KR100331839B1

KR100331839B1 - 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100331839B1
Application number: KR1020000002067A
Authority: KR
Inventors: 오흥철
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2002-04-09
Also published as: US6686971B2; US20010008428A1; KR20010075757A

Abstract

텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 장치 및 방법이 제안된다. 이 장치는 틴트 제어기 및 컬러 스페이스 변환기를 갖는다. 이 틴트 제어기는 컬러 스페이스 신호를 R.G.B 신호로 변환시키기 위한 복수개의 컬러 스페이스 변환용 계수들에 변수들을 이용하여 상기 계수들을 틴트 제어를 고려한 틴트 고려 계수들로 변화시킨다. 한편 그 컬러 스페이스 변환기는 상기 틴트 제어기로부터 출력된 상기 틴트 고려 계수들 및 상기 컬러 스페이스 신호를 이용하여 모니터에 디스플레이 가능한 상기 R,G,B 신호로 변환시킨다.

Description

텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 장치 및 방법{apparatus and method for decoding using television video signal}

발명은 텔레비젼 영상의 화질에 중요한 영향을 끼치는 텔레비젼 영상 신호를 디코딩하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 사용되는 아날로그 방식의 NTSC 텔레비젼 수신기는 텔레비젼 영상 신호를 디코딩하는 일반적인 프로세스 외에, 사용자가 화면의 색상 등을 자기의 선호도에 맞춰서 임의로 선택할 수 있도록 다양한 변수를 조정 할 수 있는 장치 및 방법을 별도로 가지고 있다.

여기서 상기 NTSC 텔레비젼 수신기가 주로 공통적으로 가지고 있는 변수들은 휴(Hue), 콘트라스트(Contrast), 브라이트니스(Brightness), 및 세츄레이션(Saturation) 등이다. 미래의 디지털 텔레비젼 수신기도 마찬가지로 이들 변수를 조절할 수 있어야 한다. 지금까지는 상기 텔레비젼 영상 신호의 디지털 디코딩 프로세스를 위한 회로와는 별도로, 상기 포함된 변수들을 처리하기 위한 별도의 회로를 상기 디지털 텔레비젼 수신기내에 추가하여야만 했다. 따라서, 결과적으로 상기 텔레비젼 수신기 셋트의 구성은 더 복잡하게 된다.

본 발명의 목적은 틴트 제어 기능까지도 간단히 구현할 수 있는 텔레비젼 수신기에서 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 틴트 제어 기능을 갖는 디지털 텔레비젼 수신기의 영상 신호를 디코딩 하는 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 디지털 텔레비젼 수신기내에서 텔레비젼 영상 신호용 디코더에 필수적인 CSC(Color Space Converter)의 전단에 간단한 회로를 추가한다. 상기 CSC의 전단에 추가된 간단한 회로에 의해 디지털 텔레비젼 영상의 틴트 제어가 상기 디지털 텔레비젼 영상 신호용 디코더 칩 내에서 가능하게 된다.

상기 디코딩 장치는 틴트 제어기와 컬러 스페이스 변환기를 구비한다. 상기틴트 제어기는 1 x n 컬러 스페이스 신호를 1 x n R.G.B 신호로 변환시키기 위한 n x n 컬러 스페이스 변환용 계수들에 변수들인 싸인 쎄타 값(sine theta value) 및 코싸인 쎄타 값(cosine theta value)을 이용하여 상기 계수들을 틴트 제어를 고려한 n x n 틴트 고려 계수들로 변화시킨다. 한편, 상기 컬러 스페이스 변환기는 상기 틴트 제어기로부터 출력된 상기 n x n 틴트 고려 계수들 및 상기 컬러 스페이스 신호를 이용하여 모니터에 디스플레이 가능한 상기 1 x n R,G,B 신호로 변환시킨다.

도1은 본 발명에 따른 틴트 제어 기능을 갖는 디코더의 구성을 보여주는 다이어그램

도2는 도1에 나타낸 상기 CSC의 상세 회로를 보여주는 다이어그램

도3은 도1에 나타낸 상기 틴트 제어기의 상세 회로를 보여주는 다이어그램

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 틴트 제어기 2: 컬러 스페이스 변환기

3 - 11, 20, 21: 곱셈기 12 - 14: 가산기

15 - 18: 멀티플렉서 19: 연산기

이하에서 첨부된 도 1내지 도3을 참조하여 본 발명에 따른 CSC(color space converter)를 활용하여 틴트 제어 기능을 수행하는 디코더 및 디코딩 방법을 상세히 설명 하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 틴트 제어 기능을 갖는 디코더의 구성을 보여주는 다이어그램이다. 도1의 장치는 틴트 제어 기(1)와 CSC(2)로 구성된다. 먼저 상기 틴트 제어기(1)은 복수개의 원래의 CSC용 계수들, 싸인 쎄타 값(sine theta value) 및 코싸인 쎄타 값(cosine theta value)을 이용하여 상기 CSC용 계수들을 틴트 제어를 고려한 계수들로 변화 시키는 기능을 수행한다. 이 틴트 제어기(1)의 상세 동작은 이후에 설명 하기로 한다. 한편 상기 CSC(2)는 상기 틴트 제어기(1)로부터의 상기 틴트 제어를 고려한 계수들을 이용하여 모니터 상에 디스플레이를 위한 색 신호 성분들(R,G,B)로 변환시키는 기능을 수행한다.

상기 틴트 제어기(1)와 상기 CSC(2)의 기능을 좀 더 언급하기로 한다. 우선상기 틴트 제어기(1) 및 CSC(2) 모두 디지털 텔레비젼 영상 신호가 압축 및 재생이 용이하도록 휘도 신호 성분(Y)과 색 신호 성분(C)으로 처리된다는 점을 공통적으로 이용한다. 본 발명은 이 점을 이용한다.

사람의 시각은 색채를 나타내는 상기 색 신호 성분(C:chrominance) 보다는 명암을 나타내는 상기 휘도 신호 성분(Y:luminance)에 보다 더 민감하다. 따라서, 상기 텔레비젼 영상 신호를 처리하는데 있어서는 상기 휘도 신호 성분(Y)을 처리하는 것을 상기 색 신호 성분(C)을 처리하는 것 보다 더 관심을 갖게 된다. 그러므로, 상기 디지털 텔레비젼 영상 신호를 처리할 시, 많은 칼라 스페이스들(color spaces) 중 YCbCr 칼라 스페이스가 선택된다. 한편, 일반적으로 모니터의 최종 출력단은 RGB 칼라 스페이스를 주로 받아들이기 때문에 상기 YCbCr 칼라 스페이스에서 처리된 상기 텔레비젼 영상 신호는 상기 CSC(color space converter)(2)를 거치면서 상기 RGB 칼라 스페이스 성분의 영상 신호로 변환된다.

아래의 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3 들은 국제 규격으로 널리 사용되는 ITU-R BT. 709 규격에 따른 것들이다.

Y = 0.2125R + 0.7154G + 0.0721B

Cb = 0.5(B - Y) / 1 - 0.0721

Cr = 0.5 (R - Y)/ 1 - 0.2125

도2는 도1에 나타낸 상기 CSC(2)의 상세 회로를 보여주는 다이어그램이다. 본 발명의 실시예에서 상기 YCbCr 칼라 스페이스와 상기 RGB 칼라 스페이스 사이의 변환은 3 x 3 행렬을 이용해 수행된다. 즉 도2의 CSC(2)는 제1 계수(coef1)와 휘도 신호 성분(Y)를 곱하는 제1 곱셈기(3), 제2 계수(coef2)와 색 신호 성분(Cb)를 곱하는 제2 곱셈기(4), 제3 계수(coef3)와 색 신호 성분(Cr)을 곱하는 제3 곱셈기(5), 제4 계수(coef4)와 상기 휘도 신호 성분(Y)을 곱하는 제4 곱셈기(6), 제5 계수(coef5)와 상기 색 신호 성분(Cb)을 곱하는 제5 곱셈기(7), 제6 계수(coef6)와 상기 색 신호 성분(Cr)을 곱하는 제6 곱셈기(8), 제7 계수(coef7)와 상기 휘도 신호 성분(Y)을 곱하는 제7 곱셈기(9), 제8 계수(coef8)와 상기 색 신호 성분(Cb)을 곱하는 제8 곱셈기(10), 제9 계수(coef9)와 상기 색 신호 성분(Cr)을 곱하는 제9 곱셈기(11), 상기 제1 내지 제3 곱셈기(3,4,5)의 출력 신호들을 가산하여 상기 색 신호 성분(G)를 출력하는 제1 가산기(12), 상기 제4 내지 제6 곱셈기(6,7,8)의 출력 신호들을 가산하여 상기 색 신호 성분(B)를 출력하는 제2 가산기(13), 그리고 상기 제7 내지 제9 곱셈기(9,10,11)의 출력 신호들을 가산하여 상기 색 신호 성분(R)을 출력하는 제3 가산기(14)로 구성된다. 여기서 전술된 바와 같이, 상기 제1 내지 제9 계수들은 틴트 제어를 고려해 변화된 CSC용 계수들로서 상기 틴트 제어기(1)에서 얻어진다. 본 발명에서 상기 3 x 3 행렬을 구성하는 계수들은 11 비트 프리시젼(precision) 값들로 표현된다. 상기 프리시젼 값들은 위 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3 들로부터 얻어지며, 이 프리시젼 값들에 해당하는 소수점 값들에는 256이 곱해진다. 도2의 곱셈기들과 덧셈기들을 거친 최종 연산 결과로부터 하위 8비트를 버리면, 수식적으로는 상기 최종 연산 결과값을 256으로 나눈 의미를 갖는다. 즉 상기 최종 결과로부터 상위 MSB(most significant bit) 부분만을 취한다. 도2의 회로는 아래의 수학식 4로 표현될 수 있다.

상기 수학식 4에서 계수들을 상수값들이 아닌 변수들로 사용 한 것은 상기 칼라 스페이스 변환 과정을 (CSC) 보다 일반화 시키기 위해서이다. 상기 YCbCr 칼라 스페이스와 상기 RGB 칼라 스페이스 사이의 변환은 전술한 바와 같이ITU-R BT. 709 규격(주로 고선명 텔레비젼 수신기에서 사용:High Definition Television) 외에도 NTSC 텔레비젼 수신기에서 사용하는 ITU-R BT.601과 같은 약간 변형된 계수값들을 가지는 규격에 따라 수행될 수 있다.

한편 상기 RGB 및 YCbCr 외에도 YUV, YIQ 및 YDbDr 등과 같은 다양한 칼라 스페이스들이 존재할 수 있다. 이들 사이의 변환 과정들 역시 앞에서 언급한 바와 같은 상기 3 x 3 행렬을 이용해 적절한 계수값들 만 구하면 가능하게 된다.

상기 틴트 제어는 실제로 상기 색 신호 성분들(Cb)(Cr)에 대한 회전 이동 개념으로써 상기 휘도 신호 성분(Y)은 그대로 둔 채 상기 색 신호 성분들(Cb)(Cr) 만을 정해진 규칙에 따라 바꾸어 준다. 이것을 아래의 제 5 수학식으로 표현할 수 있다.

Cb = Cb * cos theta + Cr * sin theta

Cr = - Cb * sin theta + Cr * cos theta

위의 수학식 5를 상기 휘도 성분(Y)을 포함한 상기 칼라 스페이스(YCbCr)의 수학식으로 바꾸면 아래의 수학식 6으로 표현할 수 있다.

상기 CSC 수학식 4와 상기 틴트 제어 수학식 6은 둘 다 상기 3 x 3의 계수 수학식을 사용하는 공통점을 가지고 있다. 그렇기 때문에 상기 틴트 제어만을 독자적으로 생각할 때, 하나의 CSC내에 적절한 계수값들만 인가해주면 충분히 상기 틴트 제어 기능까지도 수행할 수 있을 것처럼 보인다. 그러나 일반적으로 디지털 텔레비젼 영상 신호를 처리할 때, 상기 CSC 변환 기능과 상기 틴트 제어 기능은 모두 동시에 수행되어야 할 때가 대부분이기 때문에 상기 디지털 텔레비젼 수신기내에 상기 CSC만을 갖는 것은 문제가 있다. 그렇다고 해서, 상기 CSC를 하나 더 추가하는 것 또한 문제가 있다. 왜냐하면 상기 틴트 계수들 중 대부분이 미리 정해져 있기 때문에 별도의 CSC를 갖는 것을 일종의 낭비이기 때문이다.

따라서, 상기 틴트 제어를 수행하기 위하여 상기 CSC를 하나 더 추가하는 것 보다는 상기 수학식 4, 수학식 6들이 순서대로 행해진다는 점에 착안하여 상기 수학식 4, 수학식 6들 중 계수 부분들에만 연산을 수행한다. 그리고나서, 그 결과를상기 CSC(2)의 최종적인 계수값들로 인가하는 방법을 생각 하였다.

다시말해서, 영상 신호를 디코딩하는 과정을 거친 상기 칼라 스페이스 (YCbCr)의 데이터는 상기 틴트 제어기(1)내에서 상기 수학식 6에 따른 틴트 제어에 의해 칼라 스페이스(Y'Cb'Cr')의 데이터로 변환되고나서 다시 상기 CSC(2)를 거쳐 RGB 데이터로 변환된다. 이후 상기 RGB 데이터는 상기 모니터에 디스플레이 된다.

전술한 바와 같은 전체적인 틴트 제어 과정 및 CSC 과정을 아래의 수학식 7로 표현할 수 있다.

위 수학식 7의 수학식 중 3 x 3 행렬 부분은 원래의 CSC 계수 값들이 틴트 제어를 고려하여 변환된 CSC 계수값들의 부분이다. 한편, 상기 수학식 7에서 sint는 sine theta를 cost는 cosine theta를 지시한다. 여기서, 상기 수학식 7의 변수들은 원래의 CSC용 9개의 계수값들에 두 개의 변수들 즉 sint와 cost만이 상기 틴트 제어용 연산을 위해 추가됨을 알 수 있다. 그리고 상기 9개의 변환된 새로운 CSC 계수값을 생성하는 굳이 동시에 행해질 필요는 없다.

본 발명에서는 도1의 상기 틴트 제어기(1)에 도3과 같은 회로를 사용한다. 도3 및 도1에 따르면, 원래의 제1 내지 제9의 CSC용 계수 값들(coef1 - coef9)을두 개의 멀티플렉서들(15)(16)에 각각 병렬 입력들로서 인가하고 반면에 변수 cost와 제1 선택 신호(예로서, 논리 신호 1)를 멀티플렉서(17)에 병렬 입력들로서 상기 변수 sint와 제2 선택 신호(예로서, 논리 신호 0)를 병렬 입력들로서 멀티플렉서들(18)에 인가한다. 따라서, 도3의 4개 멀티플렉서들(15,16,17,18)로 상기 선택 신호들을 매 클럭 마다 적절히 변화 시켜 주는 것에 의해 매 클럭 마다 상기 틴트 제어를 위해 고려된 1개의 변환된 CSC 계수 값이 상기 틴트 제어기(1)에서 생성된다. 전술한 바와 같이, 상기 틴트 제어기(1)는 총 9 클럭의 사이클만에 상기 틴트 제어용 CSC 계수들의 연산을 종료한다. 한편, 상기 원래의 CSC 계수들을 만들 때와 동일하게 상기 변수들(sint)(cost) 또한 원래의 소수점 값을 갖는다. 그러므로 본 발명에서는 상기 변수들 값에 256을 곱한 다음 최종 연산의 결과에서 하위 8비트를 버리고 상위 MSB만을 취한다. 이 때문에 위의 최종 수학식 7에서 3개의 틴트 제어용 CSC 계수들(coef1, coef4, coef7)은 각각에 256을 곱하여 얻은 값들( 256*coef1, 256*coef4, 256*coef7)로부터 상위 비트만을 취한다. 따라서, 최종적으로 얻어진 9개의 변환된 CSC 계수 값들 모두 일괄적으로 상위 비트만을 취한 형태를 갖게 된다.

다시 본 발명에 따른 디지털 텔레비젼 수신기의 틴트 제어 장치를 요약하면, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 CSC(2)는 총 9개의 곱셈기와 3개의 가산기로 구성된다. 또한 도3에 도시된 바와 같이 상기 틴트 제어기(1)는 단 2개의 곱셈기, 가산 및 감산 기능을 수행하는 하나의 연산기, 그리고 4개의 멀티플렉서들만을 추가하는 것에 의해 그 기능을 충분히 수행할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 텔레비젼 영상 신호를 디코딩하는 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 별도의 추가 장치 없이 상기 디지털 텔레비젼 영상 신호를 처리하는 과정에 있어서 필수적인 CSC만를 이용하는 것에 의해 틴트 제어 또한 가능하다.

둘째, 상기 CSC 계수들을 임의로 인가할 수 있도록 일반화 시키는 것에 의해 다양한 컬러들을 가지고 틴트 기능을 제어하는 것이 가능하다.

셋째, 상기 틴트 제어 기능을 상기 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 상기 디지털 텔레비젼 수신기의 디코딩 칩에 내장하는 것에 의해 상기 텔레비젼 수신기의 회로를 단순화 시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims

컬러 스페이스 신호를 R.G.B 신호로 변환시키기 위한 복수개의 컬러 스페이스 변환용 계수들에 변수들인 싸인 쎄타 값(sine theta value) 및 코싸인 쎄타 값(cosine theta value)을 이용하여 상기 계수들을 틴트 제어를 고려한 틴트 고려 계수들로 변화시키는 틴트 제어기, 그리고

상기 틴트 제어기로부터 출력된 상기 틴트 고려 계수들 및 상기 컬러 스페이스 신호를 이용하여 모니터에 디스플레이 가능한 상기 R,G,B 신호로 변환시키는 컬러 스페이스 변환기를 구비함을 특징으로 하는 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 틴트 제어기는

제1 내지 제9의 컬러 스페이스 변환용 계수 값들을 각각 병렬로 입력하는 제1 멀티플렉서 및 제2 멀티 플렉서;

상기 제1 변수 싸인 세타 값과 제1 선택 신호를 병렬로 입력하는 제3 멀티플렉서;

상기 제2 변수 코 싸인 세타 값과 제2 선택 신호를 병렬로 입력하는 제4 멀티 플렉서;

상기 제1 멀티플렉서와 상기 제3 멀티플렉서의 출력들을 곱하는 제1 곱셈기;

상기 제2 멀티 플렉서와 상기 제4 멀티 플렉서의 출력들을 곱하는 제2 곱셈기; 그리고

상기 제1 곱셈기와 제2 곱셈기의 출력들을 한편으로 가산하고 다른 한편으로 감산하는 연산을 수행하는 연산기로 구성됨을 특징으로 하는 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 컬러 스페이스 변환기는

상기 제1 틴트 고려 계수와 컬러 스페이스의 휘도 신호 성분을 곱하는 제1 곱셈기,

제2 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 제1 색 신호 성분을 곱하는 제2 곱셈기,

제3 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 제2 색 신호 성분을 곱하는 제3 곱셈기,

제4 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 휘도 신호 성분을 곱하는 제4 곱셈기,

제5 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 제1 색 신호 성분을 곱하는 제5 곱셈기,

제6 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 제2 색 신호 성분을 곱하는 제6 곱셈기,

제7 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 휘도 신호 성분을 곱하는 제7 곱셈기,

제8 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 제1 색 신호 성분을 곱하는 제8 곱셈기,

제9 틴트 고려 계수와 상기 컬러 스페이스의 제2 색 신호 성분을 곱하는 제9 곱셈기,

상기 제1 내지 제3 곱셈기들의 출력 신호들을 가산하여 상기 디스플레이용 색 신호 성분(G)를 출력하는 제1 가산기,

상기 제4 내지 제6 곱셈기의 출력 신호들을 가산하여 상기 디스플레이용 색 신호 성분(B)를 출력하는 제2 가산기, 그리고

상기 제7 내지 제9 곱셈기의 출력 신호들을 가산하여 상기 디스플레이용 색 신호 성분(R)을 출력하는 제3 가산기로 구성됨을 특징으로 하는 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 장치.
한 1 x n 컬러 스페이스 신호를 디스플레이용 1 x n R.G.B. 신호로 변환시키기 위한 n x n 컬러 스페이스 계수 들을 배열하는 스텝;

싸인 세타 값과 코 싸인 세타 값들을 포함한 틴트 제어용 n x n 변수들을 상기 컬러 스페이스 계수들과 곱하여 n x n 틴트 고려 계수들을 만드는 스텝; 그리고

상기 n x n 틴트 고려 계수들과 상기 1 x n 컬러 스페이스 신호를 곱하여 상기 디스플레이용 1 x n R.G.B. 신호를 얻는 스텝을 구비함을 특징으로 하는 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 방법.
제4항에 에 있어서, 상기 틴트 제어용 n x n 변수들은

이고,

상기 n x n 틴트 고려 계수들은

임을

특징으로 하는 텔레비젼 영상 신호를 디코딩 하는 방법.