KR100359111B1 - 필드 및/또는 프레임 레이트 변환방법 및 장치 - Google Patents

필드 및/또는 프레임 레이트 변환방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

움직임 적응과 시간 비율을 이용한 필드 및/또는 프레임 레이트 변환 방법 및 장치가 개시되어 있다. 본 발명은 소정 기간을 중심으로 현재 입력되는 영상 신호의 동기 신호와 다른 동기 신호를 검출하는 과정, 상기 과정에서 상기 다른 동기 신호가 검출될 때마다 현재 입력되는 영상 필드 및/또는 프레임과의 시간적인 비중에 따라 입력되는 필드를 그대로 출력하거나 움직임 유무값 및/또는 시간가중치를 반영하여 보간된 필드를 출력하는 과정을 포함한다.

Description

필드 및/또는 프레임 레이트 변환 방법 및 장치{Apparatus for converting field/frame rate and thereof}
본 발명은 필드 및/또는 프레임 레이트 변환에 관한 것으로서, 특히 움직임 적응과 시간 비율을 이용한 필드 및/또는 프레임 레이트 변환 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 프레임 레이트(frame rate)는 초당 전송하는 프레임의 개수이다. 텔레비젼 신호등의 영상 신호를 전송할 때 인간의 시각 특성을 이용하여 1초에 적당한 개수의 화면(프레임)만을 전송하는 데, 기존의 칼라 텔레비젼에서 프레임 레이트는 NTSC 시스템의 경우 30 프레임(60필드)/초이고, PAL 및 SECAM 시스템의 경우 50 프레임/초이다. 또한 이 NTSC 의 프레임은 탑(top) 필드와 바텀(bottom) 필드로 이루어진다. 따라서 영상 재생 장치에 서로 다른 필드/프레임 레이트의 영상신호가 입력되거나 다른 필드/프레임 레이트를 가진 재생 장치로부터 영상 신호를 입력하고자할 때 필드/프레임 변환장치가 필요하다.
도 1은 50Hz에서 60Hz로 프레임/필드 레이트 변환하는 방법을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 입력 50Hz 필드를 그대로 출력하면서 5번째 마다 한번씩 필드를 더블(double) 시켜 출력한다. 즉, 매 5째 장의 입력 필드와 6째장의 출력 필드는 시간적으로 동일한 포인트이다. 따라서 6장의 출력 필드를 구성할 때 입력 5장을 그대로 이용하고, 6번째 필드는 마지막 5번째 필드를 한번 더 단순히 중복시킨다.
도 2는 60Hz에서 50Hz로 프레임 레이트 변환하는 방법을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 입력 60Hz 필드를 그대로 출력하면서 6번째 마다 한번씩 필드를 그대로 버린다. 즉, 매 6째장의 입력 필드와 5째장의 출력 필드는 시간적으로 동일한 포인트이다. 따라서 입력 6장의 필드중 입력 5장을 그대로 이용하고, 6번째 필드는 단순히 사용하지 않고 건너뛰어 출력 시킨다.
이와 같은 종래의 필드/프레임 레이트 변환은 필드 더블시키는 화면에 불연속성이 나타내게 된다. 예를 들어 화면의 좌에서 우로 날아가는 물체가 있다면, 불연속적인 부분을 표시하게 되어 움직임 화면이 부자유스런 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적과제는 영상 재생 장치에 서로 다른 필드 및/또는 프레임 레이트를 가진 영상 신호가 입력될 경우나 다른 필드 및/또는 프레임 레이트를 가진 영상 재생 장치로부터 영상 신호를 입력하고자 할 때 움직임값 및/또는 시간적인 비중을 적용하여 필드 및/또는 프레임 변환하는 방법 및 장치를 제공하는 데있다.
도 1은 50Hz에서 60Hz로 프레임/필드 레이트 변환하는 방법을 도시한 것이다.
도 2는 60Hz에서 50Hz로 프레임 레이트 변환하는 방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 필드 및/또는 프레임 레이트 변환 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 필드 및/또는 프레임 레이트 변환 방법을 보이는 도면이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 프레임 레이트 변환 방법에 있어서,
(a) 소정 기간을 중심으로 현재 입력되는 영상 신호의 동기 신호와 다른 동기 신호를 검출하는 과정;
(b) 상기 (a)과정에서 상기 다른 동기 신호가 검출될 때마다 현재 입력되는 영상 필드 및/또는 프레임과의 시간적인 비중에 따라 입력되는 필드를 그대로 출력하거나 움직임 유무값 및/또는 시간가중치를 반영하여 보간된 필드를 출력하는 과정을 포함하는 프레임 레이트 변환 방법이다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 프레임 레이트 변환 장치에 있어서,
입력되는 현재 영상 데이터와 이전 영상 데이터를 비교하여 그 신호 차이값을 검출하는 신호차검출부;
상기 신호차검출부로부터 검출된 신호 차이값과 임계값를 비교하여 움직임유무를 검출하는 움직임검출부;
현재 필드와의 시간적인 비중에 따라 입력되는 필드를 그대로 출력하거나 상기 움직임 검출부에서 검출된 움직임 유무를 참조하여 필드간 또는 필드내 보간을 수행하여 필드를 발생시키는 프레임레이트변환부를 포함하는 프레임 레이트 변환 장치이다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 필드 및/또는 프레임 레이트 변환 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 현재 입력되는 영상데이터는 60Hz의 프레임 규격을 갖는 부화면재생장치에서 발생하는 신호이다.
제1메모리(310)는 한 필드 이전의 영상 데이터를 저장하고, 제2메모리(320)는 2필드(한 프레임) 이전의 영상 데이터를 저장하고, 제3메모리(350)는 제1메모리(310)에 저장된 영상 데이터를 한 라인 지연된 영상 데이터를 저장한다.
신호차검출부(330)는 입력되는 현재 영상 데이터와 제2메모리(320)에 저장된 이전 영상 데이터를 비교하여 신호 차이값을 검출한다.
움직임 검출부(340)는 신호차검출부(330)로부터 검출된 신호 차이값과 임계값(threshold)을 비교하여 움직임유무값을 검출한다.
제어부(370)는 주화면재생 장치에서 50Hz의 동기 신호를 입력하여 그 동기신호에 맞추어 프레임레이트변환부(360)에 필드변환신호를 출력한다. 다른 실시예로 제어부(370)는 부화면 재생 장치에서 입력되는 60Hz 동기 신호를 입력하여 50Hz 동기 신호로 재생한 필드변환신호를 출력할 수있다.
먹스부(MUX:Multiplexer)(380)는 제어부(370)로 부터 소정번째 동기 신호에 대응한 프레임변환신호를 입력할 때마다 현재 필드와 제2메모리(320)의 필드를 선택적으로 출력한다.
프레임레이트변환부(360)는 제어부(370)로부터 필드변환신호가 인가되면 제1메모리(310) 및 제2메모리(320)에 저장된 2 필드간의 시간적인 비중에 따라 움직임 검출부(340)에서 발생하는 움직임 유무값을 참조하여 입력되는 필드를 그대로 출력하거나 프레임 또는 필드간에 보간을 수행하여 새로운 필드를 발생시킨다. 이때 프레임레이트변환부(360)는 현재 필드 및 제1메모리(310) 및 제2메모리(320)에 저장된 이전 필드 및 및 제3메모리(330)에 저장된 라인 데이터를 이용하여 필드내 보간 및 필드간 보간을 수행한다. 이때 제1메모리(310) 및 제3메모리(350)는 필드내 보간용이며, 제2메모리(320)는 현재 필드 신호와 함께 필드간 보간용으로 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른 필드 및/또는 프레임 레이트 변환 방법을 보이는 도면이며, 60Hz 포맷으로 입력되는 영상 데이터를 50Hz 포맷으로 변환하여 출력한다.
도 4에서 시간축으로 점선은 60Hz의 레이트로 입력되는 영상 데이터 필드(①- ⑫)를 나타내며, 실선은 50Hz의 프레임 레이트로 변환되는 영상 데이터 필드(① - ⑩)를 나타낸다. 또한 점선 및 실선에 겹쳐진 "O"는 필드내의 라인을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 일정 주기내에서 60Hz로 입력되는 영상 데이터 필드를 변환될 50Hz의 동기 신호에 따라 새로운 영상 데이터 필드를 생성하는 데에는 다음과 같이 시간적인 비중에 따라 다르게 설정한 방법들(F, S, T)이 일정한 순서로 10개 필드마다 반복된다. 즉,
1) 시간적으로 같거나 가까운 필드를 그대로 대치하는 방법(F)
2) 움직임 유무값을 적용하여 새로운 필드를 생성하는 방법(S).
3) 시간비를 적용하여 필드를 보간하는 방법(T).
도 4를 참조하여 상기와 같이 설정된 변환 방식이 적용되는 프레임 및/또는 필드 변환 방법들을 설명한다.
먼저, 출력될 제1번째, 제2필드(①,②)는 입력 제1,제2필드((①,②)에 비해 시간적으로 100%, 80%의 비중이 있는 데 이때는 입력 필드를 그대로 사용한다(F 방법).
출력될 제3번째 필드(③)는 입력 제3, 제4필드((③, ④)에 시간적으로 중간즉, 60%, 40%의 비중이 있는 데 이때는 움직임 값을 적용하여 수학식 1과 같이 인터폴레이션(interpolation)하여 생성된다(T 방법).
P = 3D * (1-m) + m * (2D * 0.4 + 3D * 0.6)
여기서 3D는 필드간 보간값, 2D는 필드내 보간값, m은 움직임 값을 나타낸다.
다음 제4번째 필드(④)는 입력 제4, 제5필드(④, ⑤)에 시간적으로 중간 즉, 40%, 60%의 비중이 있는 데 이때는 움직임 값을 적용하여 수학식 2과 같이 보간(interpolation)하여 생성된다(T 방법).
P = 3D * (1-m) + m * (2D * 0.6 + 3D * 0.4)
여기서 3D는 필드간 보간값, 2D는 필드내 보간값, m은 움직임 값을 나타낸다.
수학식 1, 2를 참조하여 다시 설명하면, 움직임값(m)이 없는 정지 부분이라면 생성될 필드의 라인은 단순히 필드간 보간(3D)하고, 움직임값(m)이 있는 움직임 부분이라면 생성될 필드의 라인은 필드간 보간에다 0.6 및 0.4의 가중치를 곱한 값에 필드내 보간(2D)에 0.4 및 0.6의 가중치를 곱해서 서로 더한다.
다음 제5번째 필드(⑤)는 입력 제5, 제6필드(⑤, ⑥)에 20%, 80%의 비중이 있는 데 이때는 움직임 값을 적용하여 수학식 3과 같이 보간(interpolation)하여 생성된다(S 방법).
P = { 3D * (8-m) + m * 2D } /8
여기서 3D는 필드간 보간값, 2D는 필드내 보간값, T는 시간의 비중값이며, m은 움직임 값을 나타낸다.
수학식 3를 참조하여 다시 설명하면, 움직임값(m)이 없는 정지 부분이라면 생성될 필드의 라인은 단순히 필드간 보간(3D)하고, 움직임값(m)이 있는 움직임 부분이라면 필드내 보간(2D)한다.
그 다음 제6번째 필드(⑥)부터는 시간 비가 대칭이 되기는 하지만 탑/바텀 필드가 바뀌기 때문에 제6번째,제7번째 필드(⑥,⑦)는 수학식 3을 적용하고(S 방법), 제8번째 필드(⑧)는 수학식 2를 적용하고(T 방법), 제9번째 필드(⑨)는 수학식 1을 적용하고(T 방법), 제10번째 필드(⑩)는 입력필드(⑫)를 그대로 출력한다(F 방법).
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 영상 재생 장치에서 필드 및/또는 프레임 변환시 입력되는 필드의 시간적인 비중에 따라 새로운 필드를 생성함으로써 화면의 부자연스러움을 제거할 수있다.

Claims (11)

  1. 60Hz 수직 주파수를 50Hz수직 주파수로 변환하는 필드 및/또는 프레임 변환 방법에 있어서,
    (a) 소정 기간을 중심으로 현재 입력되는 영상 신호의 동기 신호와 다른 동기 신호를 검출하는 과정;
    (b) 상기 (a)과정에서 상기 다른 동기 신호가 검출될 때마다 현재 입력되는 영상 필드 및/또는 프레임과의 시간적인 비중에 따라 입력되는 필드를 그대로 출력하거나 움직임 유무값 및/또는 시간가중치를 반영하여 필드간 및 필드내 보간을 혼합한 필드를 출력하는 과정을 포함하는 프레임 레이트 변환 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b)과정은 탑(top)필드와 바텀(bottom)필드에서 대칭적으로 수행되는 것임을 특징으로 하는 프레임 레이트 변환 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (b)과정은 변환될 필드와 현재 입력되는 필드간의 시간적인 비중에 따라 필드간 보간과 필드내 보간을 혼합한 필드를 발생하는 것임을 특징으로 하는 프레임 레이트 변환 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b)과정은 움직임이 존재할 경우 3D * T + 2D * (1-T)의 형태로 필드가 형성되며, 이때 3D는 필드 보간값, 2D는 필드내 보간값, T는 시간의 비중값을 나타내는 것임을 특징으로 하는 프레임 레이트 변환 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (b)과정은 변환될 필드와 현재 입력되는 필드간의 시간적인 비중에 따라 필드간 보간과 필드내 보간을 혼합하고,
    움직임 유무에 따라 필드간 보간값과 시간적인 가중치를 혼합한 필드를 발생하는 과정임을 특징으로 하는 프레임 레이트 변환 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (b)과정은 입력 필드들에 대해 시간 비중이 중간일 경우 3D * (1-m) + m * { 3D * T + 2D * (1-T)}의 형태로 필드가 형성되며, 이때 3D는 필드간 보간값, 2D는 필드내 보간값, T는 시간의 비중값이며, m은 움직임 값을 나타내는 것임을 특징으로 하는 프레임 레이트 변환 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (b)과정은 인접한 필드간에 검출된 움직임 값을 참조하여 필드간 보간과 필드내 보간을 혼합한 필드를 발생하는 것임을 특징으로 하는 프레임 레이트 변환 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (b)과정은 입력 필드들에 대해 시간 비중이 서로 다를 경우 { 3D * (8-m) + m * 2D } / 8 의 형태로 필드가 형성되며, 이때 3D는 필드간 보간값, 2D는 필드내 보간값, m은 움직임 값을 나타내는 것임을 특징으로 하는 프레임 레이트 변환 방법.
  9. 60Hz 수직 주파수를 50Hz수직 주파수로 변환하는 필드 및/또는 프레임 변환 방법에 있어서,
    (a) 상기 50Hz 수직 동기 신호를 주기적으로 반복하여 발생하는 과정;
    (b) 상기 (a)과정에서 발생하는 수직 동기 신호의 순서에 따라 첫 번째와 두 번째 필드는 입력 필드 그대로 출력하고, 세번째와 네번째 필드는 소정 시간비를 적용하여 움직임 유무에 따라 필드 및/또는 프레임간에 보간된 필드를 출력하고, 다섯 번째와 여섯 번째와 일곱 번째 필드는 인접한 프레임간의 움직임값을 적용하여 필드 및/또는 프레임간에 보간된 필드를 출력하고, 여덟 번째와 아홉번째 필드는 소정 시간비를 적용하여 움직임 유무에 따라 필드 및/또는 프레임간에 보간된 필드를 출력하고, 열번째 필드는 입력 필드 그대로 출력하는 것을 반복적으로 수행하는 과정을 포함하는 프레임 레이트 변환 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (b)과정에서 움직임값이 검출되면 상기 세번째와 네번째 필드는 필드간 보간값에 각각 0.6, 0.4의 가중치를 가하고 필드내 보간값에 각각 0.4, 0.6의 가중치를 가하며, 여덟 번째와 아홉번째 필드는 필드간 보간값에 각각 0.4, 0.6의 가중치를 가하고 필드내 보간값에 각각 0.6, 0.4의 가중치를 가하는 것임을 특징으로하는 프레임 레이트 변환 방법.
  11. 60Hz 수직 주파수를 50Hz수직 주파수로 변환하는 필드 및/프레임 레이트 변환 장치에 있어서,
    입력되는 현재 영상 데이터와 이전 영상 데이터를 비교하여 그 신호 차이값을 검출하는 신호차검출부;
    상기 신호차검출부로부터 검출된 신호 차이값과 임계값를 비교하여 움직임유무를 검출하는 움직임검출부;
    현재 필드와의 시간적인 비중에 따라 입력되는 필드를 그대로 출력하거나 상기 움직임 검출부에서 검출된 움직임 유무를 참조하여 필드간 또는 필드내 보간을 수행하여 필드를 발생시키는 프레임레이트변환부를 포함하는 프레임 레이트 변환 장치.
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