KR100620748B1 - 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법 - Google Patents

방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법 Download PDF

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Abstract

방송 신호를 수신하여 MPEG 디코딩할 때 DCT(Discrete Cosine Transform) 영역에서 Y의 수평 주파수 3.58MHz를 기준으로 설정된 오차 범위 이내 주파수의 성분을 검출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 성분이 검출된 주파수값에서 3.58MHz를 차감하여 산출된 값에 해당하는 Cr과 Cb 주파수의 성분을 검출하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 성분이 검출된 각각의 Cr과 Cb 주파수의 검출 성분값에서 DCT 영역의 공통된 값을 동일하게 차감하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈를 방송 신호 수신 단말기의 MPEG 데이터 디코딩 과정 중에 제거함으로써 별도의 복잡한 작업을 거치지 않고서도 간단하게 처리할 수 있으며, DCT를 사용하는 모든 압축 알고리즘에 적용이 가능함으로써 MPEG의 규격이 어떻게 변화되더라도 디지털 스트림에 적용하여 크로스 루미넌스 노이즈를 제거하여 깨끗한 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.
방송 신호, 크로스 루미넌스, 방송 신호 수신 단말기, MPEG, 주파수

Description

방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법{METHOD TO ELIMINATE CROSS LUMINANCE NOISE INCLUDED IN BROADCAST SIGNAL}
도 1 은 CVBS 영상을 디지털 컨텐츠로 변환하는 과정을 도시한 흐름도,
도 2 는 방송 신호 수신 단말기의 개략적인 블록도,
도 3 은 MPEG 인코딩 과정에서 나타나는 개략적인 DCT 테이블,
도 4 는 MPEG 디코딩 과정에서 나타나는 개략적인 DCT 테이블,
도 5 는 본 발명에 따라 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법을 도시한 흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 안테나 120 : 튜너
130 : DAB 디코더 140 : 채널 디코더
150 : MPEG 디코더 160 : 출력 수단
본 발명은 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법에 관한 것으로서, 특히 YCrCb의 디지털 처리로 크로스 루미넌스 노이즈를 제거하는 방법에 관한 것이다.
디지털 방송이란 정보의 신호를 부호화하여 기록하는 디지털 형태로서 프로그램의 제작, 전송, 수신 등의 전과정이 아날로그이던 것이 디지털로 처리되어 신호의 손상이 없는 고선명 화질 뿐만 아니라 다양한 부가 서비스도 즐길 수 있는 멀티미디어 방송을 의미한다.
이러한 디지털 방송은 하나의 주파수에 여러 개의 영상 신호나 음성 신호 등을 실을 수 있을 뿐만 아니라 품질을 떨어뜨리지 않고 정보를 압축할 수 있다. 또한, 컴퓨터를 사용하여 정보를 컨트롤하기 쉽고 시청자쪽에서 주문하는 정보도 내보낼 수 있는 쌍방향성도 가능해진다.
한편, 디지털 TV 시장의 확대로 종래의 아날로그 영상이 디지털 컨텐츠로 바뀌는 추세에 있다. 그런데, 아날로그 형태의 CVBS(Composite Video Blanking Sync) 영상을 디지털 컨텐츠로 변환하여 송출하기 위해서는 도 1 과 같은 변환 과정을 거쳐야 한다.
즉, 아날로그 형태의 CVBS 영상을 AD 변환하고 크로스 루미넌스(cross luminance) 노이즈 등을 제거하는 콤(comb) 필터링 과정을 거친 후 CVBS 디코딩 과정을 거친다(S110,S120,S130). 상기 CVBS 디코딩 과정을 거치면 영상신호는 Y(휘 도), Cr(빨강), Cb(파랑)로 분리된다.
만약, 상기 CVBS 디코딩 과정에서 Y-C 분리가 불완전한 경우에는 휘도 신호 성분에 색 신호가 혼입되는 크로스 루미넌스 현상이 발생되고, 이로 인하여 방송 신호 수신 단말기의 화면에 색 신호의 채도가 높은 부분의 경계에서 도트가 표시되게 된다. 부연하자면, 크로스 루미넌스 현상은 휘도 신호가 아닌데 휘도 신호로 잘못 인식되어 나타나는 영상의 왜곡을 의미하는 것으로서, NTSC 신호에서는 휘도 신호와 색 신호가 3.58㎒ 부근의 주파수 대역을 공유하게 된다.
상기 S130 단계 이후에는 MPEG 인코딩 과정을 거치고 채널 코딩 과정을 거친 후 RF 변조한다(S140,S150,S160). 그러면, 디지털 컨텐츠인 Digital Air 시그널, 즉 디지털 형태의 방송 신호가 생성된다.
그런데, 현재 방송국에서는 콤 필터링 과정을 거치지 않은 채로 생성된 디지털 방송 신호를 송출하는 사례가 빈번히 발생하고 있는 실정이다. 따라서, DMB 수신기, 디지털 TV 등과 같은 방송 신호 수신 단말기로 이러한 디지털 컨텐츠를 수신하여 출력하게 되면 영상 신호가 포함된 방송 신호 화면에 크로스 루미넌스가 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방송 신호 수신 단말기가 수신하는 방송 신호에 크로스 루미넌스 성분이 포함되어 있는 경우에 MPEG 디코딩 처리 과정 중에 크로스 루미넌스 노이즈를 제거할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법은, 방송 신호를 수신하여 MPEG 디코딩할 때 DCT(Discrete Cosine Transform) 영역에서 Y의 수평 주파수 3.58MHz를 기준으로 설정된 오차 범위 이내 주파수의 성분을 검출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 성분이 검출된 주파수값에서 3.58MHz를 차감하여 산출된 값에 해당하는 Cr과 Cb 주파수의 성분을 검출하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 성분이 검출된 각각의 Cr과 Cb 주파수의 검출 성분값에서 DCT 영역의 공통된 값을 동일하게 차감하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 오차 범위는 ±0.1MHz인 것이 바람직하고, 상기 제3 단계는 각각의 Cr과 Cb 주파수의 검출 성분값에서 DCT 영역의 Y 수평 주파수의 검출 성분값을 동일하게 차감할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 방송 신호 수신 단말기의 개략적인 블록도로서, 안테나(110), 튜너(120), DAB 디코더(130), 채널 디코더(140), MPEG 디코더(150), 및 출력 수단(160) 등으로 구성된다.
상기 DAB 디코더(130)는 상기 안테나(110)를 통해 수신하는 방송 신호 가운데 상기 튜너(120)에서 튜닝된 소정 채널의 방송 신호에 포함되어 있는 오디오 신호를 추출한다. 상기 채널 디코더(140)는 방송 신호에 포함되어 있는 비디오 신호에 대한 서브 채널 ID를 선택하여 비디오 신호를 추출한다. 상기 MPEG 디코더(150)는 상기 채널 디코더(140)에 연결되어 수신한 비디오 신호를 디코딩하여 출력수단(160)으로 출력한다.
본 발명은 방송 신호 수신 단말기에서 비디오 신호를 MPEG 디코딩하는 과정 중에 크로스 루미넌스 노이즈를 제거하는 방법을 제시한다.
도 3 은 MPEG 인코딩 과정에서 나타나는 개략적인 DCT 테이블이고, 도 4 는 MPEG 디코딩 과정에서 나타나는 개략적인 DCT 테이블로서, X 축은 수평 주파수 성분을, Y 축은 수직 주파수 성분을 나타낸다.
먼저, DCT(Discrete Cosine Transform)는 n개의 데이터를 n개의 코사인 함수의 합으로 표현하여 데이터의 양을 줄이는 방식이다. 이러한 방식은 근본적으로 푸리에 가설 즉, 타임 도메인에서 n개의 값은 주파수 도메인에서의 n개의 삼각함수로 표현할 수 있다는 푸리에 변환(Fourier Transform)에서 출발한다. 이것을 MPEG/JPEG 등에서 사용할 수 있도록 변형한 방식이다.
JPEG/MPEG에서는 영상을 8 ×8 즉, 64개의 블럭 단위로 인코딩하는데, 64개의 데이터를 64개의 코사인 함수로 표기하는 것을 DCT라 한다.
한편, 도 3 에 나타난 바와 같이 3.58MHz 주변의 주파수가 컬러 영역에 가장 큰 간섭을 주게 되므로 3.58MHz 주변의 주파수 계수(성분)를 참조하여 크로스 루미넌스 노이즈를 제거하는데 사용한다. 본 발명에서는 3.58MHz를 기준으로 ±0.1MHz 오차 이내로 설정한다.
그리고, 수평 주파수 3.58MHz 주변의 휘도 성분은 컬러 영역에서는 수평 주파수 0Hz 주변의 Cyan 색상으로 간섭이 되기 때문에 도 4 에 나타난 바와 같이 Cr과 Cb의 0Hz 주변의 주파수 계수를 참조하여 Cyan 성분으로 맵핑될 신호가 존재하는지를 참조한다. 즉, 저주파 영역의 컬러 디코딩을 통해 Cyan 성분의 유무를 판단한다.
만약에 저주파의 Cyan 성분이 발견되지 않을 경우에는 CVBS 영상을 콤 필터링 처리하여 디지털 형태의 방송 신호를 생성하여 송출한 것으로 판단한다. 그러나, Cyan 성분이 발견되는 경우에는 CVBS 영상을 콤 필터링 처리하지 않고 디지털 형태의 방송 신호를 생성하여 송출한 것으로 판단하여 Cyan 성분의 계수값을 강제로 삭제하여 크로스 루미넌스 노이즈를 제거한다. 여기서, 수직 주파수 성분을 고려하여 수직 성분이 고려될 경우에는 artifact가 감소할 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따라 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법을 도시한 흐름도로서, 방송 신호 수신 단말기에서 수신한 방송 신호에 포함되 어 있는 크로스 루미넌스 성분을 제거하는 방법을 설명한다.
도 5 를 참조하면, 먼저 방송 신호 수신 단말기가 방송 신호를 수신하게 되면 MPEG 데이터를 디코딩하는 과정 중에 DCT 영역에서 Y의 수평 주파수 3.58MHz를 기준으로 설정된 오차 범위 이내 주파수의 성분을 검출한다(S210,S220). 즉, Y의 수평 주파수 중에서 컬러 영역에 가장 크게 영향을 끼치게 되는 3.58MHz를 기준으로 설정된 오차 범위 이내 주파수의 성분을 검출한다. 여기서, 오차 범위는 ±0.1MHz로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 S220 단계에서 성분이 검출된 주파수값에서 3.58MHz를 차감한 후 산출된 값에 해당하는 Cr과 Cb 주파수의 성분을 검출한다(S230,S240). 예컨대, Y의 수평 주파수 3.6MHz에서 성분이 검출된다면 3.58MHz를 차감하여 산출된 Cr과 Cb의 0.02MHz 주파수 성분을 체크한다.
여기서, 성분이 검출된 Y의 수평 주파수에서 3.58MHz를 차감하는 이유는 수평 주파수 3.58MHz 주변의 휘도 성분이 컬러 영역에서는 수평 주파수 0Hz 주변의 Cyan 색상으로 간섭이 되기 때문이다.
상기 S240 단계에서 성분이 검출된 각각의 Cr과 Cb 주파수의 검출 성분값에서 DCT 영역의 공통된 값을 동일하게 차감한다(S250). 즉, 공통적으로 Y의 영향을 받은 Cr과 Cb의 해당되는 데이터를 삭제하여 크로스 루미넌스 노이즈를 제거한다. 예컨대, Cr의 성분값이 5이고 Cb의 성분값이 10이라면 공통적으로 5만큼의 데이터 를 각각 삭제하여 크로스 루미넌스 노이즈 성분을 제거할 수 있다.
이 때, 각각의 Cr과 Cb 주파수의 검출 성분값에서 상기 Y 수평 주파수의 검출 성분값을 동일하게 차감할 수도 있다. 즉, Y의 영향을 받은 Cr, Cb 성분만을 차감하는 것이다. 예컨대, Cr의 성분값이 5이고 Cb의 성분값이 10이며 Y의 성분값이 3이라면 Cr, Cb가 공통적으로 Y의 영향을 받은 3만큼의 데이터를 각각 삭제하여 크로스 루미넌스 노이즈를 제거할 수 있다.
한편, 상기 S240 단계에서 Cr과 Cb의 성분이 전혀 검출되지 않는다면 CVBS 영상을 디지털 컨텐츠로 전송하기 위한 처리 과정 중에 크로스 루미넌스 노이즈를 제거하기 위한 콤 필터링을 거친 방송 신호로 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈를 방송 신호 수신 단말기의 MPEG 데이터 디코딩 과정 중에 제거함으로써 별도의 복잡한 작업을 거치지 않고서도 간단하게 처리할 수 있다. 또한, DCT를 사용하는 모든 압축 알고리즘에 적용이 가능함으로써 MPEG의 규격이 어떻게 변화되더라도 디지털 스트림에 적용하여 크로스 루미넌스 노이즈를 제거하여 깨끗한 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 방송 신호를 수신하여 MPEG 디코딩할 때 DCT(Discrete Cosine Transform) 영역에서 Y의 수평 주파수 3.58MHz를 기준으로 설정된 오차 범위 이내 주파수의 성분을 검출하는 단계;
    상기 성분이 검출된 주파수값에서 3.58MHz를 차감하여 산출된 값에 해당하는 Cr과 Cb 주파수의 성분을 검출하는 단계; 및
    상기 성분이 검출된 각각의 Cr과 Cb 주파수의 검출 성분값에서 DCT 영역의 공통된 값을 동일하게 차감하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오차 범위는 ±0.1MHz인 것을 특징으로 하는 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법.
  3. 제 1 항에 있어서 상기 차감은;
    각각의 Cr과 Cb 주파수의 검출 성분값에서 DCT 영역의 Y 수평 주파수의 검출 성분값을 동일하게 차감하는 것을 특징으로 하는 방송 신호에 포함된 크로스 루미넌스 노이즈 제거 방법.
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