이나 8탭을 갖는 2차원 필터를 사용한다. 이때, 움직임 벡터에 따라 8탭 필터의 값들의 위치가 변하게 된다. 따라서, 하나의 8탭 필터로 4 화소들을 8 화소로 늘려주게 된다.The methods proposed above typically use two-dimensional filters with five or eight taps, depending on the predicted motion vector of the macroblock. At this time, the positions of the values of the 8-tap filter change according to the motion vector. Thus, one 8-tap filter increases 4 pixels to 8 pixels.

그러나, 상기된 방식들은 frame DCT coded block들을 갖는 순차주사 시퀸스에 적합한 반면, frame/field DCT coded block들이 혼합된 영상에 대한 문제들은 언급되어 있지 않다. 결국, 대부분의 MPEG-2 비디오 디코더로 입력되는 비월주사된 시퀸스의 경우 수직방향으로의 업 샘플링 및 다운 샘플링시 생기는 손실에 대한 문제점을 가지게 된다.However, while the schemes described above are suitable for sequential scanning sequences with frame DCT coded blocks, problems with images mixed with frame / field DCT coded blocks are not addressed. As a result, in the case of interlaced sequences input to most MPEG-2 video decoders, there is a problem in the loss of upsampling and downsampling in the vertical direction.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 메모리 감축 및 좋은 화질을 유지하면서 비월주사 시퀀스의 HD급 신호를 SD급의 저해상도 화면에 디스플레이하기 위한 디지털 동영상 수신 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a digital video receiving apparatus for displaying an HD signal of the interlaced scanning sequence on a low-definition screen of SD class while maintaining memory reduction and good image quality. have.

도 1은 일반적인 디지털 TV 수신기의 구성 블록도1 is a block diagram of a general digital TV receiver

도 2는 도 1의 MPEG 비디오 디코더의 상세 블록도2 is a detailed block diagram of the MPEG video decoder of FIG.

도 3a, 도 3b는 프레임 DCT 및 필드 DCT 과정을 보인 도면3A and 3B show a frame DCT and a field DCT process

도 4는 본 발명에 따른 MPEG 비디오 디코더의 구성 블록도4 is a block diagram of an MPEG video decoder according to the present invention;

도 5는 도 4의 상세 블록도5 is a detailed block diagram of FIG.

도 6a, 도 6b는 DCT 영역에서 다운 샘플링된 후의 필드 기반 기준 픽쳐와 프레임 기반 기준 픽쳐의 픽셀 구조를 보인 도면6A and 6B illustrate pixel structures of a field-based reference picture and a frame-based reference picture after downsampling in a DCT region.

도 7은 도 4의 IDCT 및 다운 샘플링부의 상세 블록도FIG. 7 is a detailed block diagram of the IDCT and down sampling unit of FIG. 4. FIG.

도 8은 도 4의 업/다운 샘플링을 통한 움직임 보상 과정을 보인 블록도FIG. 8 is a block diagram showing a motion compensation process through up / down sampling of FIG.

도 9는 도 4의 움직임 보상에 이용되는 업/다운 샘플링 예를 보인 구성 블록도9 is a block diagram showing an example of up / down sampling used for the motion compensation of FIG.

도 10은 DCT 영역에서 다운 샘플링된 후의 바텀 필드를 수직 보간한 예를 보인 도면10 illustrates an example of vertical interpolation of a bottom field after downsampling in a DCT region.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of drawings

301 : 버퍼 302 : VLD301: Buffer 302: VLD

303 : IQ부 304 : 적응 IDCT부303: IQ unit 304: adaptive IDCT unit

305 : 가산기 306 : 업 샘플링부305: Adder 306: Upsampling unit

307 : 움직임 보상부 308 : 다운 샘플링부307: motion compensation unit 308: down sampling unit

309 : 메모리 인터페이스 310 : 메모리309: memory interface 310: memory

311 : 비디오 디스플레이 프로세서311: video display processor

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 동영상 수신 장치는, 비디오 신호가 포함된 비트 스트림을 분리하여 추출하는 비디오 비트스트림 추출부와, 상기 추출된 비디오 비트스트림이 비월주사 시퀀스이면서 프레임 DCT coded 블록인 경우 필드 DCT coded 블록으로 변환하면서 다운 컨버젼하고, 필드 DCT coded 블록인 경우 그대로 다운 컨버젼하여 메모리에 저장한 후 움직임 보상을 하는 비디오 처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a digital video receiving apparatus comprising: a video bitstream extractor for separating and extracting a bitstream including a video signal; and the extracted video bitstream is an interlaced scanning sequence and a frame DCT. In the case of the coded block, it is down-converted while being converted to the field DCT coded block, and in the case of the field DCT coded block, it is down-converted as it is, and stored in a memory.

상기 비디오 처리부는 입력되는 비디오 비트스트림을 가변길이 디코딩 및 역양자화한 후 역양자화된 DCT 계수가 비월주사 시퀀스의 필드 DCT된 데이터이면 수평/수직 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를 제거한 후 4x4 역 이산 코사인 변환(IDCT)을 수행하고, 프레임 DCT된 데이터이면 수평 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를 제거하고 필드 DCT된 데이터로 변환한 후 DCT 변환 영역에서 수직 방향의 다운 샘플링을 수행하는 것을 특징으로 한다.The video processor performs variable length decoding and inverse quantization on the input video bitstream, and if the inversely quantized DCT coefficient is field DCT data of an interlaced sequence, the video processor removes the DCT coefficient of the high frequency component in the horizontal / vertical direction and then performs 4x4 inverse discrete cosine. IDCT is performed, and if the data is frame DCT, DCT coefficients of high frequency components are removed in the horizontal direction, converted to field DCT data, and vertical downsampling is performed in the DCT conversion region.

상기 비디오 처리부는 움직임 보상시 풀 해상도 움직임 벡터를 사용하는 경우 움직임 보상전에 메모리로부터 읽은 데이터에 대해 수직/수평 방향으로 업 샘플링 필터링을 수행하고, 움직임 보상 후에 수직/수평 방향으로 다운 샘플링 필터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.The video processor performs upsampling filtering in the vertical / horizontal direction on the data read from the memory before motion compensation and downsampling in the vertical / horizontal direction after the motion compensation when the full resolution motion vector is used for the motion compensation. It is characterized by.

본 발명에 따른 디지털 동영상 수신 장치는 역양자화된 DCT 계수가 비월주사 시퀀스의 필드 DCT된 데이터이면 수평/수직 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를제거한 후 4x4 IDCT하고, 프레임 DCT된 데이터이면 수평 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를 제거하고 필드 DCT된 IDCT 계수로 변환한 후 DCT 변환 영역에서 수직 방향으로 다운 샘플링하는 IDCT부와, 상기 IDCT된 데이터 또는 상기 IDCT된 데이터와 움직임 보상된 데이터의 가산 결과를 저장하는 메모리와, 상기 메모리로부터 리드된 기준 픽쳐를 수직/수평 방향으로 업 샘플링하는 수직/수평 업 샘플링부와, 상기 수직/수평 업 샘플링부에서 수직/수평 방향으로 업 샘플링된 픽쳐에 대해 VLD로부터 출력되는 풀 해상도의 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상부와, 상기 움직임 보상부에서 움직임 보상된 데이터를 수직/수평 방향으로 다운 샘플링한 후 상기 IDCT된 데이터와 더하여 메모리에 다시 저장하는 수직/수평 다운 샘플링부와, 디스플레이 모드에 따라 상기 메모리에 저장된 데이터를 리드하여 디스플레이 장치로 출력하는 비디오 디스플레이 처리부로 구성되는 비디오 디코딩부를 갖는 것을 특징으로 한다.The digital video receiving apparatus according to the present invention removes the DCT coefficient of the high frequency component in the horizontal / vertical direction if the inverse quantized DCT coefficient is the field DCT data of the interlaced scan sequence, and if the DCT coefficient is the frame DCT data, the digital video receiver receives the 4x4 IDCT. An IDCT unit which removes the DCT coefficient of the component, converts it into a field DCT IDCT coefficient, and downsamples in the vertical direction in the DCT transform region, and stores an addition result of the IDCT data or the IDCT data and motion compensated data A vertical / horizontal upsampling unit for upsampling a reference picture read from the memory in the vertical / horizontal direction, and a vertical / horizontal upsampling unit for up-sampling the vertical / horizontal upsampling unit from the VLD A motion compensator for performing motion compensation using a full resolution motion vector, and the motion compensator A vertical / horizontal downsampling unit which down-samples the motion compensated data in the vertical / horizontal direction and stores the motion-compensated data in the memory in addition to the IDCT data, and outputs the data stored in the memory to the display device according to the display mode. And a video decoding unit comprising a video display processing unit.

상기 IDCT부는 비월주사 시퀀스의 프레임 DCT coded 블록이면 수평방향으로 고 주파수성분의 DCT 계수를 제거하는 수평 축소부와, 프레임 DCT coded 블록을 필드 DCT coded 블록으로 변환하는 프레임/필드 변환부와, 수직 방향으로 다운 샘플링된 필드 구조의 IDCT 계수를 출력하는 매트릭스 곱셈기와, 상기 매트릭스 곱셈기의 출력 데이터에 대해 수평 방향으로 IDCT를 수행하는 수평 IDCT로 구성되는 것을 특징으로 한다.The IDCT unit is a horizontal reduction unit for removing high frequency component DCT coefficients in the horizontal direction when the frame DCT coded block of the interlaced scan sequence, a frame / field converter for converting the frame DCT coded block into a field DCT coded block, and a vertical direction. The matrix multiplier outputs the IDCT coefficients of the down-sampled field structure, and the horizontal IDCT performs IDCT in the horizontal direction on the output data of the matrix multiplier.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 수신된 DCT 블록이 field DCT coded block이면 그대로 다운 샘플링하고, frame DCT coded block이면 field DCT coded block으로 변환하여 다운 샘플링한 후 메모리에 저장하고 움직임 예측 보상을 하는데 있다.According to the present invention, if the received DCT block is a field DCT coded block, it is downsampled, and if the frame DCT coded block is converted to a field DCT coded block, downsampled and stored in a memory and compensated for motion prediction.

도 4는 본 발명에서 제안된 75% 메모리 감축용 다운 컨버젼을 갖는 MPEG-2 비디오 디코더의 구성 블록도로서, 입력되는 매크로 블록이 필드 DCT coded 블록인지 프레임 DCT coded 블록인지에 따라 IDCT를 다르게 수행하는 IDCT 및 다운 샘플링부(304), 움직임 보상부(307) 전단에 구비되어 메모리(310)로부터 읽어 온 데이터를 수평/수직 방향으로 업 샘플링하는 업 샘플링부(306), 움직임 보상된 데이터를 다시 수평/수직 방향으로 다운 샘플링하여 가산기(305)로 출력하는 다운 샘플링부(308)가 상기된 도 2에 더 포함되어 구성된다.FIG. 4 is a block diagram of an MPEG-2 video decoder having down conversion for 75% memory reduction proposed in the present invention, in which IDCT is performed differently according to whether a macro block to be input is a field DCT coded block or a frame DCT coded block. The up-sampler 306 provided in front of the IDCT and the down-sampler 304 and the motion compensator 307 to up-sample the data read from the memory 310 in the horizontal / vertical direction, and again the motion-compensated data. The down sampling unit 308 for down sampling in the vertical direction and outputting to the adder 305 is further included in FIG. 2.

즉, VLD(302)를 통해 파싱된 비트스트림이 IQ부(303), IDCT부(304) 및 움직임 보상부(307)를 거쳐 외부 메모리(310)에 저장된다. 저장된 영상은 비디오 디스플레이 프로세서(Video Display Processor ; VDP)(312)를 거쳐 화면에 보여지게 된다.That is, the bitstream parsed through the VLD 302 is stored in the external memory 310 via the IQ unit 303, the IDCT unit 304, and the motion compensation unit 307. The stored image is displayed on the screen via a video display processor (VDP) 312.

도 5는 도 4의 다운 컨버젼 부분을 좀더 상세하게 도시한 구성 블록도로서, 메모리가 필드 구조를 갖도록 한다.FIG. 5 is a block diagram illustrating the down-conversion portion of FIG. 4 in more detail, so that the memory has a field structure.

그런데, 도 6a, 도 6b에서 보는 바와 같이 프레임 DCT coded 블록과 필드 DCT coded 블록을 DCT 변환 영역에서 다운 샘플링한 결과는 서로 다른 화소 구조를 갖는다.However, as shown in FIGS. 6A and 6B, the result of down sampling the frame DCT coded block and the field DCT coded block in the DCT conversion region has a different pixel structure.

본 발명에서는 수신된 DCT 유형에 상관없이 항상 정해진 필드 기반 기준(field-based reference) 픽처를 갖도록 한다. 이를 위해 프레임 DCT coded 블록이 입력되면 필드 DCT coded 블록으로 변환하여 IDCT 및 다운 샘플링을 수행한다.In the present invention, a field-based reference picture is always set regardless of a received DCT type. To this end, when the frame DCT coded block is input, the field DCT coded block is converted to perform IDCT and down sampling.

즉, VLD(302)로부터 파싱된 DCT 계수들이 IQ부(303)로 입력되어 역 양자화된후 IDCT부(304)로 전송된다.That is, DCT coefficients parsed from the VLD 302 are input to the IQ unit 303, dequantized, and then transmitted to the IDCT unit 304.

이때, 상기 VLD(302)는 dct_type(프레임 또는 필드)과 picture_structure(프레임 픽처 또는 필드 픽처)를 함께 제공한다. 또한, 상기 VLD(302)는 움직임 보상부(307)로 움직임 벡터(MV)들, 움직임 유형(motion_type), 필드 선택신호(motion_vertical_ field_select)들을 제공한다.In this case, the VLD 302 provides a dct_type (frame or field) and picture_structure (frame picture or field picture) together. In addition, the VLD 302 provides motion vectors (MVs), motion type (motion_type), and field selection signals (motion_vertical_ field_select) to the motion compensator 307.

한편, 상기 IDCT부(304)의 동작은 도 7과 같다.On the other hand, the operation of the IDCT unit 304 is the same as FIG.

즉, 필드 DCT된 매크로 블록의 경우 8x8 IDCT 계수들 중 수직/수평방향으로 고주파수 성분에 해당하는 DCT 계수들(X(I,J),I=5,...,8, J=5,...,8)을 제거하고 나머지 4x4 DCT 계수들에 대해서만 수직/수평방향으로 IDCT한다. 이는 저주파수 성분들만을 복원하게 되는데 선명도, 즉 영상의 상세(detail)한 엣지나 텍스트등에 대한 정보를 잃게 된다. 일반적으로 자연계 영상들은 대부분 저주파수 영역에 대한 신호들로 응집되어 있으므로 영상 화질을 크게 해치지는 않게 된다. 그러므로 4x4 IDCT한 결과는 영상을 저주파수 대역 필터를 쓴 효과를 나타내며, 최종적으로 외부 메모리(310)에 저장되는 영상의 크기는 1/4만큼 줄어든다. 결국 이를 통해 75%의 메모리 감축율을 얻게 된다.That is, in the case of the field DCT macroblock, DCT coefficients X (I, J) corresponding to high frequency components in the vertical / horizontal direction among the 8 × 8 IDCT coefficients (X (I, J), I = 5, ..., 8, J = 5,. Remove .., 8) and IDCT in the vertical / horizontal direction only for the remaining 4x4 DCT coefficients. This restores only low-frequency components, and loses sharpness, that is, information about the detail edges or text of an image. In general, most natural images are agglomerated with signals for the low frequency region, so that the image quality is not significantly impaired. Therefore, the result of 4x4 IDCT shows the effect of using the low frequency band filter on the image, and finally, the size of the image stored in the external memory 310 is reduced by 1/4. The result is a 75 percent reduction in memory.

한편, 프레임 DCT된 블록의 경우는 우선 필드 DCT된 블록들로 변환한 후 DCT 변환 내에서 다운 샘플링하여 IDCT한다. 상기 IDCT부(304)의 출력은 도 6에서와 같이 항상 필드기반 수직 구조를 가지고 있으며, IDCT부(304)의 출력은 매크로 블록(MB) 가산기(305)로 입력된다.In the case of a frame DCT block, first, the block is transformed into field DCT blocks, and then downsampled in the DCT transform to be IDCT. The output of the IDCT unit 304 always has a field-based vertical structure as shown in FIG. 6, and the output of the IDCT unit 304 is input to the macro block (MB) adder 305.

이때, 상기 IDCT부(304)에서 프레임 DCT 블록을 필드 DCT 블록으로 변환하여 수직방향으로 IDCT하는 관계식은 다음의 수학식 1과 같다.At this time, the IDCT unit 304 converts the frame DCT block into a field DCT block and IDCT in the vertical direction is expressed by Equation 1 below.

여기서, [X]는 8개의 프레임 DCT 계수들을 갖는 두 개의 수직 블록을 나타낸다.Here, [X] represents two vertical blocks having eight frame DCT coefficients.

이때, 8x8 DCT 기저 매트릭스(matrix)는 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.In this case, the 8x8 DCT base matrix is represented by Equation 2 below.

즉, [T8]은 8-포인트 DCT 기저들로 이루어진 8x8 DCT 기저 매트릭스를 나타낸다.That is, [T8] represents an 8x8 DCT base matrix of 8-point DCT bases.

이때, 두 개의 수직 블록에 대한 IDCT는 다음의 수학식 3과 같은 매트릭스로 표현이 된다.At this time, the IDCTs for the two vertical blocks are represented by a matrix as shown in Equation 3 below.

결국, [X]의 IDCT한 결과는 다음의 수학식 4로 표현된다.As a result, the result of IDCT of [X] is expressed by the following expression (4).

여기서, [x]는 화소 단위의 두 개 수직 블록들을 나타낸다.Here, [x] represents two vertical blocks in pixel units.

그리고, 프레임을 필드로 변환하는 DCT 매트릭스는 하기의 수학식 5와 같다.The DCT matrix for converting a frame into a field is expressed by Equation 5 below.

여기서,는 i번째 8 포인트 DCT 기저 벡터를 나타낸다.here, Denotes the i th 8 point DCT basis vector.

이때, 상기 수학식 5는 프레임 DCT 블록에서 톱/바텀을 분리하기 위해 상기 수학식 2의 매트릭스의 컬럼 방향의 8포인트 DCT 기저 벡터를 톱/바텀에 맞게 재배열한 것이다. 즉, 상기 수학식 5의 매트릭스에서 상측은 톱에 맞게 8 포인트 DCT 기저 벡터를 하나 건너 하나씩 배열하고, 하측은 바텀에 맞게 8 포인트 DCT 기저 벡터를 하나 건너 하나씩 배열한다.In this case, Equation 5 rearranges the 8-point DCT basis vector in the column direction of the matrix of Equation 2 to the top / bottom to separate the top / bottom from the frame DCT block. That is, in the matrix of Equation 5, the upper side arranges one 8 point DCT basis vector one by one to the top, and the lower side arranges one eight point DCT basis vector one by one to the bottom.

따라서, 프레임 DCT 블록에 상기 수학식 5를 곱하면 다음의 수학식 6과 같이 필드 단위로 DCT된 결과가 나온다. 즉, 톱/바텀을 따로 따로 DCT한 것과 같다.Therefore, multiplying the frame DCT block by Equation 5 results in a DCT result in field units as shown in Equation 6 below. That is, it is the same as DCT of top / bottom separately.

여기서, [x]는 프레임 순서로 배열해있고, [Xtb]는 톱 필드와 바텀 필드에 대한 2개의 필드 DCT coded 블록을 나타낸다.Here, [x] is arranged in frame order, and [Xtb] represents two field DCT coded blocks for the top field and the bottom field.

따라서, 상기 식들을 이용하여 프레임 DCT 계수들 [X]는 다음의 연산을 통해 필드 DCT 계수들[Xtb]로 하기의 수학식 7과 같이 표현된다.Therefore, the frame DCT coefficients [X] are expressed by the following equations as the field DCT coefficients [Xtb] through the following operation.

[Xtb] = [Tf][x] = [Tf][IT82][X][Xtb] = [T f ] [x] = [T f ] [IT8 2 ] [X]

결국, DCT 변환 영역의 다운 샘플링 방식은 필드 DCT된 계수들의 수직/수평 방향의 고주파수 성분들을 제거한 후 IDCT한 결과이다. 그러므로, [Xtb]는 다음의 연산자들을 사용하여 4x4 IDCT된다.As a result, the down sampling method of the DCT transform region is a result of IDCT after removing high frequency components in the vertical / horizontal direction of field DCT coefficients. Therefore, [Xtb] is 4x4 IDCT using the following operators.

우선 상기 수학식 2와 비슷하게 4 포인트 DCT 기저(basis)로 만들어진 4x4 DCT 매트릭스를 [T4]라고 하자. 수평수직 방향으로 고주파수 성분을 제거한 후 IDCT하는 다운 샘플링 과정은 다음의 수학식 8로 표현된다.First, suppose that a 4x4 DCT matrix made of a 4-point DCT basis similar to Equation 2 is [T4]. The downsampling process of IDCT after removing high frequency components in the horizontal and vertical directions is expressed by Equation 8 below.

여기서, [P4]는 다음의 수학식 9로 표현된다.Here, [P4] is expressed by the following equation (9).

상기 수학식 7의 [Xtb]에 대한 다운 샘플된 IDCT 계수는 다음의 수학식 10과 같이 표현된다.The down-sampled IDCT coefficient for [Xtb] of Equation 7 is expressed as Equation 10 below.

여기서, [IP42]는 필드 DCT coded 계수들의 다운 샘플링 매트릭스이며, 다음의 수학식 11과 같다.Here, [IP4 2 ] is a down-sampling matrix of field DCT coded coefficients, and is represented by Equation 11 below.

상기 수학식 7과 수학식 10을 이용하여 프레임 DCT된 계수 [X]는 필드 DCT된 계수로의 변환과 다운 샘플링한 필드 단위의 화소 [ytb]들을 다음의 수학식 12와 같이 얻는다.Using the equations (7) and (10), the frame DCT coefficient [X] is converted into the field DCT coefficient and the pixels [ytb] in the unit of the down-sampled field are obtained as shown in Equation 12 below.

[ytb] = [Q][X] = [IP42][Tf][IT82][X][ytb] = [Q] [X] = [IP4 2 ] [T f ] [IT8 2 ] [X]

여기서, [Q] = [IP42][Tf][IT82]는 8x16 매트릭스로 오로지 수직방향의 DCT계수들을 대해서만 동작한다.Where [Q] = [IP4 2 ] [T f ] [IT8 2 ] operates only on vertical DCT coefficients in an 8x16 matrix.

이제부터 매크로블록, 즉 4개의 8x8 DCT 블록들(X1,X2,X3,X4)에 대해 살펴보자.Now let's look at the macroblock, that is, four 8x8 DCT blocks (X1, X2, X3, X4).

우선 도 7에서 필드 DCT인 경우는 수직/수평방향의 고주파수 성분들을 제거한 블록들(X1',X2',X3',X4')을 각각의 수직 수평방향으로 4x4 IDCT를 해주면 된다. 즉, 필드 DCT된 매크로 블록은 제 1 축소부(401)로 입력되고, 프레임 DCT된 매크로 블록은 제 2 축소부(405)로 입력된다. 이때, 상기 제 1 축소부(401)는 필드 DCT된 매크로 블록(X1,X2,X3,X4)의 8x8 IDCT 계수들 중 수직/수평방향으로 고주파수 성분에 해당하는 DCT 계수들(X(I,J),I=5,...,8, J=5,...,8)을 제거한 후 나머지 4x4 DCT 계수들(X1',X2',X3',X4')에 대해서만 수직 IDCT부(402)로 입력하여 수직 방향으로 IDCT를 수행하고 선택부(403)를 통해 수평 IDCT부(404)로 출력하여 수평 방향으로 IDCT를 수행한다.First, in the case of the field DCT in FIG. 7, 4x4 IDCT may be performed in the vertical and horizontal directions of blocks X1 ', X2', X3 ', and X4' from which high frequency components in the vertical and horizontal directions are removed. That is, the field DCT macro block is input to the first reduction unit 401, and the frame DCT macro block is input to the second reduction unit 405. In this case, the first reduction unit 401 may include DCT coefficients X (I, J) corresponding to high frequency components in the vertical / horizontal direction among 8 × 8 IDCT coefficients of the field DCT macroblocks X1, X2, X3, and X4. Vertical IDCT unit 402 only for the remaining 4x4 DCT coefficients (X1 ', X2', X3 ', X4') after removing), I = 5, ..., 8, J = 5, ..., 8) IDCT is performed in the vertical direction by inputting), and is output to the horizontal IDCT unit 404 through the selection unit 403 to perform IDCT in the horizontal direction.

도 7에서 프레임 DCT인 경우를 살펴보면 우선 제 2 축소부(405)는 프레임 DCT된 매크로 블록(X1,X2,X3,X4)의 8x8 IDCT 계수들 중 수평방향으로 고주파수 성분에 해당하는 DCT 계수들(X(I,J),I=1,...,8, J=5,...,8)을 제거한 후 나머지 8x4 DCT 계수들(X1',X2',X3',X4')만 필드 변환부(406)로 출력한다. 상기 필드 변환부(406)는 상기 수학식 7과 같이 프레임 DCT 블록을 톱/바텀이 구분된 필드 DCT 블록으로 변환하여 매트릭스 곱셈기(407)로 출력한다. 상기 매트릭스 곱셈기(407)는 상기 수학식 12의 [Q]매트릭스를 사용하여 수직방향으로 다운 샘플링된 IDCT 계수 즉, 필드 구조의 블록들(G1',G2',G3',G4')을 얻는다. 상기 블록들은 저장 및 지연부(408)에서 일시 저장 및 지연된 후 선택부(403)를 통해 수평 IDCT부(404)로 입력되어 수평 방향으로 4x4 IDCT된다. 즉, 프레임 DCT 블록에 대해 최종적으로 field-based 수직 구조의 화소들(x1',x2',x3',x4')을 얻을 수 있다. 여기서, (x1',x2')은 톱 필드 블록을 나타내고, (x3',x4')는 바텀 필드 블록을 나타낸다.Referring to the case of the frame DCT in FIG. 7, the second reduction unit 405 first includes DCT coefficients corresponding to high frequency components in the horizontal direction among 8x8 IDCT coefficients of the frame DCT macroblocks X1, X2, X3, and X4. After removing X (I, J), I = 1, ..., 8, J = 5, ..., 8, only the remaining 8x4 DCT coefficients (X1 ', X2', X3 ', X4') Output to converter 406. The field converter 406 converts the frame DCT block into a field DCT block having a top / bottom division as shown in Equation 7 and outputs the same to the matrix multiplier 407. The matrix multiplier 407 obtains IDCT coefficients down-sampled in the vertical direction, that is, blocks G1 ', G2', G3 ', and G4', which are downsampled in the vertical direction using the [Q] matrix of Equation 12. The blocks are temporarily stored and delayed by the storage and delay unit 408, and then input to the horizontal IDCT unit 404 through the selection unit 403 to be 4x4 IDCT in the horizontal direction. That is, the pixels x1 ', x2', x3 ', and x4' of the field-based vertical structure may be finally obtained with respect to the frame DCT block. Here, (x1 ', x2') represents a top field block, and (x3 ', x4') represents a bottom field block.

이때, 인트라(I) 픽처의 경우 상기된 IDCT부(304)를 거친 결과가 곧바로 메모리(310)에 저장된다. P나 B 픽처의 경우는 움직임 예측 보상한 블록들과 가산기(305)에서 더해져서 메모리(310)에 저장된다.In this case, in the case of the intra (I) picture, the result of passing through the IDCT unit 304 is immediately stored in the memory 310. In the case of a P or B picture, motion prediction compensated blocks are added to the adder 305 and stored in the memory 310.

한편, 일반적으로 비디오 인코더에서는 움직임 보상된 프레임을 얻기 위해서 풀 해상도(full resolution)의 움직임 벡터(MV)를 사용하여 이전 프레임으로부터 현재 프레임의 블록을 재생한다.In general, a video encoder reproduces a block of a current frame from a previous frame using a full resolution motion vector (MV) to obtain a motion compensated frame.

그러므로, 본 발명에서도 움직임 보상시에 화질을 높이기 위해 수직/수평방향의 움직임 벡터를 스케일링 다운(scaling down) 하기보다는 풀 해상도(full-resolution)의 움직임 벡터를 사용한다.Therefore, the present invention also uses a full-resolution motion vector rather than scaling down the vertical / horizontal motion vector in order to improve image quality in motion compensation.

이때, 풀 해상도의 움직임 벡터를 이용하기 위해서는 메모리(310)에 있는 감소된 기준(reduced reference) 픽처를 원래 해상도로 복원하는 업-샘플링 과정이 필요하다. 또한, 움직임 보상 후에 얻어진 원래 해상도를 다시 1/4 해상도로 줄이기 위한 다운 샘플링 과정이 요구된다.At this time, in order to use the full resolution motion vector, an up-sampling process of restoring the reduced reference picture in the memory 310 to the original resolution is required. In addition, a down sampling process is required to reduce the original resolution obtained after motion compensation back to 1/4 resolution.

도 8은 다운 컨버젼시 동작하는 움직임 보상 방식을 나타낸다.8 shows a motion compensation scheme operating during down-conversion.

앞서 설명한 바와 같이 메모리(310)에는 field-based 수직 구조의 픽처가 저장되어 있다. 그리고, 수평/수직 업 샘플링부(306)는 움직임 보상시 움직임 벡터에 맞는 필드를 선택한 후 메모리(310)에서 감축된 필드 기준 신호들을 읽어온 후 각각의 필드에 대해서 수평/수직방향으로 각각 업 샘플링한다.As described above, the memory 310 stores pictures of a field-based vertical structure. In addition, the horizontal / vertical upsampling unit 306 selects a field corresponding to the motion vector during motion compensation, reads the field reference signals reduced from the memory 310, and then upsamples the respective fields in the horizontal / vertical direction. do.

이때, 도 8에서 보는 바와 같이 움직임 보상은 움직임 유형(motion_type)에 따라 프레임 예측(frame prediction)과 필드 예측(field prediction)으로 나눌 수 있다.In this case, as shown in FIG. 8, motion compensation may be divided into frame prediction and field prediction according to a motion type.

즉, 필드 예측 보상시 어드레스 발생부(501)는 움직임 벡터와 각각의 motion_vertical_field_select 신호를 이용해 기준 메모리(310)에 리드 어드레스를 보내 해당 필드의 기준 블록을 읽어온다. 이때, 수평/수직 업 샘플링부(502,503)에서는 수직/수평 방향으로 각 필드의 블록에 대해서 업 샘플링을 하고, 움직임 보상부(307,504)의 하프 펠 보간부(506)는 업 샘플링된 블록들에 대해 하프 펠 보간하여 움직임 보상된 블록을 구성한다. 그리고, 수평/수직 다운 샘플링부(502,503)에서 각 필드단위로 움직임 보상된 블록을 각각 다운 샘플링하여 매크로 블록 가산기(305)로 출력한다.That is, during field prediction compensation, the address generator 501 reads the reference block of the corresponding field by sending a read address to the reference memory 310 using the motion vector and the respective motion_vertical_field_select signal. At this time, the horizontal / vertical up-sampler 502 and 503 upsample the blocks of each field in the vertical / horizontal direction, and the half pel interpolator 506 of the motion compensator 307 and 504 to the up-sampled blocks. Half pel interpolation constitutes a motion compensated block. The horizontal / vertical down sampling units 502 and 503 downsample the motion-compensated blocks for each field unit and output the down-sampled blocks to the macro block adder 305.

한편, 프레임 예측 보상의 경우 어드레스 발생부(501)는 움직임 벡터와 각각의 motion_vertical_field_select 신호를 이용해 기준 메모리(310)에 리드 어드레스를 보내 필드 단위의 기준 블록을 읽어온다. 이때, 수직/수평 업 샘플링 필터(502,503)에서는 톱 필드와 바텀 필드에 대해 각각 수직/수평 방향으로 업 샘플링한 후 결합부(505)에서 두 개의 필드로부터 한 개의 프레임 블록들을 만든다. 즉, 각 필드의 업 샘플된 블록들로 프레임 단위의 기준 블록을 구성한다. 그리고, 하프 펠 보간부(506)는 프레임 예측된 블록에 하프 펠(half-pel) 보간하여 움직임 보상된 블록을 구성한 후 필드 분리부(507)로 출력한다. 상기 필드 분리부(507)는 상기 움직임 보상된 프레임 블록을 각각의 필드로 분리한 후 수평/수직 다운 샘플링부(502,503)를 거쳐 다운 샘플링한 후 매크로 블록 가산기(305)로 출력한다.Meanwhile, in the case of frame prediction compensation, the address generator 501 sends a read address to the reference memory 310 using a motion vector and each motion_vertical_field_select signal to read a reference block in units of fields. In this case, the vertical / horizontal upsampling filters 502 and 503 upsample the top field and the bottom field in the vertical / horizontal direction, respectively, and then combine one frame block with one frame block from two fields. That is, the up-sampled blocks of each field constitute a reference block in frame units. The half pel interpolator 506 configures a motion-compensated block by half-pel interpolation on the frame predicted block and outputs the motion-compensated block to the field separator 507. The field separator 507 separates the motion compensated frame block into respective fields, and then down-samples the horizontal and vertical down sampling units 502 and 503 to output them to the macro block adder 305.

여기서, 어드레스 발생부(501)는 상기 VLD(302)로부터 움직임 벡터(MV)들, 움직임 유형(motion_type), 필드 선택신호(motion_vertical_ field_select)들을 입력받아 필요한 곳에 해당 신호들을 제공하고, 기준 메모리(310)에 리드 어드레스를 발생한다. 상기 리드 어드레스의 데이터가 기준 메모리(310)로부터 리드된 후 예측을 위한 기준 픽셀로서 수평 업 샘플/다운 샘플 필터(504)로 입력된다.Here, the address generator 501 receives motion vectors (MVs), motion type (motion_type), and field selection signals (motion_vertical_ field_select) from the VLD 302, and provides corresponding signals where necessary, and provides a reference memory 310. Generates a read address. The data of the read address is read from the reference memory 310 and then input to the horizontal up sample / down sample filter 504 as a reference pixel for prediction.

이때, 업/다운 샘플링부(306,308)의 업 샘플링/다운 샘플링 필터(502,503)의 성질에 따라 화질이 크게 좌우된다. 본 발명에서 사용된 업 샘플링/다운 샘플링 필터 방식은 DCT 기저들로 구성되어진 매트릭스들을 사용한다.At this time, the image quality greatly depends on the properties of the up / down sampling filters 502 and 503 of the up / down sampling units 306 and 308. The up sampling / down sampling filter scheme used in the present invention uses matrices composed of DCT basis.

도 9는 필드 기반 구조로 된 메모리로부터 각각의 필드 신호들을 움직임 보상하기 위한 블록도이다. 즉, 톱 필드의 데이터와 바텀 필드의 데이터가 구분되어 저장되어 있으므로 톱 필드와 바텀 필드에 대해 각각 업 샘플링 및 다운 샘플링을 수행한다.9 is a block diagram for motion compensation of respective field signals from a field based memory. That is, since the top field data and the bottom field data are stored separately, the up field and the down field are respectively performed for the top field and the bottom field.

우선적으로 1차원의 다운 샘플링 과정을 살펴보면, 상기 수학식 2와 수학식 8을 이용하여 다음의 수학식 13과 같이 표현된다.First, referring to the one-dimensional down-sampling process, Equation 2 and Equation 8 are used to express Equation 13 below.

여기서, x는 8x1 화소들을 나타내고, y는 다운 샘플링된 4x1 화소들을 나타내고, X는 x에 대한 DCT한 계수 블록을 나타내며, T8은 8x8 DCT 기저 매트릭스를 나타낸다. 또한,이고, T4는 4x4 DCT 기저 매트릭스를 나타낸다.Here, x represents 8x1 pixels, y represents downsampled 4x1 pixels, X represents a DCT coefficient block for x, and T 8 represents an 8x8 DCT basis matrix. Also, And T 4 represents the 4 × 4 DCT base matrix.

따라서, 상기 수학식 13은 다음의 수학식 14로 표현된다.Therefore, Equation 13 is expressed by Equation 14 below.

여기서,는 4x8 차원의 다운 샘플링 매트릭스로 정의하고, 8개 화소를 4개 화소로 변환시켜 준다.here, Is defined as a 4x8 downsampling matrix and converts 8 pixels to 4 pixels.

업 샘플링 방식은 상기 식의 역변환으로 4개 화소를 8개의 화소로 다음의 식을 이용하여 변환한다. 우선 수학식 13으로부터 8개의 DCT계수를 얻으면 다음의 수학식 15와 같다.In the up-sampling method, four pixels are converted into eight pixels by the inverse transformation of the above equation using the following equation. First, eight DCT coefficients are obtained from Equation (13).

상기 수학식 15를 이용해서 8 포인트 IDCT한 결과는 다음의 수학식 16과 같이 얻을 수 있다.The result of 8-point IDCT using Equation 15 can be obtained as shown in Equation 16 below.

결국, 상기 수학식 15와 수학식 16은 다음의 수학식 17과 같은 관계식으로 표현된다.As a result, equations (15) and (16) are expressed by the following equation.

상기 수학식 17은 메모리(310)에 저장되어 있는 1/2 해상도 영상을 원 해상도로 업 샘플링하는 과정을 나타낸다.Equation 17 shows a process of up-sampling a 1/2 resolution image stored in the memory 310 at the original resolution.

상기 수학식 17의 업 샘플링 매트릭스를 이용하여 수직/수평방향으로 원래 해상도에 맞는 매크로 블록을 재생한 후 움직임 보상 블록을 얻는다. 즉, 업 샘플링 필터링부(601)는 메모리(310)로부터 톱 필드의 블록을 읽어 와 업 샘플링을 수행하여 원래 해상도에 맞는 매크로 블록을 재생하고, 업 샘플링 필터링부(602)는 메모리(310)로부터 바텀 필드의 블록을 읽어 와 업 샘플링을 수행하여 원래 해상도에 맞는 매크로 블록을 재생한 후 가산기(603)에서 더하여 움직임 보상 블록을 얻는다.A motion compensation block is obtained after reproducing a macroblock that matches the original resolution in the vertical / horizontal direction using the upsampling matrix of Equation 17 above. That is, the upsampling filtering unit 601 reads the block of the top field from the memory 310 and performs upsampling to reproduce the macro block corresponding to the original resolution, and the upsampling filtering unit 602 reads from the memory 310. The block of the bottom field is read and upsampled to reproduce the macroblock corresponding to the original resolution, and then added by the adder 603 to obtain a motion compensation block.

이때, 수평방향으로 하프 펠 보간(half-pel interpolation)이 존재하거나 풀 해상도 움직임 벡터(MV)가 8의 배수로 떨어지지 않을 경우, 상기 업 샘플링 필터링부(601,602)는 수직/수평방향으로 4x4 단위의 주변 블록들을 메모리(310)로부터 읽어온다. 그 후 각각의 블록들에 대해서 상기 수학식 17에 유도된 바와 같이 각각의 수직/수평 방향으로 업 샘플링 매트릭스를 이용하여 풀 해상도(full-resolution) 블록을 복원한다. 그 후에 풀 해상도 움직임 벡터에 해당하는 영역에 대해서 움직임 보상부(307)에서 하프 펠 보간하여 우리가 원하는 움직임 보상된 블록을 구한다.In this case, when there is a half-pel interpolation in the horizontal direction or the full resolution motion vector (MV) does not fall by a multiple of 8, the upsampling filtering units 601 and 602 may surround 4x4 units in the vertical / horizontal direction. The blocks are read from memory 310. Then, for each of the blocks, the full-resolution block is reconstructed using the up-sampling matrix in each vertical / horizontal direction as derived from Equation 17 above. After that, the motion compensation unit 307 performs half pel interpolation on the region corresponding to the full resolution motion vector to obtain a motion compensated block that we want.

이렇게 움직임 보상된 매크로 블록에 대해서 도 5에서 보는 바와 같이 가산기(305)에서 4x4 IDCT한 결과와 더하기 위해서 다시 다운 샘플링 과정을 거친다.As shown in FIG. 5, the motion-compensated macroblock is subjected to down-sampling again to add to the result of 4 × 4 IDCT in the adder 305.

이를 위해 도 9에 도시된 바와 같은 수학식 14의 다운 샘플링 매트릭스를 이용하여 수평/수직방향으로 각각 1/2 크기를 갖는 매크로 블록을 얻게 된다. 즉, 다운 샘플링 필터링부(604)는 톱 필드에 대해서, 다운 샘플링 필터링부(605)는 바텀 필드에 대해서 다운 샘플링을 수행하여 수평/수직방향으로 각각 1/2 크기를 갖는 매크로 블록을 출력한다.To this end, a macroblock having a size of 1/2 each in the horizontal and vertical directions is obtained by using the down sampling matrix of Equation 14 as shown in FIG. 9. That is, the down sampling filtering unit 604 performs down sampling on the top field, and the down sampling filtering unit 605 outputs a macro block each having a size of 1/2 in the horizontal / vertical direction.

이렇게 얻어진 블록은 도 5의 MB 가산기(305)를 통해서 다시 메모리(310)에 저장되며 이때 각각의 필드 단위로 블록들이 더해진다.The block thus obtained is stored in the memory 310 again through the MB adder 305 of FIG. 5, where blocks are added in units of fields.

그리고, 도 4에서 보는 바와 같이 감소된 해상도 픽처(reduced-resolutionpicture)들은 다양한 디스플레이 모드에 따라서 VDP를 거쳐서 화면에 나타난다. 이때, 도 10의 (a)에서 보는 바와 같이 메모리(310)에 저장된 감소된 해상도 픽처(reduced-resolution picture)에서 바텀 필드의 위치가 원하는 디스플레이 위치의 필드가 아니므로 이를 보정해 주어야 한다. 이를 위해 수직방향으로 후처리 필터(post-processing filter)(311)를 사용한다. 이때의 필터는 도 10에서와 같이 단순한 평균값이나 아니면 4탭 정도의 FIR 필터를 사용한다.As shown in FIG. 4, reduced-resolution pictures appear on the screen via VDP according to various display modes. At this time, as shown in (a) of FIG. 10, the bottom field position in the reduced-resolution picture stored in the memory 310 is not a field of a desired display position and should be corrected. For this purpose, a post-processing filter 311 is used in the vertical direction. In this case, as shown in FIG. 10, a simple average value or an FIR filter having about 4 taps is used.

또한, 4x4 IDCT나 움직임 보상 후의 다운 샘플링 과정에서 생기는 손실로 인해 약간의 blocking artifact가 생길 수 있다. 이를 보정하기 위해 후처리 (post-processing) 과정에서 수평방향으로 9-탭정도의 FIR 필터를 통해 경계면의 연속성을 증가시키면 향상된 화질을 얻을 수 있다.In addition, some blocking artifacts may occur due to loss during downsampling after 4x4 IDCT or motion compensation. To compensate for this, improved image quality can be obtained by increasing the continuity of the interface through a 9-tap FIR filter in the horizontal direction during post-processing.

이와 같이 본 발명은 고화질로 부호화된 여러 개의 HD급 비월주사 비디오 신호들을 한 화면에 여러 개 디스플레이하거나 SD급의 저 해상도 화면 장치로 고 해상도의 HD급 신호를 디스플레이하는데 이용되며, 기존 HD급 비디오 디코더의 외부 메모리를 75% 감축한 효과를 갖는다. 특히, 본 발명은 디지털 비디오 전송분야의 표준안인 MPEG-2 디코더 칩에 적용하면 유리하다.As described above, the present invention is used to display a plurality of HD class interlaced video signals encoded in high quality on one screen or to display a high resolution HD signal with an SD class low resolution screen device. 75% of the external memory is reduced. In particular, the present invention is advantageously applied to the MPEG-2 decoder chip which is a standard in the field of digital video transmission.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 동영상 수신 장치에 의하면, HD급 비월주사 시퀸스를 위한 다운 컨버터를 갖는 비디오 디코더를 통해 75% 메모리 감축 효율 및 각종 PIP(pictures in picture)용이나 저해상도 디스플레이 장치에서도 좋은 화질의 SD급 화면을 얻을 수 있다.As described above, according to the digital video receiving apparatus according to the present invention, a 75% memory reduction efficiency and a variety of pictures in picture (PIP) or a low resolution display device are provided through a video decoder having a down converter for an HD interlaced sequence. You can get SD quality screen.

또한, 한 개의 HD급 비디오를 처리하기 위한 메모리만 가지고도 여러 개의 HD급 비디오 및 여러 종류의 다양한 SD급 비디오를 한 화면에 디스플레이 할 수 있게 되며, 추가적인 하드웨어의 부담없이 HD급 비디오 신호들을 저 해상도 디스플레이 장치에 연결하여 시청이 가능해진다.In addition, it is possible to display multiple HD quality videos and various kinds of various SD quality videos on one screen with only memory for processing a single HD quality video, and to display HD resolution video signals at low resolution without additional hardware burden. It can be connected to the display device to watch.

특히, 본 발명은 디지털 TV나 비디오 화상 등의 응용 분야에 필수적인 기술로서 멀티 디코딩이나 한 화면에 여러 개의 비디오를 수신 및 화면 처리할 수 있는 고 성능 비디오 디코더 및 타 회사의 디지털 TV와의 기술 경쟁력 강화 등의 큰 효과를 얻을 수 있다.In particular, the present invention is an essential technology for application fields such as digital TV and video images, such as multi-decoding, a high-performance video decoder capable of receiving and processing multiple videos on one screen, and strengthening the technological competitiveness with other companies' digital TV. Can get a great effect.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

Claims (14)

비디오 신호가 포함된 비트 스트림을 분리하여 추출하는 비디오 비트스트림 추출 수단; 그리고Video bitstream extracting means for separating and extracting a bitstream including a video signal; And 상기 추출된 비디오 비트스트림이 비월주사 시퀀스이면서 프레임 DCT coded 블록인 경우 필드 DCT coded 블록으로 변환하면서 다운 컨버젼하고, 필드 DCT coded 블록인 경우 그대로 다운 컨버젼하여 메모리에 저장한 후 움직임 보상을 하는 비디오 처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 동영상 수신 장치.If the extracted video bitstream is an interlaced scan sequence and is a frame DCT coded block, the converted video bitstream is converted to a field DCT coded block while down-converting. Digital video receiving apparatus characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 처리부는The method of claim 1, wherein the video processor 입력되는 비디오 비트스트림을 가변길이 디코딩 및 역양자화한 후 역양자화된 DCT 계수가 비월주사 시퀀스의 필드 DCT된 데이터이면 수평/수직 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를 제거한 후 4x4 역 이산 코사인 변환(IDCT)을 수행하고, 프레임 DCT된 데이터이면 수평 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를 제거하고 필드 DCT된 데이터로 변환한 후 변환된 DCT 변환 영역에서 수직 방향의 다운 샘플링을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 동영상 수신 장치.After variable-length decoding and inverse quantization of the input video bitstream, if the inversely quantized DCT coefficients are field DCT data of the interlaced sequence, 4x4 inverse discrete cosine transform (IDCT) after removing DCT coefficients of high frequency components in the horizontal / vertical direction The digital video receiving apparatus according to claim 1, wherein if the data is frame DCT, DCT coefficients of high frequency components are removed in the horizontal direction, converted to field DCT data, and vertical downsampling is performed in the converted DCT conversion region. . 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 처리부는The method of claim 1, wherein the video processor 움직임 보상시 풀 해상도 움직임 벡터를 사용하는 경우 움직임 보상전에 메모리로부터 읽은 데이터에 대해 수직/수평 방향으로 업 샘플링 필터링을 수행하고, 움직임 보상 후에 수직/수평 방향으로 다운 샘플링 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 동영상 수신 장치.When using a full resolution motion vector for motion compensation, up-sampling filtering is performed in the vertical / horizontal direction on the data read from the memory before motion compensation, and down-sampling filtering is performed in the vertical / horizontal direction after motion compensation. Digital video receiver. 입력되는 비디오 비트스트림을 가변 길이 디코딩(VLD)한 후 역양자화(IQ) 과정, 역 이산 코사인 변환(IDCT) 과정, 및 움직임 보상(MC) 과정을 거쳐 원래 화면의 픽셀 값으로 복원하는 비디오 디코딩 장치에 있어서,A video decoding apparatus which reconstructs an input video bitstream to a pixel value of an original screen through variable length decoding (VLD) and then through inverse quantization (IQ), inverse discrete cosine transform (IDCT), and motion compensation (MC). To 상기 역양자화된 DCT 계수가 비월주사 시퀀스의 필드 DCT된 데이터이면 수평/수직 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를 제거한 후 4x4 IDCT하고, 프레임 DCT된 데이터이면 수평 방향으로 고주파수 성분의 DCT 계수를 제거하고 필드 DCT된 IDCT 계수로 변환한 후 DCT 변환 영역에서 수직 방향으로 다운 샘플링하는 IDCT부;If the inverse quantized DCT coefficient is the field DCT data of the interlaced scan sequence, the DCT coefficient of the high frequency component is removed in the horizontal / vertical direction and then 4x4 IDCT. If the DCT coefficient is the frame DCT data, the DCT coefficient of the high frequency component is removed in the horizontal direction. An IDCT unit for down-sampling in the vertical direction in the DCT conversion area after converting the DCT IDCT coefficients; 상기 IDCT된 데이터 또는 상기 IDCT된 데이터와 움직임 보상된 데이터의 가산 결과를 저장하는 메모리;A memory for storing an addition result of the IDCT data or the IDCT data and motion compensated data; 상기 메모리로부터 리드된 기준 픽쳐를 수직/수평 방향으로 업 샘플링하는 수직/수평 업 샘플링부;A vertical / horizontal upsampling unit which upsamples the reference picture read from the memory in a vertical / horizontal direction; 상기 수직/수평 업 샘플링부에서 수직/수평 방향으로 업 샘플링된 픽쳐에 대해 VLD로부터 출력되는 풀 해상도의 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상부;A motion compensation unit for performing motion compensation on the up-sampled up / down direction in the vertical / horizontal upsampling unit using a full resolution motion vector output from the VLD; 상기 움직임 보상부에서 움직임 보상된 데이터를 수직/수평 방향으로 다운 샘플링한 후 상기 IDCT된 데이터와 더하여 메모리에 다시 저장하는 수직/수평 다운샘플링부; 그리고A vertical / horizontal downsampling unit which down-samples the motion-compensated data in the vertical / horizontal direction after the motion compensation unit and stores the data again in memory in addition to the IDCT data; And 디스플레이 모드에 따라 상기 메모리에 저장된 데이터를 리드하여 디스플레이 장치로 출력하는 비디오 디스플레이 처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.And a video display processor for reading data stored in the memory and outputting the data stored in the memory to a display device according to a display mode. 제 4 항에 있어서, 상기 IDCT부는The method of claim 4, wherein the IDCT unit 비월주사 시퀀스의 프레임 DCT coded 블록이면 수평방향으로 고 주파수성분의 DCT 계수를 제거하는 수평 축소부와,A horizontal reduction unit for removing high frequency component DCT coefficients in a horizontal direction in a frame DCT coded block of an interlaced scanning sequence; 프레임 DCT coded 블록을 필드 DCT coded 블록으로 변환하는 프레임/필드 변환부와,A frame / field converter for converting the frame DCT coded block into a field DCT coded block; 수직 방향으로 다운 샘플링된 필드 구조의 IDCT 계수를 출력하는 매트릭스 곱셈기와,A matrix multiplier for outputting IDCT coefficients of the field structure down-sampled in the vertical direction; 상기 매트릭스 곱셈기의 출력 데이터에 대해 수평 방향으로 IDCT를 수행하는 수평 IDCT로 구성되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.And a horizontal IDCT for performing IDCT in a horizontal direction on the output data of the matrix multiplier. 제 5 항에 있어서, 상기 프레임/필드 변환부는The method of claim 5, wherein the frame / field converter 다음의 매트릭스를 적용하여 8개의 프레임 DCT 계수들을 갖는 두 개의 수직 블록 [X]을 톱 필드와 바텀 필드에 대한 2개의 필드 DCT coded 블록 [Xtb]으로 변환하는 것을 비디오 디코딩 장치.And converting two vertical blocks [X] having eight frame DCT coefficients into two field DCT coded blocks [Xtb] for the top field and the bottom field by applying the following matrix. [Xtb] = [Tf][IT82][X] = [Xtb] = [T f ] [IT8 2 ] [X] = 여기서,here, 상기 [T8]은 8-포인트 DCT 기저들로 이루어진 8x8 DCT 기저 매트릭스를 나타내고, 두 개의 수직 블록에 대한 IDCT는 [IT82] 매트릭스로 표현되며,는 i번째 8 포인트 DCT 기저 벡터를 나타냄.[T8] represents an 8x8 DCT basis matrix of 8-point DCT basis, IDCT for two vertical blocks is represented by [IT8 2 ] matrix, Represents the i th 8 point DCT basis vector. 제 5 항에 있어서, 상기 매트릭스 곱셈기는6. The matrix multiplier of claim 5 wherein the matrix multiplier 다음의 매트릭스를 적용하여 수평/수직 방향으로 다운 샘플링된 필드 단위의 IDCT 계수 [ytb]를 출력하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.A video decoding apparatus, characterized by outputting IDCT coefficients [ytb] of field units down-sampled in a horizontal / vertical direction by applying the following matrix. [ytb] = [Q][X] = [IP42][Tf][IT82][X] = [ytb] = [Q] [X] = [IP4 2 ] [T f ] [IT8 2 ] [X] = 여기서,here, = 필드 DCT coded 계수들의 다운 샘플링 매트릭스, [T4]는 4 포인트 DCT 기저로 만들어진 4x4 DCT 매트릭스, = Down-sampling matrix of field DCT coded coefficients, [T4] is a 4x4 DCT matrix built on a 4-point DCT basis, 상기 [T8]은 8-포인트 DCT 기저들로 이루어진 8x8 DCT 기저 매트릭스를 나타내고, 두 개의 수직 블록에 대한 IDCT는 [IT82] 매트릭스로 표현되며,는 i번째 8 포인트 DCT 기저 벡터를 나타내고, [X]는 8개의 프레임 DCT 계수들을 갖는 두 개의 수직 블록임.[T8] represents an 8x8 DCT basis matrix of 8-point DCT basis, IDCT for two vertical blocks is represented by [IT8 2 ] matrix, Denotes the i th 8 point DCT basis vector, [X] being two vertical blocks with 8 frame DCT coefficients. 제 7 항에 있어서, 상기 매트릭스 곱셈기의 매트릭스 [Q]는8. The matrix of claim 7 wherein the matrix [Q] of the matrix multiplier is 8x16 매트릭스로서 수직방향의 DCT 계수들을 대해서만 동작하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.A video decoding apparatus, which operates only on vertical DCT coefficients as an 8x16 matrix. 제 4 항에 있어서, 상기 수평/수직 업 샘플링부는The method of claim 4, wherein the horizontal / vertical up sampling unit 움직임 보상시 움직임 벡터에 맞는 필드를 선택한 후 메모리에서 감축된 필드 기준 블록들을 읽어온 후 각각의 필드에 대해서 수평/수직방향으로 각각 업 샘플링 필터링하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.A video decoding apparatus comprising selecting a field corresponding to a motion vector during motion compensation, reading field reference blocks reduced in memory, and performing upsampling and filtering in each of the fields in the horizontal and vertical directions. 제 4 항에 있어서, 상기 움직임 보상부는The method of claim 4, wherein the motion compensation unit 필드 예측 보상시 상기 업 샘플링된 블록들에 대해 하프 펠 보간하여 움직임 보상된 블록을 구성하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.And half-pel interpolation on the upsampled blocks to construct a motion compensated block in field prediction compensation. 제 4 항에 있어서, 상기 움직임 보상부는The method of claim 4, wherein the motion compensation unit 프레임 예측 보상시 각 필드의 업 샘플링된 블록들로 프레임 단위의 기준 블록을 구성한 후 하프 펠 보간하여 움직임 보상된 블록을 구성하고, 움직임 보상된 프레임 블록을 각각의 필드로 분리하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.In the frame prediction compensation, video is characterized by constructing a reference block in a frame unit with up-sampled blocks of each field, and then half-pel interpolating a motion compensated block, and separating the motion compensated frame block into respective fields. Decoding device. 제 4 항에 있어서, 상기 수평/수직 다운 샘플링부는The method of claim 4, wherein the horizontal / vertical down sampling unit 다음의 4x8 차원의 다운 샘플링 매트릭스 C4x8를 적용하여 8개 화소를 4개 화소로 변환하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.A video decoding apparatus, characterized by converting eight pixels into four pixels by applying a down sampling matrix C 4x8 of the following 4x8 dimension. 여기서,이고, T8는 8x8 DCT 기저로 구성되어진 매트릭스, T4는 4x4 DCT 기저로 구성되어진 매트릭스임.here, T 8 is a matrix consisting of 8x8 DCT bases and T 4 is a matrix consisting of 4x4 DCT bases. 제 4 항에 있어서, 상기 수평/수직 업 샘플링부는The method of claim 4, wherein the horizontal / vertical up sampling unit 다음의 업 샘플링 매트릭스를 적용하여 4 화소를 8 화소로 변환하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.A video decoding apparatus, characterized by converting 4 pixels to 8 pixels by applying the following upsampling matrix. 제 4 항에 있어서, 상기 비디오 디스플레이 처리부는The display apparatus of claim 4, wherein the video display processor is further configured. 필드 기반 수직구조를 갖는 기준 픽쳐들을 화면에 디스플레이하기 전에 바텀 필드를 보정하는 후처리 필터가 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.And a post-processing filter for correcting the bottom field before displaying the reference pictures having the field-based vertical structure on the screen.
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