KR100404217B1 - 배속 처리 포맷 변환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터 처리부를 병렬화하고 포맷 변환구조를 개선시킴으로써, 영상의 크기를 줄이는 경우에도 메모리에서 직접 읽어내어 포맷 변환을 수행하고 바로 디스플레이 할 수 있는 포맷 변환 장치를 제공하기 위한 것으로서, 입력되는 영상을 워드 단위로 저장하는 워드 버퍼부와, 상기 워드 버퍼부에 저장된 워드 단위의 영상 중에서 LSB(Least Significant Byte) 부분을 잠시 지연시켜 출력하는 바이트 지연부와, 상기 워드 버퍼부에서 워드 단위로 입력되는 영상과 바이트 지연부에서 입력되는 영상을 이용하여 직렬 변환시킨 후 제어 신호에 맞추어 연속적인 영상 데이터를 병렬로 출력하는 직렬화부와, 입력 영상과 출력 영상의 크기를 입력받아서 상기 워드 버퍼부 및 직렬화부에 해당 제어신호를 제공하고, 상기 직렬화부에서 병렬로 출력되는 영상 데이터를 포맷 변환하여 출력하는 배속 처리 포맷 변환부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

배속 처리 포맷 변환 장치{format converter apparatus for double rate}

본 발명은 디지털 티브이의 영상 처리용 포맷 변환장치에 관한 것으로, 특히 MPEG 디코딩되어 있는 영상을 포맷 변환함에 있어서, 포맷 변환기의 구조를 최적화하여 영상 데이터의 처리속도를 증가시키고, 필요한 메모리의 사용을 최소화하는 배속 처리 포맷 변환 장치에 관한 것이다.

디지털 티브이 도입과 다양한 디스플레이 장치의 발달로 인하여 기존 아날로그 방식 티브이에 비해서 보다 다양한 종류의 영상들이 입력되고 또한 출력될 수 있게 되었다.

디지털 티브이의 도입으로 인하여 1920 x 1080 비월 주사 포맷, 1280 x 720 순차 주사 포맷 등의 MPEG 압축된 고화질 영상(high definition)을 처리해야 하며, 또한 매우 다양한 종류의 표준 화질(standard definition) 영상도 처리할 수 있어야 한다.

또한 PDP(Plasma Display Panel)를 필두로 하여 LCD 티브이, LCD 프로젝션 티브이, DLP(Digital Light Processor) 프로젝션 티브이 등의 다양한 디스플레이 장치가 소개되고 있으며 이로 인해서 디스플레이 포맷 또한 다양한 크기를 요구하고 있다.

이와 같이 다양한 종류와 크기의 입력 영상을 다른 크기의 출력 영상으로 변환하기 위해서는 포맷 변환 장치가 필수적으로 사용되게 된다.

종래의 포맷 변환 장치들은 도 1과 같이, 영상의 크기를 줄이는 경우 일단 입력되는 영상 이미지를 제 1 포맷 변환부(10)에서 입력받고 그 결과를 저장부(20)인 메모리나 버퍼에 일단 저장한다. 그리고 상기 저장된 영상은 필요한 시점에 읽어내어 제 2 포맷 변환부(10)를 이용하여 해당 영상의 크기로 변환하며 디스플레이 하게 된다.

또한 영상의 크기를 늘리는 경우에도 입력되는 영상을 먼저 메모리에 저장한 후에 필요한 시점에 읽어 내어 영상을 확대시키면서 출력시키게 된다.

이를 위해서 별도의 포맷 변환 장치를 사용하게 된다.

즉, 영상의 크기를 줄이는 경우에는 도 2와 같이 포맷 변환 장치에서 입력 영상의 데이터를 줄이게 된다.

이 경우 매 클럭마다 영상이 출력되지 않는 문제점이 발생하게 되며 이런 문제점을 해결하기 위하여 포맷 변환 장치 출력에 버퍼나 메모리를 사용하여 유효한 영상 데이터만을 저장하게 된다.

그 이후 필요한 클럭을 이용하여 버퍼나 메모리 내에 저장되어 있는 영상 데이터를 읽어 내어 디스플레이 하게 된다.

영상의 크기를 늘리는 경우에는 일단 영상을 메모리에 저장을 하여야 한다.

그리고 도 3과 같이 메모리에 저장되어 있던 영상을 필요할 때마다 읽어 내어 포맷 변환하여 출력시키게 된다.

이 경우 매 클럭마다 유효한 영상 데이터가 출력되어야 하고 이를 위하여 버퍼나 메모리에서 필요한 데이터를 읽어 내는 동작을 잘 조절하여야 한다.

그러나 MPEG 디코딩되어 있는 영상의 경우 MPEG 디코딩 결과가 메모리 내에 먼저 저장되어 있는 상태이며 이 영상의 크기를 조금 줄이기 위해서 디코딩되어 있는 영상 전부를 읽어 내어서 이를 포맷 변환하여 영상의 크기를 줄이고 이를 메모리에 저장한 다음 다시 읽어 내는 방법을 택할 경우 많은 크기의 메모리를 낭비하게 된다.

예를 들어서 MPEG에서 대표적으로 사용하고 있는 고화질 영상인 1920 x 1080 비월 주사 형태로 저장되어 있는 영상을 또 다른 대표적인 고화질 영상인 1280 x 720 순차 주사 형태로 디스플레이 하기 위해서는 일단 1920 x 1080 비월 주사 영상을 읽어 내어 1280 x 1080 비월 주사 형태의 영상으로 바꾸어 메모리에 저장하고 다시 읽어 내면서 1280 x 720 순차 주사 형태의 영상으로 바꾸게 된다.

이 과정에서 많은 양의 메모리를 사용하게 되며 또한 메모리 사용에 있어서 매우 중요한 요소인 메모리 대역폭의 낭비를 초래하게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 데이터 처리부를 병렬화하고 포맷 변환구조를 개선시킴으로써, 영상의 크기를 줄이는 경우에도 메모리에서 직접 읽어내어 포맷 변환을 수행하고 바로 디스플레이 할 수 있는 포맷 변환 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 포맷 변환 장치를 나타낸 도면

도 2 는 종래 기술에 따른 영상 축소 동작을 나타낸 도면

도 3 은 종래 기술에 따른 영상 확대 동작을 나타낸 도면

도 4 는 본 발명에 따른 배속 처리 포맷 변환 장치를 나타낸 도면

도 5 는 본 발명에 따른 배속 처리 포맷 변환 장치내의 배속 처리 포맷 변환부를 나타낸 도면

도 6 은 본 발명에 따른 영상 확대 동작을 나타낸 도면

도 7 은 본 발명에 따른 영상 축소 동작을 나타낸 도면

도 8 은 본 발명에 따른 필터링 기능을 갖는 배속 처리 포맷 변환 장치를 나타낸 도면

도 9 는 종래 기술에 따른 포맷 변환 장치의 필터 구조를 나타낸 도면

도 10 은 본 발명에 따른 배속 포맷 변환 장치의 필터 구조를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 워드 버퍼부 40 : 바이트 지연부

50 : 직렬화부 60 : 배속 처리 포맷 변환부

70, 70' : 지연부 80 : 데이터 선택부

90 : 보간부 100 : 규칙 발생부

110 : 배속 처리용 필터 120 : 필터 제어부

130 : 어드레스 발생부 140 : 버퍼

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배속 처리 포맷 변환 장치의 특징은 입력되는 영상을 워드 단위로 저장하는 워드 버퍼부와, 상기 워드 버퍼부에 저장된 워드 단위의 영상 중에서 LSB(Least Significant Byte) 부분을 잠시 지연시켜 출력하는 바이트 지연부와, 상기 워드 버퍼부에서 워드 단위로 입력되는 영상과 바이트 지연부에서 입력되는 영상을 이용하여 직렬 변환시킨 후 제어 신호에 맞추어 연속적인 영상 데이터를 병렬로 출력하는 직렬화부와, 입력 영상과 출력 영상의 크기를 입력받아서 상기 워드 버퍼부 및 직렬화부에 해당 제어신호를 제공하고, 상기 직렬화부에서 병렬로 출력되는 영상 데이터를 포맷 변환하여 출력하는 배속 처리 포맷 변환부를 포함하여 구성되는데 있다.

이때, 상기 배속 처리 포맷 변환부는 입력되는 배속입력(double input)과 정상입력(normal input) 영상을 필요에 따라서 일시 저장한 후 출력함으로써 화소를 지연시키는 지연부와, 입력영상과 출력영상의 크기를 입력받아서 필요한 포맷 변환 규칙을 생성해 내는 규칙 발생부와, 상기 규칙 발생부에서 제공하는 데이터 선택 신호를 이용하여 상기 지연부를 통해 지연된 배속입력과 정상입력 및 지연되지 않은 배속입력과 정상입력의 연속적인 영상입력 중 필요한 데이터만을 골라내는 데이터 선택부와, 상기 규칙 발생부에서 제공하는 보간 계수를 이용하여 상기 데이터 선택부에서 출력되는 영상데이터를 포맷 변환하여 출력하는 보간부를 포함하여 구성되는데 다른 특징이 있다.

이때, 상기 입력 영상의 크기가 출력 영상의 크기보다 크면, 상기 직렬화부에서 병렬로 출력되는 영상 데이터를 저역 통과 필터링을 수행하는 배속 처리용 필터를 더 포함하여 구성되는데 또 다른 특징이 있다.

이때, 상기 배속 처리용 필터는 상기 직렬화부를 통해 병렬로 입력되는 순서대로 잠시 저장하고 있다가 입력된 순서대로 출력시키는 버퍼부와, 상기 버퍼부의 저장 및 출력을 위한 어드레스를 발생하는 어드레스 발생부와, 배속 처리용 필터 내부의 데이터 이동 경로를 제어하고 상기 어드레스 발생부를 제어하는 제어부와, 상기 제어부에 의해 내부 레지스터의 데이터 이동 경로가 스위칭되고, 해당 위치로 입력되는 필터 계수와의 연산을 통해 필터링을 수행하는 연산부를 포함하여 구성되는데 또 다른 특징이 있다.

본 발명의 특징에 따른 작용은 입력되는 영상과 출력되는 영상의 크기의 비가 임의로 변할 수 있는 범용 포맷 변환장치를 구성하고, 데이터 처리부를 병렬화하여 포맷 변환 속도를 증가시킴으로써 영상의 크기가 줄어드는 경우에도 메모리에 저장하는 과정 없이 직접 포맷 변환이 가능하도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 배속 처리 포맷 변환 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 따른 배속 처리 포맷 변환 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 워드 버퍼부(word buffer)(30)는 복수 개의 바이트를 입력받아서 잠시 저장하고 있다가 배속 처리 포맷 변환부(60)에서 제공하는 제어 신호에 맞추어서 출력하는 역할을 수행한다.

배속 처리를 위해서는 한 번에 여러 바이트의 영상이 입력되어야 하며 이를 위하여 워드 단위로 저장이 필요하다.

한 워드의 개수는 다를 수 있으며 일반적으로 4바이트나 8바이트로 이루어진다.

바이트 지연부(byte delay)(40)는 워드 버퍼부(30)에 저장되어 있는 영상 중에서 제일 아래 부분에 위치한 영상 데이터인 LSB(Least Significant Byte) 부분을 잠시 저장하는 역할을 수행한다.

이 바이트 지연부(40)를 통해 LSB 부분을 잠시 저장하는 이유는 워드 버퍼부(30)에서 복수개의 데이터가 동시에 사용되어 포맷 변환을 수행하게 되는데, 이때 워드 버퍼부(30)의 마지막 부분에 있는 데이터와 다음 워드 버퍼부(30)의 처음 부분의 데이터를 동시에 사용해야 되는 경우가 항상 발생하게 되기 때문이다.

이런 동작을 가능하게 하기 위해서는 워드 버퍼부(30)의 마지막 부분을 잠시 저장해 두었다가 다음 워드 버퍼부(30)의 처음과 동시에 사용하도록 하기 위해서다.

직렬화부(parallel to serial converter)(50)는 워드 버퍼부(30)에서 제공하는 여러 바이트의 영상 데이터와 바이트 지연부(40)에서 제공하는 영상 데이터를 이용하여 배속 처리 포맷 변환부(60)가 필요로 하는 영상 데이터를 제공해주는 역할을 수행한다.

배속 처리 포맷 변환부(Double rate format converter)(60)는 도 5와 같이 구성되어 있으며 입력 영상의 크기와 출력 영상의 크기 정보를 입력받아서 필요한 제어신호를 만들어 내어 각 부에 공급해 주며 동기 신호에 맞추어서 포맷 변환을 수행하게 된다.

도 5를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

지연부(delay)(70)(70')는 입력되는 영상을 필요에 따라서 일시 저장한 후 출력함으로써 화소를 지연시키는 부분이며, 현재 입력되는 화소와 지연된 화소를 이용하여 포맷 변환을 수행하게 된다.

이때 지연부(70)(70')로 입력되는 신호는 배속입력과 정상입력이 있다.

정상 입력(normal input)은 정상적인 포맷 변환시에 사용되는 입력이다.

즉, 도 6에 나타낸 바와 같이 버퍼나 메모리에 저장되어 있는 데이터를 읽어 내면서 확장시킬 때에 사용하게 된다.

버퍼에서 영상을 읽어 낼 때 필요한 시점에서만 영상을 읽어 내고 연속적으로 포맷 변환을 가하여 출력을 생성해 내고 디스플레이부로 전달하게 된다.

배속 입력(double input)은 영상을 축소하면서 바로 디스플레이 할 경우에 사용된다.

즉, 도 7에 나타낸 바와 같이 정상 입력에서 제공하는 데이터와 같이 사용되어 연속적으로 데이터를 생성하게 되며, 도 7에는 입력 영상에 대해서 출력 영상의 비가 2/3으로 줄어드는 경우에 대해서 나타내었다.

규칙 발생부(rule generator)(100)는 입력 영상의 크기와 출력 영상의 크기를 입력받아서 필요한 포맷 변환 규칙을 생성해 내고 각 블록에 제공해 주는 역할을 수행한다.

예를 들면 데이터 선택부(80)에 입력되는 영상 중에서 필요한 영상을 선택할 수 있도록 데이터 선택 신호를 통해 데이터 선택부(80)를 제어하게 된다.

또한, 보간부(90)에 적절한 보간 계수를 제공하여 원하는 포맷 변환을 적절히 수행되도록 조정하는 역할을 담당한다.

이러한 동작들은 동기 신호에 맞추어서 이루어지게 된다.

데이터 선택부(data selector)(80)는 규칙 발생부(100)에서 제공하는 신호를 이용하여 연속적으로 입력되는 영상 중에서 필요한 데이터만을 골라내어서 보간부(90)에 제공하는 역할을 수행한다.

보간부(interpolator)(90)는 규칙 발생부(100)에서 제공하는 신호를 이용하여 데이터 선택부(80)에서 입력되는 영상 데이터에 적절한 포맷 변환을 수행한다.

입력 영상이 확대되어 출력되는 경우에는 필요에 따라서 영상의 선명도 등을 올리기 위하여 영상 처리 과정이 필요할 수 있다.

또한, 출력 영상이 입력 영상보다 줄어드는 경우에는 저역 통과 필터링을 꼭 수행해야 하며 그렇지 않을 경우 화질의 열화를 초래한다.

이를 위해서 배속 처리 포맷 변환부(60) 앞부분에 필터를 사용할 필요가 있으며 이 경우를 도 8에 나타내었다.

일반적인 필터의 경우에는 도 9에 나타낸 바와 같이 한 채널로 입력되는 입력 데이터를 지연시켜서 필터링을 수행하게 된다.

그러나 본 배속 처리용 필터는 도 10에 나타낸 바와 같이 두 채널로 입력되는 입력 데이터를 동시에 필터링 한 후에 입력과 같은 타이밍으로 출력하게 된다.

이렇게 동작시킬 경우 배속 처리용 필터를 위한 별도의 제어 기능이 없어도 배속 처리용 필터를 손쉽게 장착시킬 수 있게 된다.

도 10에서 제어부(120)는 배속 처리용 필터 내부의 데이터 이동 경로를 제어하고 어드레스 발생부(130)를 제어하는 역할을 수행한다.

버퍼(140)는 입력되는 순서대로 잠시 저장하고 있다가 같은 순서대로 출력시키는 선입선출(First IN First Out : FIFO)의 구조를 가진다.

그리고 어드레스 발생부(130)는 버퍼(140) 저장 및 출력을 위한 어드레스를 발생시키는 역할을 수행한다.

그리고 제어부(120)에 의해 내부 레지스터의 데이터 이동 경로가 스위칭되며, 해당 위치로 입력되는 필터 계수와의 연산을 통해 배속 처리 필터링을 수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 배속 처리 포맷 변환 장치는 다양한 종류의 입력 영상을 다양한 종류의 출력 영상으로 포맷 변환할 때 필요한 포맷 변환부를 구현함에 있어서 포맷 변환 속도를 증가시켜서 처리함으로써, 필요한 메모리 사용량과 메모리 대역폭 사용량을 대폭적으로 줄일 수 있다.

특히, MPEG 처리된 영상을 포맷 변환함에 있어서 영상의 크기를 줄이는 경우에도 메모리에 다시 저장하는 중간 과정을 거치지 않고 바로 처리함으로써 본 포맷변환 장치를 사용하는 시스템의 구조를 획기적으로 개선시킬 수 있는 장점이 있다.

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 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 입력되는 영상을 워드 단위로 저장하는 워드 버퍼부와,

   상기 워드 버퍼부에 저장된 워드 단위의 영상 중에서 LSB(Least Significant Byte) 부분을 잠시 지연시켜 출력하는 바이트 지연부와,

   상기 워드 버퍼부에서 워드 단위로 입력되는 영상과 바이트 지연부에서 입력되는 영상을 이용하여 직렬 변환시킨 후 제어 신호에 맞추어 연속적인 영상 데이터를 병렬로 출력하는 직렬화부와,

   입력 영상과 출력 영상의 크기를 입력받아서 상기 워드 버퍼부 및 직렬화부에 해당 제어신호를 제공하고, 상기 직렬화부에서 병렬로 출력되는 영상 데이터를 포맷 변환하여 출력하는 배속 처리 포맷 변환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배속 처리 포맷 변환 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 배속 처리 포맷 변환부는

   입력되는 배속입력(double input)과 정상입력(normal input) 영상을 필요에 따라서 일시 저장한 후 출력함으로써 화소를 지연시키는 지연부와,

   입력영상과 출력영상의 크기를 입력받아서 필요한 포맷 변환 규칙을 생성해 내는 규칙 발생부와,

   상기 규칙 발생부에서 제공하는 데이터 선택 신호를 이용하여 상기 지연부를 통해 지연된 배속입력과 정상입력 및 지연되지 않은 배속입력과 정상입력의 연속적인 영상입력 중 필요한 데이터만을 골라내는 데이터 선택부와,

   상기 규칙 발생부에서 제공하는 보간 계수를 이용하여 상기 데이터 선택부에서 출력되는 영상데이터를 포맷 변환하여 출력하는 보간부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배속 처리 포맷 변환 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 정상입력은 버퍼나 메모리에 저장되어 있는 데이터를 읽어 내면서 확장시키는 정상적인 포맷 변환시 사용되는 입력이고, 상기 배속입력은 입력영상을 축소하면서 바로 디스플레이하는데 사용되는 입력인 것을 특징으로 하는 배속 처리 포맷 변환 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력 영상의 크기가 출력 영상의 크기보다 클 경우에, 상기 직렬화부에서 병렬로 출력되는 영상 데이터를 저역 통과 필터링을 수행하는 배속 처리용 필터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배속 처리 포맷 변환 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 배속 처리용 필터는 직렬화부에서 두 채널로 입력되는 입력 데이터를 동시에 필터링 한 후, 입력과 같은 타이밍으로 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 배속 처리 포맷 변환 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 배속 처리용 필터는

   상기 직렬화부를 통해 병렬로 입력되는 순서대로 잠시 저장하고 있다가 입력된 순서대로 출력시키는 버퍼부와,

   상기 버퍼부의 저장 및 출력을 위한 어드레스를 발생하는 어드레스 발생부와,

   배속 처리용 필터 내부의 데이터 이동 경로를 제어하고 상기 어드레스 발생부를 제어하는 제어부와,

   상기 제어부에 의해 내부 레지스터의 데이터 이동 경로가 스위칭되고, 해당 위치로 입력되는 필터 계수와의 연산을 통해 필터링을 수행하는 연산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배속 처리 포맷 변환 장치.