KR100480569B1 - 다기능 비디오 디코더 - Google Patents

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Abstract

다기능 비디오 디코더가 개시된다. 본 발명에 따른 다기능 비디오 디코더는외부의 마이크로 프로세서와 직렬/병렬로 인터페이스되는 다기능 비디오 디코더에 있어서, 시스템 클럭 신호 발생 수단, 아날로그 영상 신호를 제2 디지털 영상 신호로 변환하는 신호 변환 수단, 외부의 제1 디지털 영상 신호 또는 제2 디지털 영상 신호를 선택적으로 출력하는 제1 선택 수단, 제1 또는 제2 디지털 영상 신호로부터 제1 색도 신호, 제2 색도 신호, 휘도 신호 및 디코딩된 수직 귀선 신호를 출력하는 신호 분리 수단, 잔류 성분 제거 수단, 디스플레이될 화소의 수를 조정하는 다운 스케일러 및 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 수신하고, 제1 소정 데이터 포맷에 상응하여 포맷된 데이터를 출력하는 데이터 포맷 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 비디오 디코더의 기본적인 기능이외에 잔류 성분 제거, 다운 스케일링, 수직 귀선 신호 디코딩 및 감마 보정등의 다양한 기능을 수행하며, 아날로그 영상 신호외에 디지털 영상 신호도 입력할 수 있으며, 다양한 형태의 디지털 데이터를 출력할 수 있는 효과가 있다.

Description

다기능 비디오 디코더{Video decoder having multi-function}
본 발명은 텔레비젼 및 비디오 테이프 리코더등의 영상 시스템에 사용되는 비디오 디코더에 관한 것이며, 특히, 잔류 성분 제거, 다운 스케일링, 수직 귀선 신호 디코딩 및 감마 보정등의 다양한 기능을 수행하는 다기능 비디오 디코더에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 디코더의 기능은 외부에서 입력되는 아날로그 영상 데이터를 아날로그/디지털 변환기를 거쳐 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 휘도 신호와 색 신호로 분리하여, 8-비트, 16-비트 및 24-비트의 디지털 영상 데이터로 변환하여 출력시키는 것이다. 이러한 기본적인 기능 이외에 기존에 개별 소자로 구현했던 콤 필터, 다운 스케일러, 수직 귀선 신호 디코더 및 감마 보정기등을 내장하여 다양한 기능을 하나의 비디오 디코더로서 구현할 수 있도록 하는 다기능 비디오 디코더의 필요성이 대두된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잔류 성분 제거, 다운 스케일링, 수직 귀선 신호 디코딩 및 감마 보정등의 다양한 기능을 수행하는 다기능 비디오 디코더를 제공하는데 있다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 다기능 비디오 디코더는 외부의 마이크로 프로세서와 직렬/병렬로 인터페이스되는 다기능 비디오 디코더에 있어서, 외부로부터 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 입력하여 제1 시스템 클럭 신호를 발생하거나 또는 제1 시스템 클럭 신호, 외부의 제1 디지털 영상 신호, 제1 디지털 영상 신호의 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 입력하여 제2 시스템 클럭 신호를 발생하는 시스템 클럭 신호 발생 수단, 아날로그 영상 신호를 제2 디지털 영상 신호로 변환하고, 제1 시스템 클럭 신호에 상응하여 상기 제2 디지털 영상 신호를 출력하는 신호 변환 수단, 마이크로 프로세서의 제어하에, 제1 디지털 영상 신호 또는 제2 디지털 영상 신호를 선택적으로 출력하는 제1 선택 수단, 제1 선택 수단으로부터 입력된 제1 또는 제2 디지털 영상 신호를 분리하여 제1 색도(chrominance) 신호, 제2 색도 신호, 휘도(luminance) 신호 및 디코딩된 수직 귀선 신호를 출력하는 신호 분리 수단, 제1 및 제2 색도 신호에 잔류하는 휘도 성분과 휘도 신호에 잔류하는 색도 성분을 각각 제거하는 잔류 성분 제거 수단, 잔류 성분이 제거된 상기 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 입력하고, 상기 마이크로 프로세서에 의해 제공되는 소정 축소율에 상응하여 디스플레이될 화소의 수를 조정하는 다운 스케일러 및 상기 다운 스케일러에서 출력된 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 수신하고, 제1 소정 데이터 포맷에 상응하여 포맷된 디지털 데이터를 출력하는 데이터 포맷 수단으로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 다기능 비디오 디코더를 첨부된 도면을 참조로하여 다음과 같이 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 비디오 디코더를 설명하기 위한 블록도로서, 시스템 클럭 신호 발생부(100), 신호 변환부(200), 제1 선택부(300), 신호 분리부(400), 잔류 성분 제거부(500), 다운 스케일러(600) 및 데이터 포맷부(700)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 시스템 클럭 신호 발생부(100)는 제1 클럭 신호 발생부(110), 제2 클럭 신호 발생부(120), 제2 선택부(130) 및 라인 록부(140)로 구성된다. 제1 클럭 신호 발생부(110)는 24.576MHz의 제1 주파수 신호(f1)와 26.8MHz의 제2 주파수 신호(f2)를 입력하여 제1 클럭 신호를 발생하고, 제2 클럭 신호 발생부(120)는 제1 시스템 클럭 신호(CK1), 제1 디지털 영상 신호(D1), 수직 동기 신호(VS) 및 수평 동기 신호(HS)를 입력하여 제2 클럭 신호를 발생하고, 제2 선택부(130)는 마이크로 프로세서에서 발생하는 제2 선택 신호(S2)에 응답하여 제1 클럭 신호 또는 제2 클럭 신호를 선택적으로 출력한다. 라인 록부(140)는 제2 선택부(130)로부터 제1 클럭 신호 또는 제2 클럭 신호를 입력하여 라인 록을 수행한후, 라인 록된 제1 또는 제2 클럭 신호를 제1 또는 제2 시스템 클럭 신호(CK1,CK2)로서 출력한다. 이때, 제1 디지털 영상 데이터(D1)는 외부의 아날로그/디지털 변환기(미도시)를 거친 디지털화된 영상 데이터 또는 CCIR656 포맷의 8비트 디지털 데이터이다.
신호 변환부(200)는 입력 단자 Y0∼YN과, C0∼CN으로 입력되는 아날로그 영상 신호들을 내부의 아날로그/디지털 변환기(미도시)를 통해 디지털화된 제2 디지털 영상 신호(D2)로 변환하고, 제1 시스템 클럭 신호(CK1)에 상응하여 제2 디지털 영상 신호(D2)를 출력한다. 이때, 아날로그 영상 신호는 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호로 분리된 영상 신호, 복합 영상 신호 또는 슈퍼-비디오 신호이며, 입력된 아날로그 영상 신호가 복합 영상 데이터일 경우 2N개의 입력단자 Y0∼YN과, C0∼CN으로 2N개의 복합 영상 데이터를 입력할 수 있고, 휘도 신호 및 색 신호로 구성된 슈퍼-비디오 데이터일 경우 입력단자 Y0 내지 YN로 휘도 신호를, 입력단자 C0 내지 CN로 색 신호를 각각 입력할 수 있으며, 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호로 구성된 영상 신호일 경우 입력단자 Y0 내지 YN로 휘도 신호를, 입력단자 C0 내지 CN로 제1 및 제2 색도 신호(Cb, Cr)를 각각 입력할 수 있다.
제1 선택부(300)는 제1 디지털 영상 신호(D1) 또는 제2 디지털 영상 신호(D2)를 입력하여 외부의 마이크로 프로세서(미도시)에서 발생하는 제1 선택 신호(S1)에 응답하여, 제1 디지털 영상 신호(D1) 또는 제2 디지털 영상 신호(D2)를 선택적으로 출력한다.
신호 분리부(400)는 휘도 신호 분리부(410), 색도 신호 분리부(420), 저역 통과 필터(430) 및 수직 귀선 신호 디코더(440)로 구성된다. 휘도 신호 분리부(410)는 제1 선택부(300)로부터 출력되는 제1 또는 제2 디지털 영상 신호(D1 또는 D2)로부터 휘도 성분만을 분리하여 휘도 신호로서 출력하고, 색도 신호 분리부(420)는 제1 및 제2 디지털 영상 신호로부터 제1 및 제2 색도 성분만을 분리하여 제1 및 제2 색도 신호로서 출력한다. 저역 통과 필터(430)는 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호의 저역 성분을 필터링하여 고주파수 성분의 잡음이 제거된 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 제1 적응형 콤 필터와 제2 적응형 콤 필터로 각각 출력한다. 수직 귀선 신호 디코더(440)는 제1 및 제2 디지털 영상 신호로부터 수직 귀선 기간동안 입력되는 수직 귀선 신호를 분리하고, 분리된 수직 귀선 신호를 디코딩하여 출력단자 OUT1을 통해 출력하며, 이때, 수직 귀선 신호로서 캡션 신호, 텔레텍스트 신호 또는 에스.엠.피.티.이.(SMPTE) 코드등을 입력할 수 있다.
잔류 성분 제거부(500)는 제1 적응형 콤 필터(510), 제2 적응형 콤 필터(530) 및 라인 메모리(520)로 구성된다. 잔류 성분 제거부(500)는 인접하는 수평 주사선간에 신호가 유사하며, 인접한 수평 주사선간에 180°의 위상차를 갖는 영상 신호(비월주사방식의 NTSC)의 경우 적응형 콤 필터를 이용해 효과적으로 휘도 신호와 색도 신호를 분리할 수 있다. 상술한 바와 같은 특성을 갖는 N번째 및 N+1번째 영상 신호(EN, EN+1)를 각각 수학식 1과 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, EYN 와 ECbN 및 ECrN 는 N번째 영상 신호의 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 각각 나타내며, ωC 는 색도 신호의 주파수를 나타낸다.
Figure pat00002
여기서, EY(N+1) 와 ECb(N+1) 및 ECr(N+1) 은 N+1번째 영상 신호의 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 각각 나타낸다.
이상과 같은 영상 신호들(EN, EN+1)에서, N번째 영상 신호(EN)와 N+1번째 영상 신호(EN+1)를 합하여 수학식 3과 같은 식을 얻을 수 있다.
Figure pat00003
이때, 인접한 두 영상 신호(EN, EN+1)는 서로 유사하다는 성질을 이용하여 수학식 4, 수학식 5 및 수학식 6과 같은 관계식을 얻을 수 있으며, 결국, 수학식 7과 같이 색도 성분이 제거된 휘도 신호를 얻을 수 있다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
또한, N번째 영상 신호(EN)에서 N+1번째 영상 신호(EN+1)를 감산하여 수학식 8과 같은 식을 얻을 수 있다.
Figure pat00008
이때, 수학식 4, 수학식 5 및 수학식 6과 같은 관계식에 의해, 결국, 수학식 9과 같이 휘도 성분이 제거된 제1 및 제2 색도 신호(Cb, Cr)를 얻을 수 있다.
Figure pat00009
상술한 바와 같은 동작을 통해, 제1 적응형 콤 필터(510)는 색도 성분이 제거된 휘도 신호를 얻을 수 있으며, 제2 적응형 콤 필터(530)는 휘도 성분이 제거된 제1 및 제2 색도 신호를 얻을 수 있다. 라인 메모리(520)는 제1 및 제2 적응형 콤 필터가 인접하는 주사선간의 상호 관계를 통해 상술한 바와 같은 동작을 수행할 수 있도록 소정 주사선에 해당하는 영상 신호를 기억한다.
다운 스케일러(600)는 잔류 성분이 제거된 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 입력하여 마이크로 프로세서에서 제공하는 소정 축소율에 상응하여 디스플레이될 화소의 수를 조정한다. 다운 스케일러(600)의 내부에 있는 수평 및 수직 축소기(미도시)의 보간 필터는 소정 포인트의 그룹 지연이 가능한 소정 탭의 디지털 유한 임펄스 응답 필터로 구현한다. 예를 들어, 수평 축소기는 32 포인트의 그룹 지연 조정이 가능한 5-탭의 디지털 유한 임펄스 응답 필터로, 수직 축소기는 16 포인트의 그룹 지연 조정이 가능한 3-탭의 디지털 유한 임펄스 응답 필터로 구현할 수 있고, 필터 계수의 조합에 따라 픽셀 데이터의 위상을 변화시키며, 여기서 그룹지연은 주파수에 대한 위상의 변화율을 의미한다. 즉, 수평축 및 수직축의 각 픽셀간의 위상을 32포인트 및 16포인트로 조정할 수 있도록 필터 계수들을 설정해놓고, 각 유효 픽셀에 대해 축소율에 맞는 정확한 위상의 위치(1/32의 해상도 및 1/16의 해상도)로 그룹 지연을 조정하게 되면 원하는 픽셀 데이터가 발생된다. 이는 마치 선형 보간을 통해 수평축 및 수직축으로 각 필셀간 32 샘플 및 16 샘플을 먼저 확보한 후에 축소율에 근거한 정확한 위치의 픽셀 데이터를 추출하는 결과와 동일한 효과를 가져온다.
데이터 출력부(700)는 컬러 스페이스 변환부(710), 감마 보정부(720) 및 데이터 포맷부(730)로 구성된다. 컬러 스페이스 변환부(710)는 다운 스케일러(600)에서 출력된 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 입력하여 R(Red), G(Green), B(blue) 형태의 영상 신호로 변환하며, 감마 보정부(720)는 RGB 형태로 변환된 영상 신호의 감마(◎) 특성을 보정한다. 이때, 감마(◎)특성은 텔레비젼, 컴퓨터 모니터등과 같은 모든 음극선관(CRT:cathode ray tube)을 이용한 디스플레이 기기에서 사용하는 인광 물질이 가지고 있는 비선형성에 의해서 발생하는 현상으로 명암도의 재생시에 발생하는 비선형성의 수치적인 표현을 의미하며, 이러한 원치않는 감마특성은 디스플레이 기기에 입력되기 전에 반드시 감마에 대한 값을 미리 보상해주는 과정을 거치게 되는데 이것을 감마 보정이라고 한다. 또한, 데이터 포맷부(730)는 감마 보정된 RGB 신호 또는 다운 스케일러(600)로부터 출력된 휘도 신호와 제1 및 제2 색 신호를 CCIR601 데이터 포맷에 상응하여 포맷하고, 그 포맷된 16비트 또는 24비트의 디지털 데이터를 출력단자 OUT2를 통해 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다기능 비디오 디코더는 비디오 디코더의 기본적인 기능이외에 잔류 성분 제거, 다운 스케일링, 수직 귀선 신호 디코딩 및 감마 보정등의 다양한 기능을 수행하며, 아날로그 영상 신호외에 디지털 영상 신호도 입력할 수 있으며, 다양한 형태의 디지털 데이터를 출력할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 비디오 디코더를 설명하기 위한 블록도이다.

Claims (8)

  1. 외부의 마이크로 프로세서와 직렬/병렬로 인터페이스 되는 다기능 비디오 디코더에 있어서,
    외부로부터 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 입력하여 제1 시스템 클럭 신호를 발생하거나 또는 상기 제1 시스템 클럭 신호, 외부의 제1 디지털 영상 신호, 상기 제1 디지털 영상 신호의 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 입력하여 제2 시스템 클럭 신호를 발생하는 시스템 클럭 신호 발생 수단;
    아날로그 영상 신호를 제2 디지털 영상 신호로 변환하고, 상기 제1 시스템 클럭 신호에 상응하여 상기 제2 디지털 영상 신호를 출력하는 신호 변환 수단;
    상기 마이크로 프로세서의 제어하에, 상기 제1 디지털 영상 신호 또는 상기 제2 디지털 영상 신호를 선택적으로 출력하는 제1 선택 수단;
    상기 제1 선택 수단으로부터 입력된 상기 제1 또는 제2 디지털 영상 신호를 분리하여 제1 색도 신호, 제2 색도 신호, 휘도 신호 및 디코딩된 수직 귀선 신호를 출력하는 신호 분리 수단;
    상기 제1 및 제2 색도 신호에 잔류하는 휘도 성분과 상기 휘도 신호에 잔류하는 색도 성분을 각각 제거하는 잔류 성분 제거 수단;
    잔류 성분이 제거된 상기 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 입력하고, 상기 마이크로 프로세서에 의해 제공되는 소정 축소율에 상응하여 디스플레이될 화소의 수를 조정하는 다운 스케일러; 및
    상기 다운 스케일러에서 출력된 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호를 수신하고, 제1 소정 데이터 포맷에 상응하여 포맷된 디지털 데이터를 출력하는 데이터 포맷 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 비디오 디코더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 영상 신호는 휘도 신호와 제1 및 제2 색도 신호로 분리된 영상 신호, 복합 영상 신호 또는 슈퍼-비디오 신호이며, 상기 제1 디지털 영상 신호는 제2 소정 데이터 포맷에 상응하여 포맷된 8비트의 디지털 데이터 또는 디지털화된 데이터임을 특징으로 하는 다기능 비디오 디코더.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시스템 클럭 신호 발생 수단은
    상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 입력하여 제1 클럭 신호를 발생하는 제1 클럭 신호 발생 수단;
    상기 제1 시스템 클럭 신호, 상기 제1 디지털 영상 신호, 상기 수직 동기 신호 및 상기 수평 동기 신호를 입력하여 제2 클럭 신호를 발생하는 제2 클럭 신호 발생 수단;
    상기 마이크로 프로세서의 제어하에 상기 제1 클럭 신호 또는 상기 제2 클럭신호를 선택적으로 출력하는 제2 선택 수단; 및
    상기 제2 선택 수단으로부터 상기 제1 클럭 신호 또는 상기 제2 클럭 신호를 입력하여 라인 록을 수행하며, 라인 록된 상기 제1 또는 제2 클럭 신호를 상기 제1 또는 제2 시스템 클럭 신호로서 출력하는 라인 록 수단을 구비하는 것을 특징으로하는 다기능 비디오 디코더.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 분리 수단은
    상기 제1 또는 제2 디지털 영상 신호로부터 휘도 성분을 분리하여 상기 휘도 신호로서 출력하는 휘도 신호 분리 수단;
    상기 제1 또는 제2 디지털 영상 신호로부터 제1 및 제2 색도 성분을 분리하여 상기 제1 및 제2 색도 신호로서 출력하는 색도 신호 분리 수단;
    상기 휘도 신호와 상기 제1 및 제2 색도 신호의 저역 성분을 필터링하여 고주파수 성분의 잡음을 제거하는 저역 통과 필터; 및
    상기 제1 또는 제2 디지털 영상 신호로부터 수직 귀선 기간동안 입력되는 수직 귀선 신호를 분리하고, 분리된 수직 귀선 신호를 디코딩하여 상기 디코딩된 수직 귀선 신호로서 출력하는 수직 귀선 신호 디코더를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 비디오 디코더.
  5. 제1항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수직 귀선 신호는 캡션 신호, 텔레텍스트 신호 또는 에스.엠.피.티.이.(SMPTE) 코드등임을 특징으로 하는 다기능 비디오 디코더.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잔류 성분 제거 수단은
    인접하는 소정 주사선간의 상호 관계를 도출하여 상기 휘도 신호에 잔류하는 상기 색도 성분을 제거하는 제1 적응형 콤 필터;
    상기 인접하는 소정 주사선간의 상호 관계를 도출하여 상기 제1 및 제2 색도 신호에 잔류하는 휘도 성분을 제거하는 제2 적응형 콤 필터; 및
    상기 인접하는 소정 주사선에 해당하는 영상 신호를 기억하는 라인 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 비디오 디코더.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 출력 수단은
    상기 다운 스케일러로부터 입력된 상기 휘도 신호와 상기 제1 및 제2 색도 신호를 알.지.비.(RGB) 형태의 영상 신호로 변환시키는 컬러 스페이스 변환 수단;
    상기 알.지.비.(RGB) 형태로 변환된 영상 신호를 입력하여 감마 특성을 보정하는 감마 보정 수단; 및
    상기 감마 보정된 알.지.비.(RGB) 신호 또는 상기 다운 스케일러로부터 출력된 상기 휘도 신호와 상기 제1 및 제2 색도 신호를 상기 제1 소정 데이터 포맷에 상응하여 포맷하고, 그 포맷된 소정 비트의 디지털 데이터를 출력하는 데이터 포맷 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 비디오 디코더.
  8. 제1항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 비트의 디지털 데이터는 8비트, 16비트 또는 24비트의 디지털 데이터임을 특징으로 하는 다기능 비디오 디코더.
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