KR100371039B1 - 비월-순차주사변환 - Google Patents

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Abstract

비월 주사 비디오 신호(IS)를 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)로 변환하는 방법에서, 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)는 비월 주사 비디오 신호(IS)에 의존하여 공급된다. 그후에, 동작-보상 순차 주사 신호(MCS)가 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)에 의존하여 공급된다. 본 발명에 따라, 출력 순차 주사 비디오 신호 (SSS)의 모든 비디오 주사선들은, 동작-보상 처리 오퍼레이션(5 내지 9)에서 이용 되는 동작 벡터들의 부정확성들이 가시적 왜곡들을 발생시키지 않도록 하기 위해, 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)와 동작-보상 순차 주사 신호(MCS) 모두에 의존하여 공급된다.

Description

비월-순차 주사 변환{lnterlaced-to-sequential scan conversion}
그와같은 방법은, "신호 처리: 영상 통신 2(Signal Processing: Image Communication 2)"(1990)의 페이지 365 내지 374에 기재된 F.M. Wang 및 D. Anastassiou의 논문 "피라미드 코딩 및 IDTV를 위한 시간-재귀적 비비월 주사 (Time-recursive deinterlacing for IDTV and pyramid coding)"에 서술되어 있다. 이전에 얻어진 순차 주사 영상은 후속 순차 주사 영상을 생성하도록 동작-보상 보간(motion-compensated interpolation)을 포함하는 재귀적 방식으로 이용된다. 더 구체적으로, 재귀적 보간 처리는 순차 주사 영상을 얻도록 필드의 이미 이용가능한 주사선들 사이에 삽입되는 부가적인 주사선들을 공급한다. 보간된 주사선들의 스펙트럼은 동작 벡터 추정들에서의 부정확성들로부터 거의 항상 영향받을 것이므로, 원래의 비월 주사된, 즉, 서브 샘플링된 주사선들로부터 발생되는 "에일리어스 (alias)"가 보간된 주사선들의 스펙트럼에 의해 완전히 보상되지 않는다. 에일리어스의 보상되지 않은 부분은 가시적 왜곡(visual distortion)을 발생시킨다.
본 발명은, 비월 주사된 영상으로부터 이월 주사되지 않은 또는 순차 주사된 영상(progressively scanned image)을 생성하기 위한, 비디오 신호들의 비월-순차 주사 변환(interlaced-to-sequential scan conversion)의 방법 및 장치에 관한 것 이다.
제 1 도는 본 발명에 따른 변환 장치의 제 1 실시예를 도시한 도면.
제 2 도는 본 발명에 따른 변환 장치의 제 2 실시예를 도시한 도면.
본 발명의 목적은, 특히, 이러한 단점이 완화되는 비디오 신호들의 비월-순차 주사 변환을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적을 위하여, 본 발명의 제 1 측면은 청구항 1에 정의된 변환 방법을 제공한다. 본 발명의 제 2 측면은 청구항 2에 정의된 변환 장치를 제공한다. 유리한 실시예들은 종속항들에 정의된다.
본 발명에 따른, 비월 주사 비디오 신호의 출력 순차 주사 비디오 신호 (output sequentially scanned video signal)로의 변환에서, 제 1 순차 주사 비디오 신호는 비월 주사 비디오 신호에 의존하여 공급된다. 그후에, 동작-보상 순차 주사 신호가 제 1 순차 주사 비디오 신호에 의존하여 공급된다. 본 발명의 특별한 특징에 따라, 출력 순차 주사 비디오 신호의 모든 비디오 주사선들은, 동작-보상 처리 오퍼레이션에서 이용되는 동작 벡터들에서의 부정확성들이 가시적 왜곡들을 발생시키지 않도록, 제 1 순차 주사 비디오 신호 및 동작-보상 순차 주사 신호에 의존하여 공급된다.
본 발명은 다음의 인식에 기초한다. 비월 주사 비디오 신호는 서브샘플링된 신호이며, 여기서, 각 필드는 주사선들의 총 수의 절반만을 포함한다. 잘 알려진 것처럼, 이러한 서브샘플링은 에일리어스를 발생시킨다. 정지 화상들에 대해서, 짝수 주사선들의 에일리어스와 홀수 주사선들의 에일리어스는 반대 위상이어서, 에일리어스는 가시적 왜곡들을 발생시키지 않는다. 그러나, 동화상들은 에일리어스에의해 발생된 왜곡들에 영향을 받는다. 각 필드에서 부가적인 주사선들만이 보간되며 기존의 주사선들은 어떠한 처리도 받지 않는, 종래기술의 순차 주사 방법들은 동화상들에서 에일리어스-왜곡들을 제거하는데 성공하지 못하는데, 그 이유는, 보간 처리에서 이용되는 동작 벡터들의 부정확성들로 인해, 보간된 주사선들의 에일리어스와 원래의 주사선들의 에일리어스가 정확하게 반대 위상이 되지 않기 때문이다. 그러나, 본 발명에 따라, 출력 필드의 모든 주사선들이 보간 처리를 받았다면, 짝수 주사선들의 에일리어스와 홀수 주사선들의 에일리어스는 실질적으로 반대위상 이어서, 더 양호한 화질이 얻어진다.
EP-A 제 0,475,449 호(대리인 문서 관리 번호: PHN 13,442)는 동작-보상 프레임 속도 변환을 서술하는데, 여기서, 보건된 필드들이 원래의 필드를 사이에 삽입될 때 요구되는 보간 간격(50 내지 100Hz 변환에서 10ms)보다 더 작은 보간 간격 (50 내지 10Hz 변환에서 5ms)을 요구하는 시간-시프팅 오퍼레이션(time-shifting operation)에 의해 모든 출력 필드들이 얻어진다. 이러한 보간 간격 감소는, 더 작은 동작 벡터들이 이용되므로, 감소된 동작 벡터 인공물들(reduced motion vector artifacts)을 발생시킨다. 본 발명에는 그와같은 보간 간격 감소 및 동작 벡터 단축(motion vector shortening)이 없으므로, 본 발명의 문제를 해결하기 위해 그 기술분야의 숙련된 자들이 EP-A 제 0,475,449 호의 기술들을 고려하는 것이 장려되지 않는다.
본 발명의 이들 및 다른 측면들은 이하에 서술되는 실시예들을 참조하여 분명하고 명료해질 것이다.
제 1 도의 비월-순차 변환기 실시예에서, 비월 주사 비디오 신호(IS)는 순차주사 변환기(1)에 인가된다. 변환기(1)는 매우 간단한 필드내 주사선 평균기 (intra-field line averager)일 수 있으며, 이것은 두개의 이웃하는 기존 주사선들의 위치적으로 대응하는 화소값들의 산술평균을 취함으로써 부가적 주사선에 대한 화소값을 생성한다. 대안으로, 변환기(1)는, 이전 필드(preceding field)의 중간 주사선과 동일 필드의 두개의 이웃하는 기존 주사선들의 위치적으로 대응하는 화소 값들의 중앙값(median)을 취할 수 있다. 다른 대안으로서, 이전 필드의 중간 주사선이 동작-보상 보간(제 1 도 및 제 2 도에서 점선들로 도시된 접속)에 의해 얻어질 수 있는데, 이것은 본 명세서에 참조로서 통합된 US-A 제 5,280,350 호(대리인 문서 관리 번호: PHN 13,443)를 참조하기 바란다. 변환기는 US-A 제 5,001,563 호 (대리인 문서 관리 번호. PHN 12,681)에 도시된 것처럼, 엣지-의존적(즉, 윤곽선-의존적)일 수 있다.
변환기(1)에 의해 출력된 제 1 순차 주사 비디오 신호(SSI)는, 혼합기(3)에 의해, 이후에 서술될 동작-보상 보간 회로(5, 7 및, 9)로부터 얻어진 동작-보상 신호(MCS)와 혼합된다. 신호들(SS1 및 MCS)은 k(1-k) 비율로 혼합된다. 바람직하게, k는 동작-보상 보간 회로(5, 7 및, 9)에 이용되는 동작 벡터들의 신뢰도에 의존한다. 동작 벡터들을 얻는 공지된 방법은 현재 필드내의 한 블록의 화소들을 이전 필드내의 복수의 블록들의 화소들과 비교한다. 그에의해 얻어진 동작 벡터는 현재 필드내의 블록으로부터, 최소 비교 정합 에러(smallest comparison match error)를 갖는, 이전 필드내의 블록으로 향하는 벡터이다. 이러한 최소 비교 정합 에러는 동작 벡터의 비신뢰도(unreliability)의 척도로서 이용될 수 있다. 물론 적합한 혼합 인자(k)를 얻는 많은 다른 방법들도 가능하다.
제 1 순차 주사 신호(SS1) 및 혼합기(3)의 출력 신호는 혼합기(11)에 의해 p;(1-p)의 비율로 혼합된다. 혼합 비율(p)은 혼합 비율(k)의 최대값이며, 그 소정 최소값은 예컨대 0.5 인데, 이것은 변환기(1)의 출력 신호의 아주 작은 양이, 재귀루프의 "정지"("hang-up" of the recursion loop)를 일으킬, 동작-추정 비교기(9)의 제 1 입력에 인가되는 것을 피하기 위한 것이다.
혼합기(3)의 비월 주사되지 않은 출력 신호(non-interlaced output signal)는, 순차 주사된 혼합기 출력 신호의 모든 주사선들을 필드 주기만큼 지연시키는, 완전 필드 메모리(full field memory)(5)에 또한 인가된다. 필드 메모리(5)로부터의 지연된 신호는 몇몇 주사선 및 화소 지연들(line- and pixel delays)을 포함하는 시프터(shifter)(7)에 인가되어, 주어진 윈도우내의 모든 화소들은 시프터(7)의 우측에 도시된 출력 단자들에서 이용가능하게 될 수 있다. 이들 시프터 출력 단자 들중 한 단자는 동작-보상 신호(MCS)를 혼합기(3)에 공급한다. 다른 시프터 출력 단자는 동작-추정 비교기(9)의 제 2 입력에 인가된다. 비교기(9)는 제 1 입력에 인가된 화소들의 블럭을 시프터(7)에 의해 공급된 이전 필드 주기로부터의 화소들의몇몇 블럭들과 공지된 방식으로 비교한다. 가장 양호한 정합(match)은, 혼합기(3)에 인가되는 동작-보상 신호(MCS)를 선택하도록 시프터(7)에 인가되는, 동작 벡터 (D)를 발생시킨다. 물론, 임의의 다른 동작 추정 보상 구성도 그러하겠지만, 도시된 실시예는 동작-보상 보간 및 동작-추정 모두를 위해 단지 하나의 완전 필드 메모리(5)와 단지 하나의 시프터(7)만을 필요로 하므로 매우 간단하다. 또한, 필드 메모리(5)는 동작-추정/보상 및 비비월 주사(deinterlacing) 모두에 이용된다. 동작 벡터 추정 및 동작-보상 보간 모두에 대한 필드 메모리의 공동 이용을 위해, 본 명세서에 참조로서 통합된, EP-A 제 0,574,068 호(미국 출원 SN 제 08/73,403 호, 대리인 문서 관리 번호 PHN 14,079)를 참고하기 바란다.
잉호한 동작 추정기는 G. de Haan 의 저서 "동작 추정 및 보상, 소비자 디스플레이 필드 속도 변환에의 통합된 접근법(Motion Estimation and Compensation, an integrated approach to consumer display field rate conversion)"(아인드호펜, 1992년판)에 서술되어 있으며, 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.
혼합기(3)의 출력 신호는 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)로서 단자(13)에 공급된다. 대안으로, 출력 단자(13)는 필드 메모리(5)의 출력에 접속될 수 있다. 본 발명의 특별한 특징은, 출력 신호(SSS)의 모든 주사선들이 동작-보상 처리를 받았다는 것이다. 결과적으로, 홀수 주사선들의 에일리어스와 짝수 주사선들의 에일리어스는 실질적으로 반대위상이어서, 에일리어스에 의해 발생된 이전의 가시 왜곡들(visible distortions)은 본 발명에 따른 출력 신호에서 크게 감소된다.
제 2 도는 본 발명에 따른 비월-순차 주사 변환 회로의 제 2 실시예를 도시한다. 순차 주사 변환기(1)의 출력 신호(SS1)와 동작-보상 신호(MCS)는 제 1 혼합기(31)에서 ko:(1-ko)의 혼합 비율로 혼합되고, 보간된 주사선들을 위한 제 2 혼합기(33)에서는 ki:(1-ki)의 혼합 비율로 혼합된다. 제 1 혼합기(31)는 비월 주사된 비디오 입력 신호의 현재 필드의 원래의 주사선들에 위치적으로 대응하는 제 1 주사선들에 대해 동작한다. 제 2 혼합기(33)는 비월 주사된 비디오 입력 신호의 현재 필드의 원래의 주사선들 사이의 보간된 주사선들에 위치적으로 대응하는 제 2 주사선들에 대해 동작한다. 혼합기들(31 및 33)의 출력 신호들은, 적합한 혼합기 출력 신호를 출력 단자(13)에서 출력 순차 주사 신호(SSS)로서 공급하도록, 라인-프리컨트 스위칭 신호(line frequent switching signal)(FL)에 의해 제어되는 멀티플렉서 (35)에 인가된다. 또한, 멀티플렉서 출력 신호는 완전 필드 메모리(5) 및 동작-추정 비교기(9)의 제 1 입력에 인가된다. 나머지에 대해서, 제 2 도의 실시예는 제 1도의 실시예와 대응한다.
원래의 주사선들 및 보간된 주사선들에 대한 두개의 분리된 혼합기들(31, 33)을 갖는 장점 또는, 두개의 분리된 혼합 비율들의 임의의 다른 수행의 장점은, 원래의 주사선들에 위치적으로 대응하는 제 1 주사선들(혼합 인자 ko에 의해 제어됨)이 신뢰할 수 없는 동작 벡터들에 의해 손상되는 것을, 보간된 주사선들에 위치적으로 대응하는 제 2 주사선들(혼합 인자 ki에 의해 제어됨)보다 더 높은 정도로, 막는 가능성을 제공한다. 이것은 원래의 주사선들이 필터에서 이용가능한 가장 신뢰성있는 입력 정보를 구성한다는 인식에 기초한다. 본 발명의 기본 원리에 따라,완전히 정확하지 않은 동작 벡터들로도, 원래의 주사선들의 에일리어스와 삽입된 주사선들의 에일리어스가 반대위상인 것을 보장하도록, 원래의 주사선들 및 삽입된 주사선들은 동일한 처리를 받아야 하지만, 원래의 주사선들로부터의 더 높은 양의 신규 정보(fresh information)가 이용된다면, 아주 신뢰할 수 없는 동작 벡터들로도 더 양호한 결과들이 얻어진다는 사실이 나타난다.
제 1 도의 실시예에 대하여 서술된 것처럼, 혼합 인자들 ko, ki는 동작 벡터 신뢰도에 양호하게 의존하며, 신뢰도가 더 낮을수록, 신뢰할 수 없는 동작 벡터들에 의해 손상되지 않는 더 많은 신규 입력 정보를 도입하기 위해 혼합 비율들은 더 높아진다. 양호하게, ki= (1+√d)/16 이고, ko= (6+2√d)/16 인데, 이때 d = abs(difsum)/6 이고, difsum 은 변환기(1)로부터의 현재 화소를 둘러싸는 6개의 화소들과 동작-보상 신호(MCS)로부터의 6개의 위치적으로 대응하는 화소들 사이의 차이들의 합이다. 6개의 화소들은 현재 화소들 위의 주사선상의 3개의 화소들과, 먼저 언급된 3개의 화소들과 동일한 수평 위치들을 갖는 현재 화소 아래의 주사선상의 3개의 화소들일 수도 있다.
다른 유리한 변형에서, 적어도 상기 보간된 주사선들에 대한 혼합 인자(ki)는 수직 동작 벡터 성분에 의존하며, 그에의해 홀수 수직 동작 벡터 성분들에 대해 이용되는 혼합 인자(ki)는 짝수 수직 동작 벡터 성분들에 대해 이용되는 혼합 인자 (ki)를 초과한다. 이러한 변형은 다음의 인식에 기초한다. 예를들어 0인, 짝수 수직동작 벡터 성분에 대해, 주사선들이 시간 방향으로 고려될 때, 원래의 주사선과 삽입된 주사선의 교대가 존재한다. 결과적으로, 신규 정보의 충분한 공급이 있으며, 구 정보(old information)가 재귀 루프(recursion loop)에서 단지 순환하기를 계속할 위험이 없다. 그러나 홀수 수직 동작 벡터 성분에 대해, 보간된 주사선들에는 보간된 주사선들이 뒤따라서, 작은 혼합 인자로써, 구 정보는 재귀 루프에서 순환할 수 있다. 그러므로, 재귀 루프의 그와같은 "정지(hang-up)"를 피하기 위해 홀수 동작 벡터 성분들에 대한 혼합 인자 ki는 짝수 동작 벡터 성분들에 대한 혼합 인자를 바람직하게 초과한다.
전술한 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 예시하며, 본 기술 분야에서 숙련된 자는 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고서 대안의 실시예들을 설계할 수 있을 것이다. 도면에 도시된 양호한 실시예들은 재귀적(recursive)이지만, 즉, 출력 순차 주사 신호(SSS)가 동작-보상 처리 수단(5 내지 11)에 인가되지만, 본 발명의 요지는, 필드 메모리(5) 및 비교기(9)의 입력들의 변환기(1)의 출력에 직접 접속되는 비-재귀적 실시예에서 또한 구현된다는 것이 분명할 것이다.
본 발명은 2개의 비월 주사된 60Hz 필드들당 525개 주사선들의 표준으로써 동작하는 텔레비젼 세트들에서 크게 유리하게 이용될 수 있는데, 이때 순차 주사 변환이 가장 큰 가시적 개선을 발생시키기 때문이다. 또한 본 발명은 비월 주사되지 않은 매트릭스형 디스플레이들과 함께 유리하게 이용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 비월 주사 비디오 신호(interlaced video signal)(IS)를 출력 순차 주사 비디오 신호(output sequentially scanned video signal)(SSS)로 변환하는 방법에 있어서,
    상기 비월 주사 비디오 신호(IS)에 의존하여 제 1 순차 주사 비디오 신호 (SS1)를 공급하는 단계;
    상기 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)에 의존하여 동작-보상 순차 주사 신호(MCS)를 공급하는 단계; 및
    상기 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1) 및 상기 동작-보상 순차 주사 신호 (MCS)에 의존하여 상기 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)의 모든 비디오 주사선들을 발생시키는 단계를 포함하는 비월-순차 주사 변환 방법.
  2. 비월 주사 비디오 신호(IS)를 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)로 변환하는 장치에 있어서,
    제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)를 공급하기 위해 상기 비월 주사 비디오 신호(IS)를 수신하도록 연결된 수단(1);
    상기 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)에 의존하여 동작-보상 순차 주사 신호(MCS)를 공급하는 수단(5내지 11); 및
    상기 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1) 및 상기 동작-보상 순차 주사 신호(MCS)에 의존하여 상기 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)의 모든 비디오 주사선들을 발생시키는 수단(3, 31 내지 35)을 포함하는 비월-순차 주사 변환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발생 수단(3, 31 내지 35)은 상기 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)를 공급하도록 상기 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)와 상기 동작-보상 순차 주사 신호(MCS)를 결합하는 수단(31 내지 35)을 포함하는, 비월-순차 주사 변환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 결합 수단(31 내지 35)은, 상기 비월 주사 비디오 신호의 현재 필드의 원래의 주사선들에 위치적으로 대응하는 제 1 주사선들에 대한 제 1 혼합기(31)와, 상기 원래의 주사선들사이의 보간된 주사선들에 위치적으로 대응하는 제 2 주사선들에 대한 제 2 혼합기(33)와, 상기 제 1 혼합기(31)의 출력 또는 상기 제 2 혼합기(33)의 출력을 주사선-교대로 선택하는 멀티플렉서(35)를 포함하는, 비월-순차 주사 변환 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 혼합기(33)의 적어도 제 2 혼합 인자(ki)는 수직 동작 벡터 성분에 의존하고, 그에의해 홀수 수직 동작 벡터 성분들에 대해 이용되는 혼합 인자(ki)는 짝수 수직 동작 벡터 성분들에 대해 이용되는 혼합 인자(ki)를 초과하는, 비월-순차 주사 변환 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 동작-보상 수단들(5 내지 11)은 상기 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)를 수신하도록 연결되는, 비월-순차 주사 변환 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 동작-보상 수단들(5 내지 11)은 동작-벡터-보상 수단들인, 비월-순차 주사 변환 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 동작-보상 수단들(5 내지 11)은 동작 벡너들(D)을 추정하는 수단(7, 9)을 포함하고, 상기 발생 수단들(3, 31 내지 35)은, 상기 동작 벡터들(D)의 신뢰도에 의존하는 가중들(weights)로써, 상기 출력 순차 주사 비디오 신호(SSS)를 발생 시키도록 상기 동작-보상 순차 주사 신호(MCS)와 제 1 순차 주사 비디오 신호(SS1)의 가중된 평균을 제공하는 수단을 포함하는, 비월-순차 주사 변환 장치.
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