KR100484158B1 - 영상신호 처리 시스템에 있어서 수직 다운 스케일링 장치및 방법 - Google Patents

영상신호 처리 시스템에 있어서 수직 다운 스케일링 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상처리 시스템에 있어서 최소한의 라인 메모리를 사용하여 화질저하 없는 PIP(또는 POP)화면을 제공할 수 있는 수직 다운 스케일링 장치이다.
본 발명에 따른 장치는, 영상신호 처리시스템의 수직 다운 스케일링 장치에 있어서, 입력되는 영상신호를 설정된 스케일비의 비 정수비로 다운 스케일링하는 프리 다운 스케일부; 프리 다운 스케일부에서 다운 스케일된 영상신호를 설정된 스케일비의 정수비로 스케일링하는 포스트 다운 스케일부를 적어도 1개 포함한다.
따라서, 기존에 비해 작은 수의 라인 메모리를 이용하여 구현할 수 있고, 필터 길이를 확대할 수 있어 출력되는 영상이 겹침 잡음(aliasing)으로 인해 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

영상신호 처리 시스템에 있어서 수직 다운 스케일링 장치 및 방법{Vertical down scaling apparatus and method in the image processing system}
본 발명은 영상신호 처리시스템에 있어서 수직 다운 스케일링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, PIP(Picture In Picture) 또는 POP(Picture Outside Picture) 기능을 구비한 영상신호 처리시스템에 있어서 입력되는 영상신호를 PIP 또는 POP용으로 처리할 때 이용되는 수직 다운 스케일링 장치 및 방법에 관한 것이다.
PIP와 POP 기능은 서로 다른 영상신호를 주이미지와 보조이미지로 구분하여 출력하는 것이다. 따라서, 입력되는 영상신호중 보조 이미지로 출력되는 영상신호(PIP 또는 POP용 화면)는 다운 스케일링하여야 한다. 다운 스케일링은 수평 다운 스케일링과 수직 다운 스케일링으로 구분할 수 있다.
기존의 영상신호 처리시스템에 사용된 수직 다운 스케일링 장치는 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1은 n-1개의 라인 메모리(101_1∼101_n-1)를 이용하여 필터링하는 방식이다. 즉, 입력되는 영상 데이터는 차례로 제 1 내지 제 n-1 라인 메모리(101_1∼101_n)에 저장된다. 이 수직 다운 스케일링 장치는 n개의 라인을 사용하는 경우이므로, 계수 발생기(103)는 n개의 필터 계수(계수 1∼계수 n)를 발생한다. 상기 n개의 필터 계수(계수 1∼계수 n)는 스케일 비(scale ratio)에 의해 사전에 결정된다.
상기 발생된 n개의 필터 계수는 각각 승산기(102_1∼102_n)로 전송된다. 승산기들(102_1∼102_n)은 현재 입력되는 영상 데이터와 제 1 내지 제 n-1 라인 메모리(101_1∼101_n)에서 출력되는 픽셀단위의 영상데이터에 계수 발생기(103)에서 제공되는 계수를 승산하여 출력한다. 승산기들(102_1∼102_n)로부터 출력된 데이터는 가산기(104)에서 가산되어 버퍼(105)로 전송된다. 가산기(104)로부터 출력되는 데이터는 스케일 비에 따라 필터링 된 데이터이다.
버퍼(105)는 가산기(104)로부터 전송된 필터링된 데이터를 저장하고, 인에이블 신호 발생부(106)에서 발생되는 인에이블 신호에 의해 저장하고 있는 필터링된 데이터를 메모리(107)로 전송하여 저장시킨다. 인에이블 신호 발생부(106)는 정해진 스케일 비에 따라 필터링 된 데이터가 출력될 타이밍을 계산하여 인에이블 신호를 발생한다.
그러나, 상술한 수직 다운 스케일링 장치는 스케일 비가 1/n보다 크게 설정되는 경우에 출력되는 영상에 겹침 잡음(aliasing)이 발생되어 화질이 저하된다. 이는 1/(n+1)로 다운 스케일링하고자 할 때, n+1개의 라인을 참조하여야 하는데, 참조 라인이 n개이므로 참조 정보가 불충분하여 출력되는 영상에 겹침 잡음이 발생하게 된다. 따라서 최대 설정 가능한 스케일비를 고려하여 라인 메모리를 구비하여야 하므로 많은 하드웨어를 필요로 한다.
도 2는 기존의 영상신호 처리시스템에 사용된 수직 다운 스케일링 장치의 다른 예이다. 도 2는 1개의 라인 메모리에 입력되는 영상 데이터를 누적시켜 필터링하는 방식이다. 즉, 다운 스케일 비가 1/n이면, 라인 메모리(204)에 n개의 라인을 저장시킨다. 이 때, 라인 메모리(204)에 저장되는 영상 데이터는 계수 발생기(201)에서 순차적으로 발생되는 계수 1∼n을 순차적으로 입력되는 영상 데이터에 승산하고, 가산기(203)에서 이전에 저장된 필터링 데이터와 가산한 결과를 저장한다. 라인 메모리(204)와 계수 발생기(201)의 동작은 제어기(208)에 의해 제어된다. 버퍼(205) 및 인에이블 신호 발생기(206) 및 메모리(207)는 도 1과 같이 운영된다.
그러나, 이러한 다운 스케일링 장치는 스케일 비가 정수배인 경우에만 사용이 가능하다. 만약 스케일 비가 비정수배인 경우에, 상기 겹침 잡음이 없는 영상을 출력하기 위해 제어기(208)에 설정될 알고리즘 구현이 어렵다.
본 발명은 영상처리 시스템에 있어서 최소한의 라인 메모리를 사용하여 화질저하 없는 PIP(또는 POP)화면을 제공할 수 있는 수직 다운 스케일링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 장치는, 영상신호 처리시스템의 수직 다운 스케일링 장치에 있어서, 입력되는 영상신호를 설정된 스케일비의 비 정수비로 다운 스케일링하는 프리 다운 스케일부; 프리 다운 스케일부에서 다운 스케일된 영상신호를 설정된 스케일비의 정수비로 스케일링하는 포스트 다운 스케일부를 적어도 1개 포함하는 것이 바람직하다.
상기 프리 다운 스케일부는 2라인을 이용한 선형 보간(linear interpolation)방식으로 입력되는 영상신호를 필터링하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 프리 다운 스케일부는, 입력되는 영상신호를 라인 단위로 저장하는 라인 메모리, 비정수비에 따라 결정된 제 1 계수와 입력되는 영상신호를 승산하는 제 1 승산기, 비정수비에 따라 결정된 제 2 계수와 입력되는 영상신호를 승산하는 제 2 승산기, 비정수비에 따라 결정된 제 1 계수와 제 2 계수를 발생하는 계수 발생기, 제 1 승산기와 제 2 승산기에서 각각 출력되는 신호를 가산하는 가산기, 비 정수비에 따라 인에이블 신호를 발생하는 인에이블 신호 발생기, 및 가산기로부터 출력되는 신호를 버퍼링하고, 인에이블 신호 발생기에서 발생되는 인에이블 신호에 따라 출력하는 버퍼를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수직 다운 스케일링 장치는 포스트 다운 스케일부를 복수개 구비되는 경우에 구비되는 개수배만큼 필터 탭수가 증가되는 구성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 포스트 다운 스케일부는, 정수비에 따라 설정된 계수를 순차적으로 발생하는 계수 발생기, 프리 다운 스케일부로부터 출력되는 데이터에 계수 발생기에서 발생되는 계수를 승산하는 승산기, 승산기로부터 출력되는 데이터와 이전에 필터링된 데이터를 가산하는 가산기, 가산기에서 출력되는 데이터로 저장된 데이터를 업데이트하고, 저장된 데이터를 가산기로 제공하는 라인 메모리, 가산기에서 출력되는 데이터를 버퍼링하는 버퍼, 정수비에 따라 버퍼에 대한 인에이블 신호를 발생하는 인에이블 신호 발생기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수직 다운 스케일링 장치는 포스트 다운 스케일부가 복수개 구비되는 경우에, 복수개의 포스트 다운 스케일부에서 출력되는 신호를 선택적으로 전송하는 멀티플렉서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방법은, 영상신호 처리시스템의 수직 다운 스케일링 방법에 있어서, 입력되는 영상신호에 대해 설정된 스케일비의 비 정수비로 다운 스케일링하는 단계; 비 정수비로 다운 스케일링된 영상신호를 설정된 스케일비의 정수비로 스케일링하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 비 정수비로 스케일링하는 단계는 선형 보간방법으로 다운 스케일링을 하는 것이 바람직하다. 상기 정수비로 스케일링하는 단계는 누적 필터링 방법으로 다운 스케일링하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직 다운 스케일링 장치의 블록 도이다. 도 3을 참조하면, 수직 다운 스케일링 장치는, 프리 다운(predown) 스케일부(310), 제 1 포스트 다운(postdown) 스케일부(320) 및 제 2 포스트 다운 스케일부(330), 멀티플렉서(340), 및 메모리(350)로 구성된다.
프리 다운 스케일부(310)는 원하는 다운 스케일비가 비정수인 경우에, 원하는 다운 스케일비의 비정수비로 입력되는 영상신호를 다운 스케일링한다. 예를 들어, 720라인을 135라인으로 축소하고자 할 경우에 원하는 다운 스케일비는 '1/5.3'이다. 따라서 프리 다운 스케일부(310)는 '1/0.3'비로 입력되는 영상신호를 다운 스케일링하므로 720라인의 영상신호는 675라인으로 축소된다.
상기 비정수비는 미 도시된 제어부로부터 제공된다. 미 도시된 제어부는 사용자가 요구한 스케일비를 분석하여 정수비와 비정수비를 분리하고, 비정수비는 프리 다운 스케일부(310)로 제공하고, 정수비는 제 1 포스트 다운 스케일부(320) 및 제 2 포스트 다운 스케일부(330)로 제공한다.
프리 다운 스케일부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이 2라인을 이용한 선형 보간(linear interpolation)방식으로 입력되는 영상신호를 필터링하도록 구성된다. 즉, 도 3을 참조하면, 프리다운 스케일부(310)는 제 1 라인 메모리(311), 복수의 승산기(312_1, 312_2), 제 1 계수 발생기(313), 가산기(314), 제 1 버퍼(315), 제 1 인에이블 신호 발생기(316)로 구성된다.
제 1 라인 메모리(311)는 입력되는 영상신호를 라인단위로 저장한다. 승산기(312_1)는 입력되는 영상신호에 계수 1을 승산하여 출력한다. 승산기(312_2)는 제 1 라인 메모리(311)로부터 출력되는 영상신호에 계수 2를 승산하여 출력한다. 제 1 계수 발생기(313)는 인가되는 비정수비에 따라 결정된 계수 1 및 계수 2를 승산기(312_1, 312_2)로 각각 제공한다. 상기 제 1 계수 발생기(313)에서 인가되는 비정수비에 따라 계수 1 및 계수 2를 결정하는 방법은 기존의 수직 다운 스케일링장치에서 사용되는 계수 발생기의 운영 알고리즘들중 하나를 사용하도록 구현할 수 있다.
승산기들(312_1, 312_2)로부터 출력되는 신호는 가산기(314)에서 가산된다. 가산기(314)에서 가산된 신호는 2라인 선형 보간방식으로 필터링된 신호이다. 가산기(314)에서 출력되는 신호는 제 1 버퍼(315)로 전송된다. 제 1 버퍼(315)는 제 1 인에이블 신호 발생기(316)에서 발생되는 인에이블 신호에 의해 버퍼링하고 있던 신호를 출력한다. 제 1 인에이블 신호 발생기(316)는 인가되는 비정수비에 따라 제 1 버퍼(315)에서 데이터가 출력될 타이밍을 계산하고, 계산된 결과를 토대로 인에이블 신호를 발생한다. 상기 비정수비에 따라 타이밍을 계산하는 방식은 기존의 방식들중 하나를 사용할 수 있다.
제 1 포스트 다운 스케일부(320)는 인가되는 정수비에 따라 입력되는 영상신호를 다운 스케일링한다. 예를 들어, 720라인의 영상신호를 135라인으로 축소시키기를 원할 경우에, 원하는 스케일비가 '1/5.33'이므로, 프리 다운 스케일부(310)가 상술한 바와 같이 720라인을 675라인으로 다운 스케일링한 영상신호를 제공하면, 제 1 포스트 다운 스케일부(320)는 675라인을 1/5로 다운 스케링하여 135라인을 갖는 영상신호를 출력한다. (도 3은 제 1 및 제 2 포스트 다운 스케일부(320, 330)가 연결되어 동작되는 경우입니다. 따라서 이용되는 계수도 1∼2n개입니다. 상술한 예에 적용할 경우에 계수 발생기에서 발생되는 계수는 1∼10가 되지 않나요?)
이를 위하여 제 1 포스트 다운 스케일부(320)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 계수 발생기(321), 승산기(322), 가산기(323), 제 2 라인 메모리(324), 제 2 버퍼(325), 제 2 인에이블 신호 발생기(326)로 구성된다.
제 2 계수 발생기(321)는 인가된 정수비에 따라 결정된 계수 1∼2n을 순차적으로 발생한다. 상기 정수비에 따라 계수 1∼2n을 결정하는 방식은 기존에 알려진 방식들중 하나를 사용한다. 만약 정수비가 5인 경우에 제 2 계수 발생기(321)에서 발생되는 계수는 1∼10이다. 발생된 계수 1∼2n은 승산기(322)로 전송된다.
승산기(322)는 프리 다운 스케일부(310)로부터 전송되는 영상 신호에 제 2 계수 발생기(321)로부터 발생되는 계수를 승산하여 출력한다. 출력된 승산 결과는 가산기(323)로 전송된다. 가산기(323)는 승산기(322)로부터 전송되는 신호와 제 2 라인 메모리(324)로부터 출력되는 이전에 가산된 신호를 가산한다. 가산된 결과는 제 2 라인 메모리(324)와 제 2 버퍼(325)로 각각 전송된다. 이에 따라 프리 다운 스케일부(310)로부터 전송되는 영상신호는 누적 필터링된다. 만약 발생된 계수가 1∼10인 경우에 가산기(323)와 제 2 라인 메모리(324)를 이용하여 10라인의 데이터가 누적 필터링된다.
제 2 버퍼(325)는 가산기(323)로부터 전송된 신호를 버퍼링하고, 제 2 인에이블 신호 발생기(326)로부터 발생되는 인에이블 신호에 의해 버퍼링 된 신호를 출력한다. 제 2 인에이블 신호 발생기(326)는 인가되는 정수비에 따라 상술한 제 1 인에이블 신호 발생기(316)와 같이 데이터가 출력될 타이밍을 계산하고, 계산된 결과에 따라 인에이블 신호를 발생한다. 제 2 버퍼(325)에서 출력된 신호를 멀티플렉서(MUX)(340)로 전송된다.
한편, 제 2 포스트 다운 스케링부(330)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 3 계수 발생기(331), 승산기(332), 가산기(333), 제 3 라인 메모리(334), 제 3 버퍼(335), 및 제 3 인에이블 신호 발생기(336)로 구성되어 상술한 제 1 포스트 다운 스케일부(320)와 동일하게 동작한다. 제 2 포스트 다운 스케일부(330)로부터 출력되는 누적 필터링된 데이터는 멀티플렉서(340)의 다른 입력단으로 전송된다.
멀티플렉서(340)는 미 도시된 제어부로부터 전송되는 제어신호에 의해 제 1 포스트 다운 스케일부(320)와 제 2 포스트 다운 스케일부(330)로부터 전송되는 스케일 다운된 영상신호를 선택적으로 전송한다. 상기 제어부로부터 전송되는 제어신호는 원하는 스케일비에 토대로 생성된다.
멀티플렉서(340)로부터 출력된 다운 스케일된 영상신호를 메모리(350)에 저장된다. 메모리(350)는 SDRAM으로 구성할 수 있다.
상술한 도 3의 경우에는 포스트 다운 스케일부를 2개 사용한 경우이다. 그러나, 포스트 다운 스케일부를 하나만 사용되거나 3개 이상 사용되도록 구현할 수도 있다. 만약 포스트 다운 스케일부가 하나만 사용되는 경우에 포스트 다운 스케일부에 포함되는 계수 발생기에서 발생되는 계수는 계수 1∼n개이다. 반면에 포스트 다운 스케일부가 3개 사용되는 경우에 포스트 다운 스케일부에 포함되는 계수 발생기에서 발생되는 계수는 계수 1∼3n개이다. 이와 같이 복수개의 포스트 다운 스케일부를 사용하도록 구현한 경우에, 원하는 스케일비에 비해 배수의 필터길이를 제공할 수 있으므로 출력되는 영상이 겹침 잡음으로 인하여 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 수직 다운 스케일링 방법은 도 3에 도시된 장치의 블록도를 토대로 한 과정으로 구현할 수 있다. 즉, 영상신호가 입력되면, 설정된 스케일비의 비 정수비로 다운 스케일링하는 단계 및 비 정수비로 다운 스케일링된 영상신호를 설정된 스케일비의 정수비로 스케일링하는 단계를 포함하는 과정으로 구현할 수 있다. 상기 비 정수비로 스케일링하는 단계는 도 3에서 설명한 프리 다운 스케일부(310)와 같이 2라인 선형 보간방법으로 다운 스케일링하도록 구현될 수 있다. 사익 정수비로 스케일하는 단계는 도 3의 포스트 다운 스케일부(320)와 같이 누적 필터링하는 방법으로 다운 스케일링하도록 구현할 수 있다.
상술한 본 발명에 의하면, 입력되는 영상신호를 원하는 수직 다운 스케일비로 스케일링할 때, 비정수비와 정수비를 나누어 다운 스케일함으로써, 기존의 수직 다운 스케일링 장치에 비해 작은 수의 라인 메모리를 이용하여 하드웨어를 제한하는 시스템에 적용하는데 있어서 유리하다. 또한, 복수개의 포스트다운 스케일부를 구비함으로써, 원하는 다운 스케일비보다 필터 길이를 확대시킬 수 있어 출력되는 영상이 겹침 잡음(aliasing)으로 인하여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술하는 청구범위로 정해질 것이다.
도 1은 영상신호 처리시스템에서 사용되는 기존의 수직 다운 스케일링 장치의 일 예이다.
도 2는 영상신호 처리시스템에서 사용되는 기존의 수직 다운 스케일링 장치의 다른 예이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직 다운 스케일링 장치의 블록도이다.

Claims (9)

  1. 영상신호 처리시스템의 수직 다운 스케일링 장치에 있어서,
    입력되는 영상신호를 설정된 스케일비의 비 정수비로 다운 스케일링하는 프리 다운 스케일부;
    상기 프리 다운 스케일부에서 다운 스케일된 영상신호를 상기 설정된 스케일비의 정수비로 스케일링하는 포스트 다운 스케일부를 복수개 포함하는 수직 다운 스케일링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 다운 스케일부는 2라인을 이용한 선형 보간(linear interpolation)방식으로 상기 입력되는 영상신호를 필터링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수직 다운 스케일링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 다운 스케일부는,
    상기 입력되는 영상신호를 라인 단위로 저장하는 라인 메모리,
    상기 비정수비에 따라 결정된 제 1 계수와 상기 입력되는 영상신호를 승산하는 제 1 승산기,
    상기 비정수비에 따라 결정된 제 2 계수와 상기 입력되는 영상신호를 승산하는 제 2 승산기,
    상기 비정수비에 따라 결정된 상기 제 1 계수와 제 2 계수를 발생하는 계수 발생기,
    상기 제 1 승산기와 상기 제 2 승산기에서 각각 출력되는 신호를 가산하는 가산기,
    상기 비 정수비에 따라 인에이블 신호를 발생하는 인에이블 신호 발생기, 및
    상기 가산기로부터 출력되는 신호를 버퍼링하고, 상기 인에이블 신호 발생기에서 발생되는 인에이블 신호에 따라 출력하는 버퍼를 포함하는 수직 다운 스케일링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 다운 스케일링 장치는 상기 포스트 다운 스케일부를 복수개 구비되는 경우에 구비되는 개수배만큼 필터 탭수가 증가되는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 수직 다운 스케일링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 포스트 다운 스케일부는,
    상기 정수비에 따라 설정된 계수를 순차적으로 발생하는 계수 발생기,
    상기 프리 다운 스케일부로부터 출력되는 데이터에 상기 계수 발생기에서 발생되는 계수를 승산하는 승산기,
    상기 승산기로부터 출력되는 데이터와 이전에 필터링된 데이터를 가산하는 가산기,
    상기 가산기에서 출력되는 데이터로 저장된 데이터를 업데이트하고, 저장된 데이터를 상기 가산기로 제공하는 라인 메모리,
    상기 가산기에서 출력되는 데이터를 버퍼링하는 버퍼,
    상기 정수비에 따라 상기 버퍼에 대한 인에이블 신호를 발생하는 인에이블 신호 발생기를 포함하는 수직 다운 스케일링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 다운 스케일링 장치는 상기 포스트 다운 스케일부가 복수개 구비되는 경우에, 상기 복수개의 포스트 다운 스케일부에서 출력되는 신호를 선택적으로 전송하는 멀티플렉서를 더 포함하는 수직 다운 스케일링 장치.
  7. 영상신호 처리시스템의 수직 다운 스케일링 방법에 있어서,
    입력되는 영상신호에 대해 설정된 스케일비의 비 정수비로 다운 스케일링하는 단계;
    상기 비 정수비로 다운 스케일링된 영상신호를 상기 설정된 스케일비의 정수비로 스케일링을 하는 단계를 포함하고,
    상기 정수비로 스케일링하는 단계는 누적 필터링 방법으로 다운 스케일링하는 것을 특징으로 하는 수직 다운 스케일링 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 비 정수비로 스케일링하는 단계는 선형 보간방법으로 다운 스케일링을 하는 것을 특징으로 하는 수직 다운 스케일링 방법.
  9. 삭제
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