KR100427845B1

KR100427845B1 - 디지탈복합비디오신호를각성분으로분할하는장치

Info

Publication number: KR100427845B1
Application number: KR1019960072710A
Authority: KR
Inventors: 앨런 헤이그 존; 앨런 크라나웨터 그렉; 헨리 윌리스 도날드
Original assignee: 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스, 인코포레이티드
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2004-07-27
Also published as: DE69619786T2; US5633689A; EP0783233A3; EP0783233B1; JP3805043B2; KR970058041A; JPH09200797A; DE69619786D1; MX9700195A; MY114574A; SG97750A1; CN1154622A; EP0783233A2; CN1140138C; ES2170191T3

Abstract

디지탈 필터(20 및 30)는 N-비트(8) 디지탈 복합 비디오 신호(CV)로부터 M-비트(12) 색도 성분(C12)을 분할하며, 여기서 M(12)은 분할에 필요한 산술 연산(24, 44, 46 및 50)에 의해 N(8) 보다 크다. 분할된 M-비트 색도 성분은 N-비트로 감소되고 복합 비디오 신호로부터 감산되어 분할된 휘도 성분을 제공하게 된다. 비트 감소를 위해, 분할된 색도 성분(C12)은 대칭적 라운딩(100A 또는 100B 및 104) 및 제한(104) 처리되어야 한다. 색도 성분의 대칭적 라운딩은 휘도 성분이 디스플레이될 때 콘투어링이 나타나는 것을 감소시키므로 바람직하다.

Description

디지탈 복합 비디오 신호를 각 성분으로 분할하는 장치

본 발명은 일반적으로 비디오 신호 처리에 관한 것으로서, 특히 복합 비디오 신호를 휘도(luminance) 및 색도(chrominance) 신호 성분으로 분할하는 디지탈 장치에 관한 것이다.

NTSC(national television system committee) 및 PAL(phase alternation line system) 텔레비젼 시스템에 있어서는, 비디오 휘도(Y) 및 색도(C) 신호 성분을 조합하여 단일의 전송용 복합 비디오(CV) 신호를 생성하는 것이 일반적이다. 이러한 복합 비디오 신호를 전송한 후, 추가적인 신호 처리를 하기 위해 이 신호를 휘도 및 색도 성분으로 분할하는 것이 일반적으로 필요하다.

신호 분할의 기본적인 방법은 휘도 성분을 얻기 위해 복합 비디오 신호를 저대역통과 필터링하는 방법과, 색도 성분을 얻기 위해 대역통과 또는 고대역통과 필터링하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 단순하다는 장점을 갖는 반면, 복합 신호가 휘도 성분 사이에 색도 성분을 스페트럼식으로 삽입하여 전송되기 때문에, 분할하기에 효율적인 형태가 아니라는 단점을 갖는다. 더 효율적인 신호 분할은 빗형(comb) 필터링 기술을 이용하여 실현될 수 있다. 이러한 필터는 복합 신호 성분을 효율적으로 분할할 수 있는 주기적인 대역통과 및 대역소거 특성을 갖는다. 빗형 필터링을 이용하는 한가지 방법은 분할된 색도 성분을 얻기 위해 복합 비디오 신호를 빗형 필터링하고, 분할된 휘도 성분을 얻기 위해 복합 비디오 신호로부터 분할된 색도 성분을 제거하는 방법을 포함한다.

예컨대, 디지탈 복합 비디오 분할기에 있어서, 복합 신호는 샘플링되어 디지탈 형태로 변환된다. 샘플링된 신호는 메모리내에서 지연되며, 이 지연되고 샘플링된 신호는 지연되지 않고 샘플링된 신호와 소거식으로 조합되어 2개의 성분으로 구성된 출력 신호를 생성할 수 있다. 신호 성분중 하나는 수직 방향으로 휘도 디테일(detail)을 나타내는 "수직 디테일" 성분을 포함하며, 색도 신호 대역이하의 주파수를 갖는다. 신호 성분중 다른 하나는 바람직한 색도 신호이다. 색도 신호만을 얻기 위해서는, 수직 디테일 신호 성분을 배제하기 위한 빗형 신호의 필터링이 필요하다. 이러한 처리를 행한 후, 남아 있는 분할된 빗형 색도 성분은 휘도 성분을 획득하기 위해 복합 비디오 신호와 소거적으로 조합될 수 있다. 휘도 성분은 분할된 색도 성분을 소거함으로써 형성되기 때문에, 색도 신호 스펙트럼의 위치에서, 색도 대역 이하에서는 빗형으로 되지 않을 것이며, 색도 대역내에서는 빗형으로 될 것이다.

어떠한 화상 콘덴트(content)하에서, 상기 기술된 것과 같은 일반적인 형태의 디지탈 복합 비디오 신호 분할기는 바람직하지 않은 콘투어링 효과(contouring effect)를 가져올 수 있다. 본 발명은 이러한 바람직하지 않은 효과를 감소시키는 디지탈 복합 비디오 신호 분할기를 제공하는 것을 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 디지탈 복합 비디오 신호를 휘도 및 색도 성분으로 분할하는 장치를 도시한 블록도.

도 2는 트런케이션으로 비트를 감소시키는 공지된 방법을 도시한 블록도.

도 3은 도 1에 대한 변경된 실시예를 도시한 블록도.

도 4는 도 1의 복합 비디오 분할 장치의 동작을 도시한 필터 도면.

도 5는 도 1의 장치에 대한 가상적인 5개의 입력 복합 비디오 신호 조건을 도시한 공간 픽셀 도면.

도 6은 도 5의 5개의 가상적인 입력 신호 조건에 대한 수직 디테일 성분 및 색도 성분을 포함하는 빗형 필터 출력 신호 값을 도시하고, 도 5로부터 유도된 도면.

도 7은 도 1의 장치에 대한 비트 감소에 앞서 수직 디테일 성분으로부터 색도 성분 신호 값을 도시하고, 도 6으로부터 유도된 도면.

도 8은 도 2와 같이 직접 트런케이션하여 비트 감소시킨 후 생성 및 분할된 색도 신호 값을 도시하고, 도 7로부터 유도된 도면.

도 9는 도 2에 도시된 것과 같이 직접 트런케이션하여 비트 감소되었다는 가정하에서 도 4의 5개의 가상적인 신호 조건에 대한 휘도 신호 값을 도시하고, 도 8로부터 유도된 휘도 신호 도면.

도 10은 도 1의 본 발명의 실시예에서 비트 소거후 생성된 분할된 색도 신호 값을 도시하고, 도 7로부터 유도된 픽셀 도면.

도 11은 도 4의 5개의 가상적인 신호 조건에 대한 휘도 신호 값을 도시하고, 도 10으로부터 유도되며, 도 1의 본 발명의 실시예에서 얻어진 휘도 신호 도면.

도 12는 디지탈 복합 비디오 신호를 휘도 및 색도 성분으로 분할하고, 부호-크기 처리를 이용한 대칭 라운딩을 포함하는 본 발명의 추가적인 실시예를 나타낸 블록도.

도 13은 대칭점에 배치된 5개의 제로(0)을 갖는 2-비트 라운딩 처리의 경우, 도 1의 예에서 "확대" 대칭 라운딩을 도시하는 전달 함수를 나타낸 표.

도 14는 대칭점에 배치된 3개의 제로(0)를 갖는 2-비트 라운딩 처리의 경우, 도 1의 예에서 "축소" 대칭 라운딩을 도시하는 전달 함수를 나타낸 표.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

20 : 색도 빗형 필터

14, 62, 92 : A/D 변환기

24, 46, 80 : 감산기

44, 50 101 : 가산기

30 : 대역통과 FIR 필터

90, 104 : 리미터

100A : 대칭적 라운딩 유닛

103 : 4-비트 트런케이터

본 발명에 따라, 복합 비디오 입력 신호로부터 휘도 성분을 분할하는 장치는 복합 비디오 입력 신호에 응답하여 분할된 색도 성분을 제공하는 필터를 구비한다. 감소된 비트수를 갖는 변경된 색도 성분을 제공하기 위해, 분할된 색도 성분중에서 소정수의 최하위비트(least significant bit: LSB)를 제거하기 위해 대칭적 라운딩(symmetrical rounding) 유닛이 제공된다. 조합기는 복합 비디오 신호와 변경된 색도 성분을 조합하여 분할된 휘도 성분을 제공한다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 첨부한 도면을 참조한 다음 실시예의 설명을 통해 더욱 명확해 진다.

도 1은 복합 비디오 입력 신호를 휘도 및 색도 성분으로 분할하는 장치내에서 본 발명에 따른 전형적인 대칭적 "라운딩" 또는 "비트 감소" 유닛(100A)을 나타낸다.

도 1의 복합 비디오 신호 분할기(10)는 아날로그/디지탈(A/D) 변환기(14)를 구비하는데, 이 변환기는 휘도 및 색도 성분으로 분할될 아날로그 복합 비디오 입력 신호를 수신하는 입력과, 8-비트의 디지탈 복합 비디오(CV) 출력 신호를 제공하는 출력을 갖는다. 또한 예시적으로 나타내기 위해, 복합 비디오 신호는 표준 NTSC 이며, A/D 변환기의 샘플링 비는 색 부반송파 주파수의 4배가 된다고 가정한다. 이러한 조건하에서, 하나의 완전한 색 사이클 동안 4개의 샘플 주기가 발생하고, 2개의 샘플 주기는 한 색 사이클의 절반이 되므로, 한 라인당 모두 910개의 샘플이 발생할 것이다. 도 1에 사용된 도면 약속은 라인으로 도시되고 그 옆에 숫자가 있는 45°해쉬 마크는 라인이 버스라는 것을 나타내고, 그 숫자는 버스 도선(이것은 또한 샘플 당 비트의 수를 나타낸다)의 수를 나타낸다.

디지탈 형태로 변환된 후, 복합 비디오 신호(CV)는 한쌍의 선형 디지탈 필터(20 및 30)에 인가되는데, 이 한쌍의 필터는 복합 비디오 신호(CV)로부터 색도 성분(C)을 생성한다. 제 1 필터(20)는 1 라인(1-H) 빗형 필터인데, 여기에서, 복합 비디오 신호가 감산기(24)의 피감수(+) 입력(26)에 직접 인가되고, 또한, 1 라인(1-H) 지연(예컨대, 910 샘플 간격 또는 클록 주기)를 통해 감산기(24)의 감수(-) 입력(22)에 인가된다. 이 감산기(24)내에서 지연되지 않은 복합 비디오 신호로부터 지연된 복합 비디오 신호(CV)를 감산함으로써, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 주기적인 통과대역 응답을 갖는 빗형 필터 응답(일정한 비율은 아님)을 생성한다.

도 4의 (a)의 빗형 응답은 수평 라인비의 절반의 홀수배(예컨대, Fh/2, 3Fh/2, 5Fh/2 등)에서 피크이고, 라인비의 배수(예컨대, Fh, 2Fh, 3Fh 등)에서는 널(null)을 나타낸다. 이러한 응답은 복합 비디오 신호(CV)로부터 2개의 신호를 재생시킨다. 색 부반송파 주파수에 대한 중심 주파수에서, 빗형 출력 신호는 주로휘도 성분이 거의 없는 색도 성분(C1)을 갖는다. 색도 신호 대역의 하부대역 에지 이하의 주파수에서, 빗형 출력은 소위 휘도 신호의 "수직 디테일" 성분(VD)을 갖게 된다. 이 신호는 각 라인의 휘도 구조에 대한 정보를 전달하고, 색도 정보는 포함하지 않는다.

색도 성분만을 재생하기 위해, 빗형 필터(20)로부터의 수직 디테일 신호 성분(VD)이 제거되어야 한다. 이것은 3개의 스테이지에 의해 수행되는데, 이 3개의 스테이지는 빗형 색도 및 수직 디테일 신호(C1+VD)가 인가되는 입력(32)을 갖는 통과대역 유한 임펄스 응답(finite impulse response: FIR) 필터(30)이다. 이 필터(30)는 입력(32)에 직접 접속된 제 1 입력(34)과, 직렬로 연결된 2개의 지연 소자(38 및 40)를 통해 입력(32)에 접속된 제 1 가산기(44)를 구비한다. 2개의 지연 소자 각각은 2개의 샘플 간격을 갖는다. 지연은 종래의 "Z" 변환 개념으로 표시되었고, "Z"의 음 지수는 샘플 간격 지연의 수를 표시한다. 지연(38 및 40)의 공통 접속점에서 지연된 신호는 승산기(50)에서 2배 승산되며(예컨대, 1 비트 시프트), 가산기(44)의 출력(42)으로부터 지연되고 승산된 신호를 감산하는 감산기(46)의 감수 (-)입력에 인가된다.

FIR 필터(30)에서 필터링하는 마지막 스테이지는 가산기(50)에 의해 형성된 필터에 의해 제공된다. 이 가산기(50)는 감산기(46)의 출력에 직접 접속된 제 1 입력(52)과 4개의 샘플을 갖는 지연 소자(56)를 통해 감산기(46)의 출력에 접속된 제 2 입력(54)을 구비한다. 2개의 제 1 지연 소자(38 및 40)와 가산기(44)의 조합은 제 1 대역통과 필터를 형성한다. 승산기(50) 및 감산기(46)와 제 1 대역통과필터의 조합으로 제 2 대역통과 필터가 형성된다. 제 3 필터 스테이지는 가산기(50)와 지연 소자(56)에 의해 형성되고, 모든 필터는 색도 반송 주파수에서 중심에 극(pole)을 갖는다. 이러한 필터들은 빗형 필터(20)에 의해 생성된 수직 디테일 성분을 제거하기에 충분하므로, 가산기(50)의 출력에서 생성된 색도 출력 신호(C58)에는 색도 수직 디테일 성분이 없다.

도 4에 있어서 (a) 내지 (d)는 전체 복합 비디오 분할 처리과정을 나타낸다. 도 4의 (a)는 상기 기술된 바와 같이, 필터(20)의 주기적인 빗형 필터 응답을 도시한다. 도 4의 (b)는 (c)에 도시된 바와 같이 색도 성분만이 남아 있는 필터(20)의 출력으로부터 수직 디테일 성분을 제거하는 필터(30)의 통과대역을 나타낸다. 결국, 이 성분은 복합 비디오 신호(CV)와 조합되어, 색도 성분을 소거함으로써, (d)에 도시된 바와 같이 휘도 성분만이 남게 된다.

색도 성분을 얻기 위해 복합 비디오 신호(CV)를 필터링하는 과정 동안, 이 신호는 4개의 산술 연산을 거치게 된다. 예컨대, 지연된 복합 비디오 신호는 빗형 필터(20)에서 감산된다. 감산기(24)는 "보로우(borrow)"를 행할 수 있기 때문에, 감산된 결과인 신호 비트수는 1 비트 "확장" 또는 증가하게 된다. 따라서, 빗형 필터링된 색도 신호는 감산기(24)의 출력에서 9 비트가 된다. 이것은 감산기(24)의 출력 버스에 "해쉬" 라인으로 도시되어 "9"라고 쓰여져 있다. 다른 신호 버스들도 이와 유사하게 버스의 "폭"을 정의한다. 또한, 어떤 신호는 관련된 비트수의 표시를 포함한다.

FIR 필터(30)에서, 색도 성분은 2개의 가산기(44 및 50)와 감산기(46)에서 3번의 산술 연산을 거치게 된다. 각 산술 연산은 이 연산에서 (가산기의 경우)캐리 또는 (감산기의 경우)보로우가 생길 수 있기 때문에, 색도 신호에 또 하나의 비트를 가산한다. 따라서, 빗형 필터(20)에 인가된 8-비트 복합 비디오 신호는 제 1 감산 처리 후, 9-비트 신호로 "확장"된다. 이 9-비트 신호는 가산기(44)에서 제 1 가산 후, 10-비트가 된다. 가산기(44)의 출력은 감산기(46)에서의 제 2 감산에 의해 11-비트가 되며, 결국, 완전히 필터링된 색도 신호는 가산기(50)에서 최종적으로 가산된 후, 12-비트로 확장된다. 8-비트에서 12-비트로 색도 신호가 확장되는 것은 색도 신호가 16 인자 만큼 승산되는 것과 유사하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 12-비트로 "비트-확장"된 색도 신호는 2-비트 트런케이터(truncator)(60)에 의해 10-비트로 "비트-감소"되며, 아날로그 출력 신호를 출력 단자(64)에 인가하기 위해 10-비트 D/A 변환기(62)에 의해 변환된다.

휘도 신호를 재생하기 위해서는 상이한 색도 신호 처리가 필요하다. 특히, 크로마(chroma)에 대해 하부 비트를 단순히 "트런케이션" 하거나 "초핑-오프(chopping-off)"함으로써, 비트를 감소시키는 기술은 휘도 신호 성분을 재생하는데 관련하여 문제점을 갖는다. 휘도 신호는 색도 신호 비트의 수를 단순한 트런케이션에 의해 감소시키려 할 때, 디스플레이된 이미지에 바람직하지 않은 가상적인 신호가 생성되는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 이러한 신호는 디스플레이 이미지가 매우 낮은 휘도 및 색도 공간 변화율을 가질 때, 명백해지는 콘투어링을 포함한다는 것을 알 수 있다. 이러한 신호의 예는 후에 기술된다.

휘도 신호를 재생하기 위해서는 복합 비디오 신호의 분해능(8-비트)을 부합시키기 위해 색도 비트의 수를 감소시키는 것이 필요하다. 이것은 어떤 DC 성분을 비트가 감소된 신호로 변화시키기 않고 12-비트에서 8-비트로 색도 성분을 감소시키는 것이 필요하다. 이러한 비트 감소는 본 발명에 의한 "대칭적 라운딩"에 의해 달성된다. 색도 신호의 대칭적 라운딩 처리과정은 휘도 신호에서 바람직하지 않은 콘투어링이 생기는 것을 감소시키므로 바람직하다.

종래의 대칭적 "라운딩" 또는 "트런케이션" 회로의 예는 1986년 5월 13일 공고된, 플링(Fling) 등에 의한, 『APPARATUS FOR SYMMETRICALLY TRUNCATING TWO'S COMPLEMENT BINARY SIGNALS AS FOR USE WITH INTERLEAVED QUADRATURE SIGNAL』이란 명칭의 미국 특허 번호 제 4,589,084호에 개시되어 있다. 이 장치에서, 2의 보수화된 이진수의 대칭적 트런케이션은 단순히 양 값의 LSB를 버리고 버려진 LSB중 하나가 논리 "1" 값일 때 트런케이트된 음 값에 "1"을 가산함으로써 실행된다. N-비트 트런케이션을 실행하는 장치는 증분기와 2개의 입력 AND 게이트와 N-입력 OR 게이트를 구비한다. 이러한 장치는 다소 복잡하지만, 루마(luma)/크로마 분할 기기에서 대칭적 라운딩을 실행하기에 적당하다. 바람직한 대칭적 라운딩 유닛(100A)은 도 1에 도시되어 있다.

도 1의 예에서, 대칭적 비트 감소 또는 라운딩은 라운딩 유닛(100A)에 의해 제공된다. 대략적으로, 이 라운딩 유닛(100A)에서, M-비트(예컨데, 12-비트) 색도 신호, 이 신호의 최상위비트(MSB), 정수 K(예컨대, 이진수 0111)가 가산되어, "N"개의 최하위비트(LSB)를 갖는 대칭적으로 라운딩되거나 비트 감소된 디지탈 출력 신호를 제공하기 위해, N-비트(예컨대, 4 비트) 트런케이트된 결과를 생성하게 된다. MSB는 소정의 입력 신호 변경을 위한 상이한 수의 출력 제로를 갖는 확대 라운딩 모드 또는 축소 라운딩 모드를 선택하기 위해 그대로 또는 보수 형태로 가산기에 인가될 수 있다. 디지탈 신호에서 비트 감소에 기인한 바람직하지 않은 DC 시프트가 발생하지 않고, 휘도 신호 "콘투어링"이 감소하는 것이 효율적이라는 것을 알 수 있다.

도 1의 실시예에서, 라운딩 유닛(100A)은 12-비트 전가산기(101)와 4-비트 트런케이션 유닛(103)과 이진수 또는 바이어스 공급원(102)를 구비한다. 이 실시예에서, 필터(30)와 4-비트 바이어스 수(예컨대, 디지탈 "7" 또는 이진수 "0111")에 의해 제공된 12-비트 색도 성분은 가산기(101)의 가수 및 피가수 입력에 인가된다. 이러한 "2의 보수 연산"을 채택한 실시예에서, 12-비트 색도 신호중에서 최상위비트(부호 비트)는 캐리-아웃이 있는 12-비트 전가산기(101)의 캐리-인 입력에 인가되어, 13-비트의 색도 신호를 제공하게 된다. 변경된 색도 신호의 4개의 LSB는 트런케이터(103)에 의해 4-비트가 트런케이트되어, 9-비트가 대칭적으로 라운딩된 크로마 출력 신호를 생성하게 된다. 다시 말해서, 유닛(100A)에서, 색도 신호의 양극성에 의해 대칭적으로 라운딩되는 동안 소정수가 색도 신호에 가산된다. 만일 신호가 양수라면, "0001"(십진수 "7")이 가산되며, 가산기(102)의 캐리-인에 인가된 MSB는 제로(0)가 된다. 음수의 경우에 있어서, 가산기(101)의 캐리-인에 인가된 MSB가 "1"이 될 것이고 입력 신호에 "0111"이 가산될 것이기 때문에, "1000"(십진수 "8")이 가산되는 것이 효율적이다.

도 1에 도시된 것과 같은 대칭적 비트 감소를 이해하기 위해, 대칭적 라운딩의 "확대" 및 "축소" 모드를 각각 나타내는 도 13 및 도 14의 표를 이해하는 것이 도움이 될 것이다. 확대 모드는 유닛(100A)에 사용된다. 도 13은 유닛(100A)을 이용하여 2개의 비트가 라운딩되는 경우를 나타내며, 신호 레벨은 -11에서 +11까지 이다. 칼럼 (A)는 십진수로 나타낸 입력 신호 값 리스트이다. 칼럼 (B)는 칼럼 (A)의 값과 동등한 이진 입력 신호 값이다. 칼럼 (C)는 이진 입력 신호의 MSB를 나타낸다. 칼럼 (D)는 전가산기(101)에 있는 MSB와 입력 수에 가산된(이진 바이어스 공급원(102)에 의해 생성된) 수 "K"의 크기를 판정하기 위한 공식을 나타낸다. 공식 K={(2^N)-2}/2으로부터 2 비트(N)를 감소하기 위한 K의 값은 "1"이 된다.

칼럼 (E)는 -11부터 +11까지의 입력 신호(십진수)에 대한 "M", "K" 및 "MSB"의 합에 대한 가산기(101)의 출력을 나타낸다. 이러한 합을 2-비트 트런케이트하게 되면, 칼럼(F) 및 칼럼 (G)에 도시된 것과 같은 결과값은 -3에서 +3까지의 범위를 갖게 되고, 입력 신호의 제로에 대해 모두 대칭적으로 된다. "스텝 크기"는 제로 레벨 이상 또는 그 이하의 매 스텝에서 4개의 동일한 출력 값을 구비한다. 제로에 대한 대칭에서, 입력 신호의 제로에 상대적이며 대칭적으로 놓인(이하, "대칭점" 또는POS(point of symmetry)라 한다) 전체 5개의 제로가 있게 된다.

유닛(100A)에서 알 수 있듯이, 4개의 LSB가 제거되고, MSB 오버플로우 또는 캐리-아웃의 가능성이 있기 때문에, 감소된 전체 비트수는 3이 됨으로써, 12-비트 입력 신호는 9-비트가 되고 8-비트는 되지 않으므로, 결국 바람직하지 않게 된다. 이러한 상황을 피하기 위해, 유닛(100A)의 출력 신호의 MSB는 리미터(104)에 의해제한된다.

대칭적 비트 감소의 "축소"는 유닛(100B)에 의해 도 3의 실시예에 도시되어 있다. 그리고 이것의 동작은 도 14의 표에 도시되어 있다. 유닛(100A)과 유닛(100B)의 차이는, 유닛(100B)에서는 가산기에 인가된 MSB가 인버터(300)에 의해 반전된다는 것이다. 유닛(100B)에서의 동작의 결과는 입력 또는 출력 신호의 대칭점에 놓인 출력 제로의 수가 감소된다. 도 14의 축소 모드예에 있어서, MSB는 보수 형태(반전되어)로 가산기에 인가되며, 대칭점에 생성된 3개의 제로가 있게 된다. 도 13의 확대 모드에 있어서, MSB는 그대로(비반전 형태) 가산기에 인가되며, 상기 언급된 바와 같이 대칭점에 생성된 5개의 제로가 있게 된다. 대칭적으로 비트가 감소된 출력 신호의 "제로 교차점"을 확대 또는 축소하는 선택을 갖는 장점을 갖게 된다.

도 1의 휘도 신호 재생에 대한 문제점으로 돌아가서, 라운딩-오프 처리과정은 상기 설명된 이유에 의해 크로미넌트 신호의 비트수가 13까지 증가하게될 것이다. 이것으로 복합 비디오 신호(CV)로부터 휘도 성분을 추출하기에 필요한 것과 반대되는 것이 나타날 수 있다. 그러나, 라운드-오프 회로는 유용하고 비트 5와 그 이상에 놓인 하위 4 비트로부터의 어떤 색도 정보도 효율적으로 이동시키기 때문에, 색도의 손실 없이, 하위 4 비트를 트런케이트하는 것이 가능함으로써 휘도 콘투어링 효과는 현저하게 감소된다.

간단히 말해서, 대칭적 비트 감소는 M, K 및 MSB를 가산함으로써 제공되며, 이 합의 트런케이션은 트런케이터(103)에 의해 4-비트 트런케이트된다. 이것은 색도 신호의 LSB의 수를 4개 감소시키며, MSB의 수를 1 증가시켜 그 결과는 9비트가 되도록한다. 이것은 복합 비디오 신호(8 비트)의 분해능보다 단지 1비트가 많다. 이 마지막 비트는 리미터(104)에 의해 제거되어, 8 비트 색도 출력을 제공하게 된다. 대칭적 라운딩 처리 후 리미팅 처리과정은 전체 시스템의 콘투어링 퍼포먼스를 저하시키지 않고, LSB를 버리지 않고 8 비트 복합 비디오 신호의 감산을 용이하게 할 것이다. 다시 말해서, 루마 콘투어링이라는 문제점을 야기시키는 것은 크로마 최하위비트의 비대칭 트런케이션이며, 색도 신호의 최상위비트의 리미팅은 콘투어링 퍼포먼스를 저하시키지 않고 루마 재생에 대한 8-비트 감산을 용이하게 한다.

휘도 신호 성분의 재생은 피감수 입력(82)에서의 복합 비디오 신호(CV)로부터 감수 입력(84)에서의 8-비트 색도 신호를 감산하는 감산기(80)에 의해 제공된다. 감산 처리전에, 복합 신호(CV)는 지연 유닛(86)에서 4개의 샘플 간격에 의해 지연된다. 하나의 완전한 색 사이클(4개의 샘플 간격)에 의해 복합 비디오 신호를 지연시키는 이유는 대역통과 필터(30)에서 4개의 샘플 간격의 평균에 의해 지연되었던 12-비트 크로마 신호와의 일시적인 정렬을 제공하기 위한 것이다. 디지탈 회로에서의 "감산"은 감수를 2의 보수화하여 가산하는 방식으로 수행되므로, 명세서와 청구범위에 사용된 "감산적 결합"은 이러한 종래의 감산 기술을 포함한다.

복합 및 색도 신호를 감산적으로 결합하는 산술 연산은 9 비트로(왜냐하며, 감산의 휘도 "보로우"가 생길 수 있기 때문에) 1 비트 확장한 분할된 휘도 성분을 생성한다. 이러한 여분의 비트는 분할된 휘도 신호(Y)를 리미터(90)에서 8 비트로 제한함으로써 제거될 수 있다. 아날로그 휘도 성분 출력 신호는 제한된 8 비트 휘도 성분을 8 비트 디지탈/아날로그(D/A) 변환기(92)를 통해 출력 단자(94)에 인가함으로써 획득된다.

이제, "콘투어링 감도(sensitive)" 신호로부터 휘도 성분을 분할하는 도 1의 동작에 대해 설명한다. 콘투어 감도 신호의 5개의 예는 "신호 1"에서 "신호 5"까지의 5개의 신호에 의해 도 5에 개시되어 있다. 각각의 신호는 A/D 변환기(14)의 출력에서 획득되며, 색 부반송파의 주파수(Fc)에서 색도를 나타내는 AC 성분과 DC 성분을 갖는다. DC 성분은 휘도 성분을 나타내며, 적어도 여러개의 부반송파 사이클에서 일정할 것이다. 5개의 신호 라인은 5개의 다른 그러나 디스플레이된 비디오 이미지의 5개의 연속적인 영역에서 "거의 동일한" 휘도 값을 나타내는 휘도 신호의 5개의 상이한 일정-상태를 나타낸다. A/D 변환기(14)에 입력된 아날로그 크로마는 일정한 것으로 선택되었지만, A/D 변환기의 출력에서의 "디지탈 크로마"는 일정하지 않을 것이다. 왜냐하면, 크로마에 가산되어 양자화되면, 루마에서의 변화로 인해 분할된 디지탈 크로마에서의 변화가 생기기 때문이다.

도 5의 표에서 중요한 것은 "신호 1"에서 "신호 2"로의 변화는 4개의 복합 값중 단지 하나만이 변한다는 것이다. 특히, 신호 1의 각 라인에 나타난 복합 값 "9"는 신호 2의 각 라인에서 "10"으로 바뀐다. 주어진 값이 개시되었고, IRE 유닛 또는 8-비트 이진수 크기(예컨대, 0-255)로 변환된 IRE 유닛으로 생각될 수 있다. 어떤 표현에서든지, 신호 1에서 신호 2로의 변화는 매우 작다. 신호 2와 신호 3 사이의 변화(각 라인에서 "4"는 "5"로 변화)에서도 마찬가지며, 신호 3과 신호 4 사이의 변화("2"가 "3"으로)에서도 마찬가지며, 신호 4와 신호 5 사이의 변화("7"이 "8"로)에서도 마찬가지이다. 이러한 5개의 가상적 신호 사이의 변화는 거의 일정하게 천천히 증가하는 복합 비디오 신호의 휘도 성분과 일정한 색도 성분을 나타낸다.

도 6은 도 5의 복합 비디오의 5개 라인에 대한 빗형 필터(20)의 출력으로부터 재생된 색도(C) 및 수직 디테일 성분(VD)을 나타낸다. 이러한 값들은 도 6의 처음부분에서 "D"(차)에 대한 등식으로부터 계산된 일정상태 값들이다. 특히, C+VD 샘플의 값은 현재 샘플에서 바로 이전의 수직적인 샘플(즉, 이전 라인의 대응하는 샘플)을 뺀 값이 된다. 에컨대, 신호 1에서, 도 6에 있는 라인 2의 제 1 샘플 차는 신호 1의 라인 2의 현재 샘플의 값(+4)에서 도 5로부터 얻어진 신호 1의 라인 1의 대응하는 이전 샘플의 값(-7)을 뺀 값이 된다. 도 6의 모든 C+VD 차 값은 도 5로부터 동일한 방식으로 유도된다.

도 1과 관련하여 이전에 설명된 것과 같은 다음 처리 단계는 빗형 필터(20)의 출력으로부터 바람직하지 않은 수직 디테일을 제거하는 것이다. 이것은 도 6의 빗형 필터링 값으로부터 빗형 필터링된 복합 신호의 필터링된 값을 유도하기 위한 도 7의 처음부분에 나타난 "Pn"에 대한 전달함수를 갖는 대역통과 필터(30)에 의해 수행된다. 크로마의 현재 필터링된 "픽셀"에 대한 값 "Pn"은 도 6의 표에 대응하는 픽셀의, 8번째 픽셀 값에, 마이너스 6번째 픽셀에 2배한 값에, 플러스 4번째 픽셀에 2배한 값에, 마이너스 2번째 픽셀에 2배한 값에, 플러스 현재 값(Po)이 된다.

예컨대, 신호 1의 라인 3의 픽셀 1에 대해 대역통과 필터링된 색도 신호 값은 다음과 같이 정해진다. 현재 값은 +3, 2번째 픽셀 값은 -3, 4번째 픽셀 값은+3, 6번째 픽셀 값은 -3, 8번째 픽셀 값은 +3이 된다. 그러므로, Pn의 값은 Pn = P₈-2P₆+2P₄-2P₂-P₀= (+3)-2(-3)+2(+3)-2(-3)+3 = 3+6+6+6+3 = +24 가 된다.

도 7의 색도 픽셀의 남아 있는 값은 동일한 방식으로 계산된다.

본 발명의 장점을 더욱 확실히 알기 위해, 휘도 성분 값이 필터(30)에 의해 제공된 12-비트 색도 신호로부터 간단히 4 비트를 트런케이트하고, 복합 신호(CV)로부터 그 차를 감산하여 획득되었는지를 판정하는데 도움이 될 것이라고 생각된다. 이러한 결과는 도 8 및 도 9의 표에 표시되어 있다. 간단한 트런케이션에 대한 도 9로부터 얻어진 결과는 색도 신호를 대칭적으로 라운딩한 결과를 제공하는 도 11과 비교될 것이다.

도 8은 필터(30)의 12-비트 색도 신호로부터 "간단히" 4 비트를 트런케이션(대칭적은 아님)한 결과를 나타낸다. 도 9는 도 5의 최초 복합 비디오 값으로부터 도 8의 트런케이트된 크로마 값을 감산한 휘도 신호에 대한 최종 결과를 나타낸다. 나타난 바와 같이, 콘투어링은 휘도 신호가 되고, "간단한" 트런케이션은 색도 신호에 인가된다. 도 2의 종래의 "간단한" 트런케이터(200)을 이용하여 트런케이트된 색도 값은 도 7의 복합 비디오 값으로부터 4개의 최하위비트를 제거함으로써 결정된다. 그 결과는 도 8에 나타나 있다.

도 9는 12-비트 색도 신호로부터 4비트를 간단히 트런케이트한 가상 조건에 대한 휘도 신호 레벨을 나타낸다. 이 어레이에서, 여기에서 하나의 신호만이 정확한 휘도 값을 갖는데, 이 신호는 신호 3이다. 도 9는 도 5의 최초의 디지탈 복합비디오 신호 값으로부터 도 8의 트런케이트된 각 색도 값을 감산함으로써 얻어진다. 예컨대, 신호 3의 라인 2에서 도 5에 있는 제 1 루마 픽셀의 값은 도 5로부터의 복합 비디오 값에서 도 8로부터의 색도 값을 뺀 값과 같다. 도 5로부터의 복합 비디오 값(CV)은 "7"이 된다. 도 8로부터 트런케이트된 색도 값은 "-1"이 된다. 따라서, 신호 3의 라인 2의 픽셀 1에 대한 휘도 신호 값은 "6"이 된다. 이것은 이하 설명된 것과 같은 휘도 신호에 대한 "정확한" 값이다.

루마에 대한 도 9의 어떤 휘도 신호 값이 정확한지 아닌지를 판정하기 위해, 도 7의 필터링된 색도 값을 조사하는 것이 도움이 된다. 신호 3의 라인 3의 픽셀 1에 대해, 필터링된 크로마 값은 "16" 또는 이진수로 "10000"이다. 이진수 "10000"이 트런케이트되면, 버려진 4개의 LSB는 모두 제로(0)이기 때문에, 분할 에러는 없다. 그러므로, +16 이나 -16 또는 이 값들의 정수배인 도 7에 있는 모든 픽셀은 왜곡되지 않은 크로마 값을 갖게 되므로, 도 9에 있는 대응하는 픽셀 위치는 휘도 성분의 정확한 값을 갖게 된다. 예컨대, 도 7에 있는 신호 3의 라인 2 및 3에 있는 모든 픽셀은 16 이나 16의 배수이므로, 신호 3의 라인 2 및 3의 모든 픽셀은 정확하다. 트런케이션에 기인한 모든 크로마 에러와 루마 에러와 같은 남아 있는 신호는 성분이 디스플레이될 때 바람직하지 않은 콘투어링 효과를 가져올 수 있다. 게다가, 신호 1 및 5는 정확한 동일 크로마를 포함하지만, 루마는 하나의 카운트 또는 신호 레벨이 다르다. 이러한 2개의 신호 레벨(6 및 7) 사이에는 생성된 단 하나의 중간 루마 값이 있으며, 이 값은 신호 4로부터 생성된 것이다. 이러한 출력은 6.5 루마 레벨(평균)로서 나타날 것이다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 색도 및 휘도 분할 퍼포먼스를 나타내며, 도 8 및 도 9와 동일한 방법을 이용한 도 5, 도 6 및 도 7으로부터 유도된다. 상이한 점은 필터(30)로부터의 12-비트 색도 신호는 간단히 트런케이트되는 것이 아니라 복합 비디오 성분으로부터 감산하기에 앞서 대칭적 라운딩된다는 것이다. 재생된 휘도 성분에 대한 색도 신호의 이러한 처리의 효과는 도 9의 트런케이션 예와 비교될 것이다.

먼저, 도 11에 도시된 평균 휘도 출력은 항상 복합 비디오의 평균과 같다는 것이 중요할 것이다. 이것은 휘도 레벨(1 신호 레벨로부터 다른 신호 레벨로)이 변화한다고 하더라도, 여러개의 신호 영역에 대해 변경되지 않는 비디오 신호를 생성하는 도 9의 간단한 트런케이션 예보다 향상된 것이다. 또한, 도 1에서, 입력 일정-상태 신호 값에서의 각각의 변화로 인해, 상이한 평균 휘도 출력 레벨이 생성된다. 시간의 4분의 3에는 루마가 남겨진 잔류 부반송파(Fc) 성분이 있지만, 일반적으로, 본 발명의 실시예에서 콘투어링이 나타나는 것은 신호 1 내지 신호 5에 의해 나타난 5개의 영역의 각각에 대하여 더 정확한 루마에 기인한 스트레이트 트런케이션을 채택한 것보다 훨씬 적다.

본 발명의 원리를 이용하여 복합 비디오 신호를 분할하기 위한 여러 가지 변경이 가능하다. 예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이, 루마/크로마 분할과 대칭적 라운딩은 부호/크기 연산 과정에 의해 달성될 수 있다. 도 12에 있어서, 공급원(1200)은 부호/크기 형태로된 8-비트 복합 비디오 신호(S1)를 12-비트 필터링된 색도 신호(S2)를 생성하는 색도 성분을 분할하는 색도 필터(1202)에 제공한다. 이 신호의 크기 비트(S3)는 대칭적 라운딩 유닛(1204)에 의해 8 크기 비트로 감소되며, 리미터(1218)에 의해 7 크기 비트로 감소된다. 12-비트 색도 신호(S2)의 부호 비트(S4)와 7 크기 비트(S9)는 복합 비디오 신호(S11)로부터 감산기(1208)로부터 감산되어(지연(1210) 처리과정 후), 분할된 루마 출력 신호(S12)를 제공할 수 있다. 이 예에 있는 라운딩 유닛(1204)은 크기 비트에 대해서만 동작하며, 공급원(1214)으로부터의 이진 바이어스 신호(S6)를 11-비트 크로마 크기 신호(S3)에 가산하여 12-비트 크로마 신호(S7)를 형성할 수 있는 가산기(1212)를 구비한다. 신호(S7)의 4개의 최하위비트(LSB)는 감산기(1208)에 부호 비트(S4)를 인가하기 위해, 트런케이터(1216)에 의해 트런케이트되며 리미터(1218)에 의해 제한된다. 크기 신호의 4개의 최하위비트(LSB)는 대칭적으로 감소되기 때문에, DC 성분이 결과 신호에 포함되지 않으므로, 분할된 휘도 신호에서의 콘투어링 효과는 피하게 된다.

본 발명이 비록 일부 특정 실시예에 대해서만 설명되었지만 적절한 변경을 가하여 다른 태양으로도 실시 가능하다. 예컨대, 필터링은 4개 이상의 또는 4개 이하의 색도 비트를 라운딩 오프하여야 하는 상이한 형태가 될 수 있다. 또한, 1 라인(1-H) 빗형 필터가 실시예에서와 같이 사용되었더라도, 색도 필터는 2-라인(2-H) 빗형 필터 또는 프레임 빗형 필터와 같은 복수의 빗형 필터가 될 수 있다. 또한, 빗형 필터의 수직 디테일 출력의 소거는 3 스테이지 대역통과 FIR 색도 신호 필터에 의해 제공되는 것으로 도시되었지만, 더 많은 또는 더 적은 복잡한 상이한 레벨 스테이지를 갖도록 다른 적절한 필터가 사용될 수 있다. 또한, 다른 색도 필터는 고주파 통과 형이 되거나 고주파 통과 및 대역통과 형을 조합한 것이 될 수 있다.

본 발명의 디지탈 복합 비디오 신호 분할기를 채택한 디지탈 장치는 대칭적 라운딩을 이용하여 바람직하지 않은 콘투어링 효과를 감소시키고, 디지탈 복합 비디오 신호를 휘도 및 색도 신호 성분으로 분할할 수 있다.

Claims

디지털 복합 비디오 신호(CV)를 휘도 성분(Y)과 색도 성분(C)으로 분할하는 장치로서,

상기 휘도 성분(Y)과 색도 성분(C)을 포함하는 상기 디지털 복합 비디오 신호(CV)를 제공하는 공급원(14)과; 출력(58)이 있으며 상기 공급원에 결합되어, 상기 분할된 색도 성분(C)을 제공하는 색도 신호 회복 필터(20, 30)와; 상기 공급원과 색도 빗형 필터에 결합되어, 상기 분할된 색도 성분(C)을 상기 복합 비디오 신호에 조합하여 상기 분할된 휘도 성분(Y)을 제공하는 수단(80)을 구비하는 장치에 있어서,

상기 회복 필터는 대칭적 라운딩 유닛(100A; 100B)을 통해 상기 조합 수단에 결합되고,

상기 대칭적 라운딩 유닛은 상기 분할된 휘도 성분(Y)에 의해 콘투어링(contouring)이 감소한다는 것을 나타내도록 상기 분할된 색도 성분(C)의 비트의 수를 대칭적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 디지털 복합 비디오 신호를 휘도 성분과 색도 성분으로 분할하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 대칭적 라운딩 유닛(100A; 100B)은 이진 값 0과 관련되는 상기 색도 신호(C)의 양의 편위(excursion) 값이 상기 색도 신호(C)의 음의 값과 대칭적으로 관련되도록 하기 위해 상기 분할된 색도 신호(C)의 비트의 수를감소시키는 것을 특징으로 하는 디지털 복합 비디오 신호를 휘도 성분과 색도 성분으로 분할하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 대칭적 라운딩 유닛(100A; 100B)은 상기 색도 신호(C)를 수신하고 미리 정해진 이진 상수(102)에 따라 출력 신호를 제공하는 가산기(101)와, 상기 가산기의 출력 신호를 미리 정해진 비트의 수만큼 트런케이트처리(truncating)하는 트런케이터(103)를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 복합 비디오 신호를 휘도 성분과 색도 성분으로 분할하는 장치.