KR100662422B1 - 데이터 방송 스케일링 장치 및 이를 이용한 스케일링 방법 - Google Patents

Abstract

영상 정보를 저장하기 위한 스케일러 메모리와; 상기 스케일러 메모리에 주 영상을 저장하고 읽어들여 그래픽 정보에서 지정한 크기로 스케일링시켜 출력하는 주 스케일러와; 주영상에서 사용하던 데이터 방송을 위한 그래픽 정보를 스케일러 메모리에 저장하는 그래픽 엔진과; 부 영상을 그래픽 정보에서 지정한 크기로 스케일링시켜 상기 스케일러 메모리에 저장하고, 상기 스케일러 메모리에 저장된 영상 및 그래픽 정보를 읽어 들여 윈도우 합성부로 전달하는 부 스케일러를 포함하여 이루어지는 데이터 방송 스케일링 장치 및 이를 이용한 스케일링 방법.

스케일링, 화면전환, 그래픽 엔진

Description

데이터 방송 스케일링 장치 및 이를 이용한 스케일링 방법{A data broadcasting scaling device and the method thereof}

도 1은 데이터 방송을 위한 비디오 그래픽 정보의 합성을 나타낸 예시도이다.

도 2는 주 영상과 부 영상의 전환을 나타낸 예시도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 데이터 방송을 지원하기 위한 구성을 나타낸 예시도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 부 화면 데이터 방송을 지원하기 위한 스케일러 구조의 예시도이다.

도 5는 종래 기술에 따른 부 화면 데이터 방송을 지원하기 위한 스케일러구조의 다른 예시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 부 화면 데이터 방송을 지원하기 위한 스케일러 구조도이다.

도 7은 주 화면 데이터 방송을 위한 스케일러와 OSD의 동작관계를 나타낸 예시도이다.

도 8은 부 화면 데이터 방송을 위한 스케일러와 그래픽 엔진의 동작관계를 나타낸 예시도이다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따라 다양한 형태로 그래픽 정보가 합성된 데이터 방송 예시도이다.

본 발명은 디지털 TV에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부 화면을 위한 별도의 OSD장치 없이 주 화면과 부 화면의 데이터 방송을 구현할 수 있는 장치와 방법에 관한 것이다. 특히, 2개 이상의 윈도우를 가지는 디지털 TV에서 주 화면에서의 데이터 방송과 동일하게 부 화면에서 데이터 방송을 처리하는 기능을 제공하는 것이다.

아날로그 방송에서는 데이터 방송이 고려되지 않았다. 따라서, TV의 그래픽 엔진과 OSD 장치는 데이터 방송을 위한 장치로 사용되기보다, TV의 메뉴 화면을 보여주기 위해 사용되었다. 또는 방송국에서 TV에서 합성되어야 할 데이터 방송을 재전송 단계에서 비디오와 데이터를 합성하여 또 다른 비디오로 만들어 보내주는 제한적인 데이터 방송이 이루어졌다.

그러나, 디지털 방송에서 데이터 방송이 고려되기 시작했다. 데이터 방송은 현재 송출하고 있는 비디오와 관련된 또는 관련되지 않은 다양한 정보를 비디오와 함께 제공하는 방식이다. 즉, 방송국에서는 현재 비디오와 관련된 다양한 정보를 그래픽 정보로 변환하여 비디오 정보와 함께 송출하게 된다. 수신 단에서는 시청자가 비디오를 시청하는 도중, 현재 비디오에 대한 정보가 필요할 경우, TV의 데이 터 방송 수신 기능을 작동시키면, 비디오와 함께 방송국에서 송출된 그래픽 정보를 같이 시청할 수 있다. 시청자는 이러한 그래픽 정보를 비디오와 같이 보면서, 비디오 내용에 대한 이해를 도모할 수 있다. 그 사용 예는 도 1에서 보는 바와 같다. 즉, 디스플레이 크기에 맞게 스케일링된 비디오(110)를 데이터 방송에 맞게 스케일링된 주 영상(120)은 데이터 방송의 그래픽 정보(130)와 함께 합성된 영상(140)으로 디스플레이된다.

디지털 방송의 기능 중 다른 하나는 도 2에서와 같이 주 영상(210)과 부 영상(220)으로 나뉜 화면을 시청하는 도중, 현재 부 영상 영역(220)의 영상과 주 영상(210)의 위치를 바꾸고자 하는 요구에 부응할 수 있다는 것이다.

도 3은 종래 기술에 따른 데이터 방송을 지원하기 위한 구성을 나타낸 예시도이다. 도시된 바와 같이, 주 영상은 주 스케일러()로, 부 영상은 부 스케일러()로 제공된다. 두 스케일러()는 스케일러 메모리(361)를 이용하며, 각각 합성부(330)에 처리된 영상정보를 제공한다. 합성부(330)에서 출력된 영상과 OSD 장치(340)의 출력 신호에 더해져 디스플레이 장치를 통해 출력된다. 이때, 상기 OSD 장치(340)는 그래픽 엔진(350)의 제어하에 위치하는 데이터 방송 메모리(362)에 저장된 데이터 방송 정보를 읽어 들인다.

디지털 비디오는 전송하기 위한 비디오 정보의 양을 줄이기 위해 색 신호에 대해 서브 샘플링을 하여 만들어진 색차 신호와 휘도 신호로 구성된다. 대부분의 외부 입력 비디오 신호는 4:4:4 또는 4:2:2 샘플링 포맷을 가지며, 디지털 TV방송을 위한 비디오 신호는 4:2:0 샘플링 포맷을 갖는다. 즉, 외부 입력 비디오의 색 신호는 원래의 색 신호를 모두 가지고 있거나, 이의 절반에 해당하는 정보를 가진다. 디지털 방송 비디오의 색 신호는 원래의 색 신호의 1/4에 해당하는 정보를 가지고 있다. 따라서, 스케일러가 이런 비디오 신호를 메모리에 저장하거나, 읽기 위해서는 특정 샘플링 포맷에 맞도록 스케일러 전용 메모리 인터페이스가 사용된다. 또한, 외부 메모리에 스케일러 전용 프레임 메모리 영역이 할당되며, 이 영역을 억세스하기 위해서는 스케일러 전용 메모리 인터페이스가 동작하는 방식과 동일한 방식의 메모리 인터페이스를 사용해야 한다.

OSD(On Screen Display)는 스케일링된 비디오 이미지에 그래픽 이미지를 합성하는 역할을 하게 된다. 즉, 외부 메모리에 OSD전용 프레임 버퍼는 독립적으로 구성되어 CPU 또는 그래픽 엔진이 OSD전용 프레임 버퍼에 4:4:4 또는 4:2:2 샘플링 포맷을 가지는 그래픽 이미지를 그려넣는다. 그리고, OSD가 자신의 프레임 메모리에 써진 그래픽 이미지를 읽어가 별도의 입력 포트로 들어오는 비디오 신호와 합성되어 출력되는 형태로 되어 있다. 따라서, 스케일러 전용 프레임 메모리와 OSD 전용 프레임 메모리는 서로 다른 메모리 억세스 방식을 지원하고 있으며, 스케일러와 OSD가 서로의 프레임 메모리를 억세스하기 위해서는 서로의 메모리 억세스 인터페이스를 추가로 장착해야 한다.

단일 수신기가 있는 디지털 TV에서는 주 영상만 처리하므로, 그래픽 엔진이 데이터 방송을 위한 그림 정보를 메모리에 그리고, OSD 장치가 이를 읽어 주 영상과 합성하여 디스플레이 장치로 출력한다. 또한, 복수 수신기가 있는 디지털 TV에서는 주 영상과 부 영상을 처리하지만, 데이터 방송이 가능한 영상은 주 영상으로 한정시키고, 이에 대해 그래픽 엔진과 OSD 장치가 동작한다.

문제는 비디오 스케일러에 의해 처리된 주 화면과 부 화면을 합성하는 장치 이후에 OSD 장치가 배치된다는 것이다. 즉, 하나의 화면을 볼 때에는 주 비디오 스케일러(310)에 의해 처리된 주 화면과 OSD 장치(340)에 의해 처리된 데이터 방송이 서로 합성되어 보여 주면 된다. 그러나, PIP(picture in picture)와 같은 부 화면으로 데이터 방송을 보기 위해서는 주 화면의 데이터 방송을 담당하는 OSD 장치와는 별도로 부 화면에 대해 동작하는 OSD 장치가 있어야 한다. 그러나, PIP와 같이 작은 부 화면으로 동일한 기능 구현을 위해 주 화면을 처리하는 OSD 장치가 사용되어야 한다. 즉, 도 4에서 보는 바와 같이, 기존의 주 화면과 부 화면이 합성된 영상에 대해서 처리하는 OSD 장치(443) 이외에 주 스케일러(410) 뒷단과 부 스케일러(420) 뒷단에 OSD 장치(441, 442)가 배치되어야 한다. 이는 하드웨어의 크기뿐만 아니라, 시스템의 가격을 상승시키는 요인이 된다.

이와 관련하여 부 화면에 대해 동작하는 OSD장치가 부 스케일러 출력 영상과 합성하여 PIP크기의 화면 크기로 데이터 방송 화면을 구성할 때, 그래픽 정보를 PIP크기로 스케일링해야 하는 문제가 생긴다. OSD에서 스케일러의 구조를 사용하기 위해서는 복잡한 제어 신호와 알고리듬을 채용해야 한다. 이를 기존의 합성 기능을 가지고 있는 OSD에 추가하는 것은 상당한 부담으로 작용하게 된다.

한편, 도 5에서와 같이 비디오 처리 IC(510)이외에 별도의 스케일러 IC(520)를 사용하여 비디오와 데이터 방송이 합성된 영상을 하나의 비디오로 만들어 별도의 스케일러 IC(520)에 입력시켜 부 화면을 구성할 수 있다. 이 또한 하드웨어의 크기가 커지고, 가격이 상승하여, 전체적인 가격 상승을 요구하게 된다.

따라서, 별도의 OSD 장치의 추가나, 별도의 스케일러 IC의 추가없이 서브 영상에서의 그래픽 이미지를 포함하는 데이터 방송을 구현할 수 있는 장치와 방법이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 별도의 OSD 장치의 추가나, 별도의 스케일러 IC의 추가없이 서브 영상에서의 그래픽 이미지를 포함하는 데이터 방송을 구현할 수 있는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 그래픽 이미지를 처리하는 OSD장치를 유지하고, 기존의 스케일러를 사용하여 부 영상에서 그래픽 정보가 합성된 데이터 방송을 처리할 수 있는 장치와 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 방송 스케일링 방법은 주 화면에 주 영상과 데이터 방송을 합성하여 출력하고 부 화면에 부 영상을 출력하는 제 1 과정과; 주/부 전환이 선택되면 부 영상을 주 화면 크기에 맞게 스케일링하여 주 화면에 출력하는 제 2 과정과; 주 영상과 데이터 방송을 합성된 상태로 메모리에 저장하는 제 3 과정과; 상기 메모리에 저장된 영상 데이터를 읽어내어, 부 화면 크기에 맞게 스케일링하는 제 4 과정과; 상기 제 4 과정에 따른 영상 데이터를 부 화면에 출력하는 제 5 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 데이터 방송 스케일링 방법의 세부적 특징은 상기 제 3 과정에서의 메모리는 부 스케일러의 프레임 메모리인 점이다.

본 발명에 따른 데이터 방송 스케일링 방법의 다른 세부적 특징은 부 영상 스케일러가 대상 영상을 그래픽 정보에서 지시하는 비디오 크기만큼 스케일링하여 상기 부 스케일러 프레임 메모리에 순서대로 적고, 그래픽 엔진이 상기 부 스케일러 프레임 메모리에 데이터 방송을 위한 그래픽 정보를 기록하는 점이다.

본 발명에 따른 데이터 방송 스케일링 방법의 또 다른 세부적 특징은 상기 부 화면은 주 화면과 동일한 크기를 갖는 점이다.

본 발명에 따른 데이터 방송 스케일링 방법의 또 다른 세부적 특징은 출력되는 영상은 더블 윈도우 방식에 의해 구현되는 점이다.

본 발명에 따른 데이터 방송 스케일링 방법의 세부적 특징은 주 영상 스케일러는 비디오만을 처리하여 윈도우 합성부 뒤에 위치한 OSD를 사용하여 주 화면상에 데이터 방송을 구현하고, 부 영상 스케일러는 그래픽 엔진이 써놓은 그래픽 정보가 있는 프레임 메모리에 비디오를 기록하고, 그래픽 정보와 비디오를 동시에 읽어 더블 윈도우의 부 화면 크기만큼 스케일링하는 점이다.

본 발명에 따른 데이터 방송 스케일링 장치는 영상 정보를 저장하기 위한 스케일러 메모리와; 상기 스케일러 메모리에 주 영상을 저장하고 읽어들여 그래픽 정보에서 지정한 크기로 스케일링시켜 출력하는 주 스케일러와; 주영상에서 사용하던 데이터 방송을 위한 그래픽 정보를 스케일러 메모리에 저장하는 그래픽 엔진과; 부 영상을 그래픽 정보에서 지정한 크기로 스케일링시켜 상기 스케일러 메모리에 저장 하고, 상기 스케일러 메모리에 저장된 영상 및 그래픽 정보를 읽어 들여 윈도우 합성부로 전달하는 부 스케일러를 포함하여 이루어지는 것을 구성의 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 6은 본 발명에 따른 부화면 데이터 방송 스케일링 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이다. 별도로 하드웨어를 추가하지 않고, 그래픽 엔진의 접근 메모리에 변화를 주는 것이다. 즉, OSD 프레임 메모리뿐 아니라 스케일러 프레임 메모리의 억세스(access)에 있다고 할 수 있다.

도 7은 주 화면 데이터 방송을 지원할 때, 스케일러와 OSD의 동작을 나타낸 예시도이다. 시청자가 데이터 방송을 주 화면으로 보고 있을 때, 주 화면과 합성되는 데이터 방송은 다음과 같은 방식으로 구현된다. 주 영상 스케일러(610)는 주 영상을 데이터 방송을 위해 준비된 그래픽 정보에서 지시하는 비디오 크기만큼 스케일링하여 프레임 메모리(661)에 쓰게 된다. 이때, 입력 클럭과 출력 클럭이 다른 경우, 읽기(read) 포인터와 쓰기(write) 포인터의 교차(crossing)가 발생하여 시청하고 있는 영상의 일부 영역이 늦게 갱신되는 영상 열화가 발생하게 된다. 따라서, 이 현상을 막기 위해 2개 이상의 프레임 메모리를 사용하는 이중버퍼링(double buffering scheme)을 사용하게 된다. 또한, 입력되는 주 영상을 정해진 크기로 스케일링하여 주어진 프레임 메모리에 입력되는 순서대로 기록하게 된다. 이와 동시에 주 영상 스케일러(610)가 스케일러 프레임 메모리(661)에 기록되어 있는 영상 데이터를 순서대로 읽게 된다. 이렇게 읽혀진 주 영상은 그래픽 정보와 함께 합성되어 디스플레이로 출력된다. 만약 사용자가 이렇게 시청하고 있는 데이터 방송을 부 화면으로 설정하면, 데이터 방송 영상이 부 화면 크기로 스케일링되어 보여야 한다.

한편, 부 화면과 합성되는 데이터 방송은 도 8에서와 같은 방식으로 구현된다. 부 영상 스케일러(620)는 대상 영상을 그래픽 정보에서 지시하는 비디오 크기 만큼으로 스케일링하여 스케일러 프레임 메모리(661)에 쓰게 된다. 이때에도 마찬가지로 영상 열화의 발생을 방지하기 위해 이중 버퍼링을 사용한다. 따라서, 입력되는 대상 영상을 정해진 크기로 스케일링하여 스케일러 프레임 메모리(661)에 순서대로 적게 된다. 이와 연계하여 그래픽 엔진(650)은 스케일러 프레임 메모리(661)에 데이터 방송을 위한 그래픽 정보를 순서대로 기록하게 된다. 이때, 그래픽 엔진(650)은 송신단에서 정해진 그래픽 정보의 크기로 스케일러 프레임 메모리(661)에 적게 된다. PIP크기로의 스케일링은 프레임 메모리에서 데이터를 읽는 비디오 스케일러가 처리하게 된다.

즉, 비디오 스케일러는 스케일러 메모리에 비디오를 기록하고, 그래픽 엔진은 데이터 방송을 위한 그래픽 정보를 기록한다. 이렇게 프레임 메모리에 써진 그래픽 정보와 비디오를 부 영상 스케일러가 디스플레이하기 위한 순서대로 읽어 PIP 크기의 영상으로 스케일링하게 된다. 이렇게 스케일링된 PIP 최종 영상은 합성부 로 보내져, 주 영상과 합성되게 된다.

그래픽 엔진의 대상이 되는 그래픽 이미지는 8비트, 16비트 또는 24비트로 구성되어 있다. 8비트 그래픽 정보는 각 위치의 값이 팔레트의 어드레스이다. 즉, 8비트 그래픽 정보를 이미지로 보기 위해서는 256개의 어드레스를 가지는 24비트의 Y,Cb,Cr의 값이 들어 있는 팔레트를 억세스해야 한다. 따라서, 그래픽 엔진이 8비트 그래픽 정보를 스케일러 메모리에 적을 경우, 그래픽 엔진은 16비트 또는 24비트를 사용하는 스케일러 이미지 형식에 맞추기 위해 어드레스가 아닌 Y,Cb,Cr값으로 메모리에 저장한다.

16비트 또는 24비트 그래픽 정보는 휘도 신호 Y와 2개의 색차 신호Cb와 Cr을 모두 포함하여 하나의 픽셀이 되도록 구성되어 있으므로, 그대로 스케일러 메모리에 저장하면 된다.

주 영상 스케일러는 비디오만을 처리하여 윈도우 합성부 뒤에 위치한 OSD를 사용하여 주 화면상에 데이터 방송을 구현하고, 부 영상 스케일러는 그래픽 엔진이 써놓은 그래픽 정보가 있는 프레임 메모리에 비디오를 기록하고, 그래픽 정보와 비디오를 동시에 읽어 더블 윈도우의 부 화면 크기만큼 스케일링하는 방식으로 구현할 수 있다. 이러한 방식은 도 9a 내지 도 9c에서와 같이 디스플레이 크기와 동일한 주 화면과 PIP 크기만큼의 부 화면 구성뿐만 아니라, 더블 윈도우 방식에서도 동일하게 구현할 수 있는 장점이 있다.

데이터 방송은 일반 비디오처럼 초당 60번의 갱신이 이루어지지 않고, 수 초간의 간격을 두고 갱신된다. 따라서, 그래픽 엔진이 다 수개의 그래픽 정보를 프 레임 메모리에 기록하는 것은 시스템의 성능에 영향을 미치지 않는다. 더욱이, 비디오처럼 전체 영역이 모두 바뀌는 것이 아니라, 일부 영역만 갱신되기 때문에 더욱 그래픽 엔진이 메모리를 점유하는 것에 의한 시스템 성능의 저하는 문제되지 않는다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용을 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스케일링 장치 및 방법은 별도의 OSD 장치의 추가나, 별도의 스케일러 IC의 추가없이 서브 영상에서의 그래픽 이미지를 포함하는 데이터 방송을 구현할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

Claims (7)

1. 주 화면에 주 영상과 데이터 방송을 합성하여 출력하고 부 화면에 부 영상을 출력하는 제 1 과정과;

   주/부 전환이 선택되면 부 영상을 주 화면 크기에 맞게 스케일링하여 주 화면에 출력하는 제 2 과정과;

   주 영상과 데이터 방송을 합성된 상태로 메모리에 저장하는 제 3 과정과;

   상기 메모리에 저장된 영상 데이터를 읽어내어, 부 화면 크기에 맞게 스케일링하는 제 4 과정과;

   상기 제 4 과정에 따른 영상 데이터를 부 화면에 출력하는 제 5 과정을 포함하여 이루어지는 데이터 방송 스케일링 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 과정에서의 메모리는 부 스케일러의 프레임 메모리인 것을 특징으로 하는 데이터 방송 스케일링 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 과정에서, 부 영상 스케일러가 대상 영상을 그래픽 정보에서 지시하는 비디오 크기만큼 스케일링하여 상기 부 스케일러 프레임 메모리에 순서대로 적고, 그래픽 엔진이 상기 부 스케일러 프레임 메모리에 데이터 방송을 위한 그래픽 정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 데이터 방송 스케일링 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 5 과정에서 상기 부 화면은 주 화면과 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 방송 스케일링 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 5 과정에서 출력되는 영상은 더블 윈도우 방식에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 데이터 방송 스케일링 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 주 영상 스케일러는 비디오만을 처리하여 윈도우 합성부 뒤에 위치한 OSD를 사용하여 주 화면상에 데이터 방송을 구현하고, 부 영상 스케일러는 그래픽 엔진이 써놓은 그래픽 정보가 있는 프레임 메모리에 비디오를 기록하고, 그래픽 정보와 비디오를 동시에 읽어 더블 윈도우의 부 화면 크기만큼 스케일링하는 것을 특징으로 하는 데이터 방송 스케일링 방법.
7. 영상 정보를 저장하기 위한 스케일러 메모리와;

   상기 스케일러 메모리에 주 영상을 저장하고 읽어들여 그래픽 정보에서 지정한 크기로 스케일링시켜 출력하는 주 스케일러와;

   주영상에서 사용하던 데이터 방송을 위한 그래픽 정보를 스케일러 메모리에 저장하는 그래픽 엔진과;

   부 영상을 그래픽 정보에서 지정한 크기로 스케일링시켜 상기 스케일러 메모리에 저장하고, 상기 스케일러 메모리에 저장된 영상 및 그래픽 정보를 읽어 들여 윈도 우 합성부로 전달하는 부 스케일러를 포함하여 이루어지는 데이터 방송 스케일링 장치.

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