KR100674940B1

KR100674940B1 - 적응적 시공간 다방향 ｙ/ｃ분리를 위한 디지털 영상 신호처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100674940B1
Application number: KR1020050003179A
Authority: KR
Inventors: 박성철; 임경묵; 임형준; 정세웅; 변효진; 박재홍
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2007-01-26
Also published as: US20060197876A1; TW200644649A; CN1805554A; KR20060082607A; TWI319687B; CN1805554B; US7663702B2

Abstract

적응적 시공간 다방향 Y/C 분리를 위한 디지털 영상 신호 처리 장치 및 방법이 개시된다. 상기 디지털 영상 신호 처리 장치에서는, 적응적 3D BPF가 시공간 필터를 바탕으로 영상의 시공간적 국부 특성에 따라, 필드/프레임 기반에서 에지 방향이 수직/수평으로 일정할 경우에 국부적인 콤 필터링/1D BPF 필터링에 의하여 Y/C 분리를 수행하고, 그렇지 않은 일반적인 경우에는 전체 방향의 2D BPF 필터링을 수행하며, 이러한 필터링의 조합은 불연속적으로 선택되지 않고 영상의 시공간적 국부 특성에 따라 연속적 형태로 변한다.

Description

적응적 시공간 다방향 Ｙ/Ｃ분리를 위한 디지털 영상 신호 처리 장치 및 방법{Digital video signal processing apparatus and method for adaptive and temporal and spatial Y/C separation in several directions}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1은 종래의 영상 신호 처리 장치의 블록도를 나타내는 일례이다.

도 2는 종래의 영상 신호 처리 장치의 블록도를 나타내는 다른 예이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 신호 처리 장치의 블록도이다.

도 4는 NTSC 시스템의 색 신호 위상을 나타내는 도면이다.

도 5는 PAL 시스템의 색 신호 위상을 나타내는 도면이다.

도 6은 NTSC 시스템의 시공간 색 신호 위상 변화를 나타내는 도면이다.

도 7은 PAL 시스템의 시공간 색 신호 위상 변화를 나타내는 도면이다.

도 8은 NTSC 시스템의 수평/수직 필터 계수를 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 NTSC 시스템의 수평/수직/시간 필터 계수를 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 NTSC 시스템의 수평/시간 필터 계수를 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 PAL 시스템의 수평/수직 필터 계수를 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 PAL 시스템의 수평/수직/시간 필터 계수를 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 PAL 시스템의 수평/시간 필터 계수를 설명하기 위한 도면이다.

도 14는 필터 계수와 회선 연산되는 공통적인 픽셀 데이터 위상을 나타내는 도면이다.

도 15는 픽셀의 수직 방향 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 16은 픽셀의 수평 방향의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 17은 도 3의 3D BPF의 구체적인 도면이다.

본 발명은 디지털 영상 신호 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 NTSC(National Television System Committee)/PAL(Phase Aalternation By Line) 시스템에서 필드(field)/프레임(frame) 기반의 시공간적(temporal and spatial), 즉, 3차원(3D) 다방향 Y/C(Y:휘도(luminance), C: 색차(chrominance)) 분리를 위한 디지털 영상 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

NTSC/PAL 컬러 TV(Television) 방송 시스템의 디스플레이 장치에서는 Y 신호와 C 신호가 복합된 CVBS(Composite Video Blanking Sync: 복합 비디오) 신호를 처리하는 장치를 구비한다. C 신호는 부반송파(subcarrier) 주파수(F_sc)로 직각 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation)되므로, C 신호의 특성은 부반송파의 주파수 및 위상 특성에 의하여 결정된다. 따라서, 수신단의 디지털 영상 신호 처리 장 치에서는 이러한 C 신호의 특성을 참조하여 Y/C 분리하고, 분리된 신호에 의하여 영상의 디스플레이가 이루어지도록 한다.

도 1은 종래의 영상 신호 처리 장치(100)의 블록도를 나타내는 일례이다. 도 1을 참조하면, 상기 영상 신호 처리 장치(100)는 콤(comb) 필터(110), 1D(dimension)-BPF(Band Pass Filter:1차원 대역 통과 필터)(120), 가중치 결정부(130), 합성기(140) 및 감산기(150)를 포함한다. 상기 콤 필터(110)는 입력 영상 신호를 수직 방향으로 1차원 대역 통과 필터링한다. 상기 1D-BPF(120)는 입력 영상 신호를 수평 방향으로 1차원 대역 통과 필터링한다. 상기 가중치 결정부(130)는 수직/수평 방향의 상관성과 C 신호의 위상 관계 등을 참조하여 상기 콤 필터(110) 출력과 상기 1D-BPF(120) 출력의 가중치를 결정하고, 이에 따라 상기 합성기(140)가 상기 가중치에 의하여 합성된 신호를 C 신호로서 생성한다. 상기 감산기(150)는 입력 CVBS 신호에서 상기 C 신호를 감산하여 Y 신호를 생성한다.

도 2는 종래의 영상 신호 처리 장치(200)의 블록도를 나타내는 다른 예이다. 도 2를 참조하면, 상기 영상 신호 처리 장치(200)는 2D(dimension)-BPF(Band Pass Filter:2차원 대역 통과 필터)(210), 감산기(220) 및 후처리기(230)를 포함한다. 상기 2D-BPF(210)은 변조된 C 성분을 추출하기 위한 2차원 콘볼루션(convolution) 형태로 이루어지고, 상기 추출된 C 신호는 상기 감산기(220)에서 생성되는 Y 신호와 함께 상기 후처리기(230)에서 처리된다. 상기 후처리기(230)는 상기 2D-BPF(210)에서 Y/C 분리가 잘못되었을 경우에 이를 보상하여 보상된 Y/C 신호를 생성한다.

그러나, 종래 Y/C 분리 기술들에서는, 검출된 영상의 에지(edge) 방향에 따라 수직 방향으로 상관성이 많은 경우에 콤 필터링을 기반으로 이루어지고, 수평 방향으로 상관성이 많은 경우에 1D BPF 필터링을 기반으로 이루어진다. 이와 같이, 어느 한쪽의 필터링이 선택되도록 하는 종래 방식에서는 에지 검출 시에 사용되는 임계치(threshold)에 시스템 성능이 크게 의존하게 된다. 즉, 에지 검출의 부정확성으로 필터링 선택이 잘못되면 Y/C 분리가 잘못되거나 불안정할 수 있다. 어느 한쪽의 필터링을 선택하지 않고 이들의 결과를 합성하는 종래 Y/C 기술들에서는 상기 문제점이 어느 정도 해결될 수 있으나, 수평 혹은 수직방향의 1차원 필터링에 기반을 두므로 에지의 방향이 일정치 않은 경우에 근본적으로 아티팩트(artifact)를 수반하게 된다.

다시 말하여, 일반적인 영상에서 에지의 방향이 일정치가 않은 경우, 불연속적으로 선택되는 콤 필터링 또는 1D-BPF 필터링만에 의하여 Y/C 분리가 제대로 이루어지지 않는 경우에, 디스플레이 영상에 크로스-루마(cross-luma)와 크로스-컬러(cross-color)가 나타날 수 있다는 문제점이 있다. 참고적으로, 크로스-루마는 분리된 Y 신호에 C 성분이 잔존하여 발생하는 점 모양의 아티팩트이고, 크로스-컬러는 분리된 C 신호에 Y 성분이 잔존하여 발생하는 무지개 색 패턴의 아티팩트이다.

이와 같은 공간(spatial) 필터링 방식을 개선하기 위하여, 종래의 영상 신호 처리 장치에는 시공간(temporal and spatial) 필터링을 이용하는 방식이 있다. 시공간 필터를 이용하는 방식에서는 현재 처리되는 픽셀 데이터를 위하여 한 필드(field) 전후 또는 한 프레임(frame) 전후의 픽셀 데이터들의 상관성을 이용한다. 이와 같은 시공간 필터링 방식에서는 필드 또는 프레임 전후의 데이터를 저장하기 위한 메모리가 요구된다. 시공간 필터의 구현 비용은 공간 필터의 구현 비용보다 비싸지만, 최근 들어, 고화질의 영상이 요구되는 경우에 시공간 필터링 방식이 자주 사용된다.

하지만, CVBS 신호의 프레임내/프레임간 상관 관계에 따라 공간/시공간 필터를 불연속적으로 선택하는 종래 Y/C 분리 기술들에서는, 상관 관계의 측정 결과에 오류가 있을 경우 인위적으로 크로스-루마와 크로스-컬러와 같은 아티팩트를 수반하며, 기본적으로 상술한 2차원 공간 Y/C 분리 기술의 한계를 가지고 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, NTSC/PAL 시스템 겸용으로CVBS 신호의 Y/C 분리에 적합한 스펙트럼 특성을 가지는 시공간 필터를 바탕으로 필드/프레임 기반에서 CVBS 신호의 시공간 특성에 따라 적응적이고 연속적인 형태로 다방향 Y/C 분리하는 디지털 영상 신호 처리 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, NTSC/PAL 시스템 CVBS 신호의 시공간 특성에 따라 필드/프레임 기반에서 적응적이고 연속적인 형태로 다방향 Y/C 분리하는 영상 신호 처리 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 신호 처리 장치는, 메모리, 가중치 결정부, 필터, 합성기 및 감산부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 메모리는 입력 영상 신호의 다수 필드에 해당하는 디지털 데이터를 저장 한다. 상기 가중치 결정부는 상기 다수 필드 데이터를 이용하여 평면 계수들 다수개 및 합성 계수들을 생성한다. 상기 필터는 상기 평면 계수들을 기반으로 구성된 필터 마스크들과 입력 영상 신호의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제1 C 신호, 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 생성한다. 상기 합성기는 상기 합성 계수들에 따라 상기 제1 C 신호, 상기 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 합성하여 그 결과를 상기 입력 영상 신호의 C 신호로서 생성한다. 상기 감산부는 현재 처리될 픽셀의 입력 영상 신호에서 상기 합성기에서 생성된 C 신호를 감산하여 그 결과를 Y 신호로서 생성한다. 상기 필터는 상기 입력 영상 신호의 시공간적 국부 특성에 따라 적응적으로 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 BPF 필터링 및 2D BPF 필터링을 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 한다. 상기 필터는 적어도 5 필드 데이터를 참조하여, 수직 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수평 BPF 필터링, 및 양 방향으로 상관성이 높거나 낮은 국부적인 특성에서는 2D BPF 필터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 신호 처리 방법은, 입력 영상 신호의 다수 필드에 해당하는 디지털 데이터를 저장하는 단계; 상기 다수 필드 데이터를 이용하여 평면 계수들 다수개 및 합성 계수들을 생성하는 단계; 상기 평면 계수들을 기반으로 구성된 필터 마스크들과 입력 영상 신호의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제1 C 신호, 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 생성하는 단계; 및 상기 합성 계수들에 따라 상기 제1 C 신호, 상기 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 합성하여 그 결과를 상기 입력 영상 신호의 C 신호로서 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 따른 영상 신호 처리 장치(300)의 블록도가 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 상기 영상 신호 처리 장치(300)는 메모리(310), 가중치 결정부(320), 3D BPF(3-Dimension Band Pass Filter)(330), 합성기(340) 및 감산부(350)를 구비한다.

상기 영상 신호 처리 장치(300)는 NTSC 시스템 및 PAL 시스템에 겸용으로 사용될 수 있고, 디지털 CVBS(Composite Video Banking Sync: 복합 비디오) 신호를 입력 영상 신호로서 수신하여 Y 신호와 C 신호를 분리한다. 상기 입력 영상 신호는 아날로그 CVBS 신호의 액티브 비디오 영역이 소정 주파수(4F_sc)로 샘플링되어 디지털로 변환된 신호일 수 있다.

NTSC 시스템의 입력 영상 신호 CVBS(t)는 [수학식 1]과 같이 표시될 수 있다. [수학식 1]에서 U 및 V는 C 성분들이고, f_sc는 부반송파 주파수, t는 시간이다. 이에 따라, NTSC 시스템에서 4f_sc로 샘플링된 픽셀들의 색 신호 위상은 도 4와 같이 나타난다. 즉, 픽셀 신호들은 각 수평 스캔(scan) 라인에서 Y+U, Y+V, Y-U, Y-V,...형태로 반복되고, 도 4에는 색 신호 성분들의 위상 관계만 도시되어 있다. 도 4와 같이, NTSC 시스템에서는 이웃 수평 스캔 라인에 대하여 수직 방향으로 색 신호 위상이 180도씩 바뀐다.

[수학식 1]

CVBS(t) = Y + U*sin2πf_sct + V*cos2πf_sct

도 4와 같은 NTSC 시스템의 입력 영상 신호 CVBS(t)는 시공간적으로는 도 6과 같이 나타난다. 즉, 도 6을 참조하면, 현재 처리될 중심 픽셀 신호 (i,j,t)의 C 신호 성분의 위상이 +U일 때, 시공간적으로 한쪽 대각 방향의 픽셀 신호들, 즉, 현재 처리되는 필드(field)의 픽셀 신호 (i,j,t), 다음 필드의 픽셀 신호 (i-1,j,t+1), 및 이전 필드의 픽셀 신호 (i,j,t-1) 등은 서로 같은 +U 위상을 가진다. 다른 한편, 시공간적으로 다른쪽 대각 방향의 픽셀 신호들, 즉, 다음 필드의 픽셀 신호 (i,j,t+1), 및 이전 필드의 픽셀 신호 (i-1,j,t-1) 등은 중심 픽셀 신호(i,j,t)의 C 신호 성분의 위상과 반전되는 -U 위상을 가진다. NTSC/PAL 시스템에서, 한 프레임은 2개의 필드, 즉, 홀수(odd) 필드 및 짝수(even) 필드로 이루어진다.

PAL 시스템의 입력 영상 신호 CVBS(t)는 [수학식 2]와 같이 표시될 수 있다. [수학식 2]에서 U 및 V는 C 성분들이고, f_sc는 부반송파 주파수, t는 시간이다. [수 학식 2]에서 V 성분은 필드(field) 마다 + 또는 -로 바뀐다. 이에 따라, PAL 시스템에서 픽셀들의 색 신호 위상은 도 5와 같이 나타난다. 즉, 픽셀 신호들은 각 수평 스캔(scan) 라인에서 Y+U, Y+V, Y-U, Y-V,...또는 Y+U, Y-V, Y-U, Y+V,... 형태로 반복되고, 두 수평 스캔 라인 간격을 두고 수직 방향으로 색 신호 위상이 180도씩 바뀐다.

[수학식 2]

CVBS(t) = Y + U*sin2πf_sct ± V*cos2πf_sct

도 5와 같은 PAL 시스템의 입력 영상 신호 CVBS(t)는 시공간적으로는 도 7과 같이 나타난다. 즉, 도 7을 참조하면, 현재 처리될 중심 픽셀 신호 (i,j,t)의 C 신호 성분의 위상이 +U일 때, 시공간적으로 대각 방향의 픽셀 신호들, 즉, 다음 필드의 픽셀 신호 (i-1,j,t+1), 및 이전 필드의 픽셀 신호 (i,j,t-1) 등은 현재 처리되는 필드(field)의 픽셀 신호 (i,j,t)와 서로 반대의 위상을 가진다. 한 프레임 후(두 필드 후) 필드의 픽셀 신호 (i+1,j,t+2), 및 한 프레임 전(두 필드 전) 필드의 픽셀 신호 (i,j,t-2) 등도 현재 처리되는 필드(field)의 픽셀 신호 (i,j,t)와 서로 반대의 위상을 가진다. 또한, 두 수평 스캔 라인 간격을 둔 수직 방향의 픽셀 신호들, 즉, 같은 필드의 픽셀 신호 (i-2,j,t) 및 (i+2,j,t) 등은 현재 처리되는 필드(field)의 픽셀 신호 (i,j,t)와 같은 위상을 가진다.

상기 영상 신호 처리 장치(300)에서 분리된 Y 신호와 C 신호(U 및 V 신호)는 후속 회로에서 요구되는 포맷으로 변환되어 저장 혹은 디스플레이 장치로 전송된 다. 예를 들어, 삼색 신호, 즉, R(Red), G(Green), B(Blue) 신호로 보간되어 LCD(Liquid Crystal Display)를 통하여 디스플레이될 수 있다.

상기 영상 신호 처리 장치(300)는 시공간적으로 콤 필터링 또는 1D BPF 필터링이 불연속적으로 이루어지는 것이 아니라, 상기 입력 영상 신호(CVBS)의 시공간적 국부 특성(local characteristic)에 따라 적응적으로 동작한다.

이를 위하여, 상기 메모리(310)는 상기 입력 영상 신호(CVBS)의 다수 필드(field)에 해당하는 디지털 데이터를 저장한다. 상기 메모리(310)에는 한 프레임 데이터를 저장하는 다수의 프레임 메모리들(312, 313)이 포함된다. 상기 프레임 메모리들(312, 313)은 2개인 것을 예를 들었으나, 필터링에 필요한 만큼 다른 메모리를 더 포함할 수 있다.

상기 메모리(310)에 저장된 다수 필드 데이터와 현재 입력되는 영상 데이터는 상기 가중치 결정부(320)로 출력된다. 상기 가중치 결정부(320)는 상기 다수 필드 데이터를 이용하여 상기 3D BPF(330)에서의 필터링에 이용될 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr) 3개 및 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)을 생성한다. 상기 제어 신호(NPC)가 논리 하이(high) 상태이면, 도 4와 같은 색 신호 위상 관계를 가지는 NTSC 시스템에 적용을 위하여 해당 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr) 3개 및 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)이 생성되고, 상기 제어 신호(NPC)가 논리 로우(low) 상태이면, 도 5와 같은 색 신호 위상 관계를 가지는 PAL 시스템에 적용을 위하여 해당 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr) 3개 및 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)이 생성된다. 즉, NTSC/PAL 시스템에 대하여 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr) 3개 및 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)이 생성되지 만, 이들을 생성하기 위하여 참조되는 데이터만 다르다.

이에 따라, 상기 3D BPF(330)는 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr) 3개 및 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)을 이용하여 상기 입력 영상 신호의 제1 C 신호(C_v), 제2 C 신호(C_tv) 및 제3 C 신호(C_t)를 생성한다. 상기 3D BPF(330)는 상기 제어 신호(NPC)에 따라 필터 마스크와 회선(convolution) 연산될 다수 필드의 해당 데이터 윈도우(BEFRM, BEFID, PRFID, AFFID, AFFRM)를 이용한다.

상기 합성기(340)는 상기 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)에 따라 상기 제1 C 신호(C_v), 상기 제2 C 신호(C_tv) 및 제3 C 신호(C_t)를 합성하여 그 결과를 상기 입력 영상 신호의 C 신호로서 생성한다.

상기 감산부(350)는 현재 처리되는 픽셀의 영상 신호(CVBS)에서 상기 합성기(340)에서 생성된 C 신호(U 또는 V 신호)를 감산하여 Y 신호를 생성한다. 예를 들어, 현재 픽셀의 영상 신호(CVBS) Y+U에서, C 신호로 생성된 U가 감산되면, Y 신호가 생성된다.

한편, 상기 3D BPF(330)는 NTSC/PAL 시스템에서, 시공간적 국부 특성에 따라 적응적으로 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 BPF 필터링 및 2D BPF 필터링을 연속적으로 수행한다. 즉, 상기 3D BPF(330)는 적어도 5 필드 데이터를 참조하고, 참조되는 데이터 각각과 회선(convolution) 연산을 위한 필터 마스크들을 이용하여 필터링하고, 각 평면에서 수직 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수평 BPF 필터링, 및 양 방향으로 상관성이 높거나 낮은 국부적인 특성에서는 2D BPF 필터링을 수행한다.

상기 3D BPF(330)에는 필터 마스크들, 즉, 상기 평면 계수들 (Wu, Wd, Wl, Wr) 3개의 조합으로 구성된 다수의 계수 마스크들이 이용된다.

NTSC 및 PAL 시스템에서, 상기 필터 마스크들은 제1 계수 마스크 h_v(i,j), 제2 계수 마스크 h_tv(i,j) 및 제3 계수 마스크 h_t(i,j)로서 이루어지고, 상기 각각의 계수 마스크들 h_v(i,j),h_tv(i,j) h_t(i,j)에 대응하는 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr) 3가지가 이용된다. 상기 각각의 계수 마스크들에 대응하는 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr) 3 가지는 서로 다른 데이터들이 참조되어 생성된다.

상기 3D BPF(330)에서 생성되는 제1 C 신호 C_v(i,j), 제2 C 신호 C_tv(i,j), 제3 C 신호 C_t(i,j)는 [수학식 3]과 같이 표현된다. 즉, 상기 3D BPF(330)는 제1 계수 마스크 h_v(i,j)와 상기 메모리(310)에 저장된 다수 필드 데이터의 해당 데이터 윈도우 CVBS_v(i,j)를 2차원 회선 연산한 결과를 상기 입력 영상 신호의 제1 C 신호 C_v(i,j,t)로서 생성한다. 또한, 상기 3D BPF(330)는 제2 계수 마스크 h_tv(i,j)와 상기 메모리(310)에 저장된 다수 필드 데이터의 해당 데이터 윈도우 CVBS_tv(i,j)를 2차원 회선 연산한 결과를 상기 입력 영상 신호의 제2 C 신호 C_tv(i,j)로서 생성한다. 그리고, 상기 3D BPF(330)는 제3 계수 마스크 h_t(i,j)와 상기 메모리(310)에 저 장된 다수 필드 데이터의 해당 데이터 윈도우 CVBS_t(i,j)를 2차원 회선 연산한 결과를 상기 입력 영상 신호의 제3 C 신호 C_t(i,j)로서 생성한다.

상기 제1 C 신호 C_v(i,j), 상기 제2 C 신호 C_tv(i,j)및 제3 C 신호 C_t(i,j)는 상기 합성기(340)에서 합성되고, 상기 입력 영상 신호의 C 신호가 생성된다. 상기 감산부(350)에서 출력되는 Y 신호 Y(i,j)는 [수학식 4]와 같이, 현재 처리되는 픽셀의 영상 신호(CVBS)에서 상기 합성기(340)에서 생성된 C 신호(U 또는 V 신호) C(i,j)가 감산된 값이다.

[수학식 3]

[수학식 4]

NTSC 및 PAL 방식에서, 제1 계수 마스크 h_v(i,j), 제2 계수 마스크 h_tv(i,j) 및 제3 계수 마스크 h_t(i,j)는 모두 [수학식 5]와 같이 3×5 매트릭스(matrix)로 표현된다. NTSC 및 PAL 시스템에 대하여 [수학식 5]의 같은 필터 마스크가 사용되고, 다만 회선 연산에 참조되는 데이터만 서로 다를 뿐이다.

[수학식 5]에서 계수 N은 모든 계수들의 절대치들의 합이 1이 되도록 정규화 (normalization) 시킬 때의 값으로 정해 질 수 있다. 이때, 상기 3D BPF(330)의 회선 연산 [수학식 3]에 이용되는 데이터 윈도우 CVBS(i,j)는, [수학식 5]의 마스크에 대응되는 3×5 매트릭스의 데이터이다.

특히, [수학식 5]에서 0이 아닌 계수로 이루어진 원소들에 대응하는 픽셀 데이터들이 [수학식 3]의 회선 연산에 이용된다.

먼저, NTSC 시스템에서, 제1 계수 마스크 h_v(i,j), 제2 계수 마스크 h_tv(i,j) 및 제3 계수 마스크 h_t(i,j)와 이에 대응되어 있는 CVBS 데이터 윈도우를 설명한다. NTSC 시스템에서, [수학식 5]의 매트릭스로 이루어지는 제1 계수 마스크 h_v(i,j)는, 도 8의 810, 820 및 830으로 이루어지는 데이터 CVBS_v(i,j)에 적용된다. 즉, 제1 계수 마스크 h_v(i,j)는 [수학식 3]과 같이 수평 및 수직 방향의 CVBS 데이터 CVBS_v(i,j)와 회선 연산된다. 도 8과 같이, 810, 820 및 830으로 이루어지는 데이터 CVBS_v(i,j)는 현재 처리될 필드의 적어도 3개의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID)를 포함하는 데이터 평면에 속한다.

또한, [수학식 5]의 매트릭스로 이루어지는 제2 계수 마스크 h_tv(i,j)는, 도 9의 910, 920 및 930으로 이루어지는 데이터 CVBS_tv(i,j)에 적용된다. 즉, 제2 계수 마스크 h_tv(i,j)는 [수학식 3]과 같이 수평, 수직 및 대각 방향의 CVBS 데이터 CVBS_tv(i,j)와 회선 연산된다. 도 9와 같이, 910, 920 및 930으로 이루어지는 데이 터 CVBS_tv(i,j)는 적어도 이전 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(BEFID), 현재 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID) 및 이후 필드 각각의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(AFFID)를 포함하는 데이터 평면에 속한다.

그리고, [수학식 5]의 매트릭스로 이루어지는 제3 계수 마스크 h_t(i,j)는, 도 10의 1010, 1020 및 1030으로 이루어지는 데이터 CVBS_t(i,j)에 적용된다. 즉, 제3 계수 마스크 h_t(i,j)는 [수학식 3]과 같이 수평 및 시간 방향의 CVBS 데이터 CVBS_t(i,j)와 회선 연산된다. 도 10과 같이, 1010, 1020 및 1030으로 이루어지는 데이터 CVBS_t(i,j)는 적어도 두 필드(한 프레임) 전의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(BEFRM), 현재 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID) 및 두 필드(한 프레임) 후 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(AFFRM)를 포함하는 데이터 평면에 속한다.

이때, 제1 계수 마스크 h_v(i,j), 제2 계수 마스크 h_tv(i,j) 및 제3 계수 마스크 h_t(i,j) 각각에 회선 연산되는 도 8, 도 9 및 도 10 각각의 CVBS 데이터 윈도우들은, 도 14와 같이 해당 다수 라인 데이터들이 각 라인에서 공통적인 위상 관계를 가짐을 알 수 있다. 따라서, [수학식 5]로 이루어지는 각 계수 마스크들 h_v(i,j),h_tv(i,j),h_t(i,j)은 같은 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr)로 표시되는 똑같은 형태를 가진다. 다만, 각 계수 마스크의 원소들을 구하기 위하여, Wu, Wd, Wl, Wr의 계산에 참조되는 픽셀 데이터는 도 8, 도 9 및 도 10과 같이 서로 다른 데이터 평면에 존재한다.

여기서, [수학식 5]에서 0이 아닌 계수로 이루어진 원소들에 대응하는 각 필드의 데이터, 즉, 도 14와 같은 공통 위상 데이터 윈도우에서, 중심 픽셀(1410)과 C 성분 위상이 반전된 수직 및 수평 방향의 데이터들(1420~1450) 및 중심 픽셀(1410)과 C 성분 위상이 같은 대각 방향의 데이터들(1460~1480)이 [수학식 3]의 회선 연산에 이용된다.

[수학식 5]

한편, PAL 시스템에서도 NTSC 시스템과 같이, [수학식 5]로 이루어지는 제1 계수 마스크 h_v(i,j), 제2 계수 마스크 h_tv(i,j) 및 제3 계수 마스크 h_t(i,j)에 의하여 [수학식 3]의 회선 연산이 이루어진다. PAL 시스템에서, [수학식 5]의 매트릭스로 이루어지는 제1 계수 마스크 h_v(i,j)는, 도 11의 1110, 1120 및 1130으로 이루어지는 데이터 CVBS_v(i,j)에 적용된다. 제1 계수 마스크 h_v(i,j)는 [수학식 3]과 같이 수평 및 수직 방향의 CVBS 데이터 CVBS_v(i,j)와 회선 연산된다. 도 11과 같이, 1110, 1120 및 1130으로 이루어지는 데이터 CVBS_v(i,j)는 현재 처리될 필드의 적어 도 3개의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID)를 포함하는 데이터 평면에 속한다.

또한, [수학식 5]의 매트릭스로 이루어지는 제2 계수 마스크 h_tv(i,j)는, 도 12의 1210, 1220 및 1230으로 이루어지는 데이터 CVBS_tv(i,j)에 적용된다. 즉, 제2 계수 마스크 h_tv(i,j)는 [수학식 3]과 같이 수평, 수직 및 대각 방향의 CVBS 데이터 CVBS_tv(i,j)와 회선 연산된다. 도 12와 같이, 1210, 1220 및 1230으로 이루어지는 데이터 CVBS_tv(i,j)는 적어도 이전 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(BEFID), 현재 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID) 및 이후 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(AFFID)를 포함하는 데이터 평면에 속한다.

그리고, [수학식 5]의 매트릭스로 이루어지는 제3 계수 마스크 h_t(i,j)는, 도 13의 1310, 1320 및 1330으로 이루어지는 데이터 CVBS_t(i,j)에 적용된다. 즉, 제3 계수 마스크 h_t(i,j)는 [수학식 3]과 같이 수평 및 시간 방향의 CVBS 데이터 CVBS_t(i,j)와 회선 연산된다. 도 13과 같이, 1310, 1320 및 1330으로 이루어지는 데이터 CVBS_t(i,j)는 적어도 두 필드 전의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(BEFRM), 현재 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID) 및 두 필드 후 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(AFFRM)를 포함하는 데이터 평면에 속한다.

PAL 시스템에서도, 제1 계수 마스크 h_v(i,j), 제2 계수 마스크 h_tv(i,j) 및 제3 계수 마스크 h_t(i,j) 각각에 회선 연산되는 도 11, 도 12 및 도 13 각각의 CVBS 데이터 윈도우들은, 도 14와 같이 해당 다수 라인 데이터들이 각 라인에서 공통적인 위상을 가짐을 알 수 있다. 따라서, [수학식 5]로 이루어지는 각 계수 마스크들 h_v(i,j),h_tv(i,j),h_t(i,j)은 같은 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr)로 표시되는 똑같은 형태가 이용된다. 다만, 각 계수 마스크의 원소들을 구하기 위하여, Wu, Wd, Wl, Wr의 계산에 참조되는 픽셀 데이터는 도 11, 도 12 및 도 13과 같이 서로 다른 데이터 평면에 존재한다.

PAL 시스템에서도, [수학식 5]에서 0이 아닌 계수로 이루어진 원소들에 대응하는 각 필드의 데이터, 즉, 도 14와 같은 공통 위상 데이터 윈도우에서, 중심 픽셀(1410)과 C 성분 위상이 반전된 수직 및 수평 방향의 데이터들(1420~1450) 및 중심 픽셀(1410)과 C 성분 위상이 같은 대각 방향의 데이터들(1460~1480)이 [수학식 3]의 회선 연산에 이용된다.

한편, [수학식 5]에서 Wu, Wd, Wl, Wr은 중심 픽셀(1410)과 위상이 반전된 픽셀들(1420~1450)에 적용되는 가중치들로서 각 방향으로의 영상의 국부 특성에 따라 각각 -0.5 ~ 0 사이의 값을 가진다. 이에 따라 위상이 같은 대각 방향의 픽셀들(1460~1480)에 적용되는 가중치들 WuWl, WdWl, WuWr, WdWr은 국부적인 특성에 따라 0 ~ 0.25 사이의 값을 가진다.

다시 말하여, Wu는 NTSC/PAL 시스템에서 반전 위상 픽셀(1420)에 적용되고, Wd는 반전 위상 픽셀(1420)에 적용되는 가중치이다. 그리고, Wl 및 Wr 각각은 반전 위상 픽셀 1440 및 1450에 적용되는 가중치이다.

상기 [수학식 5]에 사용되는 상기 각 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr)은, [수학식 6]을 만족하도록 정해진다. [수학식 6]에서, VARv는 입력 영상 신호의 수직 방향 변화율, VARh는 수평 방향 변화율, VARu는 위(top) 방향 변화율, VARd는 아래(bottom) 방향 변화율, VARl은 좌방향 변화율, 및 VARr은 우방향 변화율이다.

[수학식 6]

[수학식 6]을 좀더 구체적으로 표현하기 위하여 [수학식 7]과 같은 값들이 제안된다. [수학식 7]에서, Difv는 입력 영상 신호의 수직 방향 차이 절대치, Difh는 수평 방향 차이 절대치, Difu는 위 방향 차이 절대치, Difd는 아래 방향 차이 절대치, Difl은 좌방향 차이 절대치, 및 Difr은 우방향 차이 절대치이다. 예를 들어, 도 15를 참조하면, 현재 처리되는 중심 (i, j) 픽셀에 대하여, Difv = du + dd + dv, Difu = du, Difd = dd이다. 도 16을 참조하면, Difh = dl + dr + dh, Difl = dl, Difr = dr이다. 여기서, du는 도 15의 공통된 평면에서 (i, j) 및 (i-2, j) 픽셀 데이터 간의 차이 절대치, dd는 도 15의 공통된 평면에서 (i, j) 및 (i+2, j) 픽셀 데이터 간의 차이 절대치, dv는 도 15의 공통된 평면에서 (i-1, j) 및 (i+1, j) 픽셀 데이터 간의 차이 절대치이다. 또한, dl은 도 16의 공통된 평면에서 (i, j) 및 (i, j-4) 픽셀 데이터 간의 차이 절대치, dr은 도 16의 공통된 평면에서 (i, j) 및 (i, j+4) 픽셀 데이터 간의 차이 절대치, dh는 도 16의 공통된 평면에서 (i, j-2) 및 (i, j+2) 픽셀 데이터 간의 차이 절대치이다.

[수학식 7]

[수학식 7]에서, 서로 위상이 같은 픽셀 데이터 간의 차이 절대치들이 이용됨을 알 수 있고, 특히, 이러한 차이 절대치 계산을 위하여 5개의 수평 스캔 라인 데이터들이 참조됨을 알 수 있다. 도 6 내지 도 14의 데이터 평면에서, 각 계수 마스크에 회선 연산되는 3개의 수평 스캔 라인 데이터들을 도시하였으나, [수학식 7]의 계산을 위하여 각 평면에서 필요한 방향으로의 2개 수평 스캔 라인 데이터들이 더 참조 될 수 있다. 이외에도, 동위상을 가지는 픽셀 데이터들 간의 다양한 조합으로 수평/수직/좌/우 방향의 변화율을 대표하도록 정해질 수 있다.

결국, Wu는 중심 픽셀 (i ,j)에 대하여, 수직 방향 및 위 방향으로의 상관성 에 비례하도록 정해진다. Wd는 수직 방향 및 아래 방향으로의 상관성에 비례하도록 정해진다. Wl은 수평 방향 및 좌 방향으로의 상관성에 비례하도록 정해진다. Wr은 수평 방향 및 우 방향으로의 상관성에 비례하도록 정해진다.

이와 같이 정해지는 각 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr)을 이용하여, 상기 3D BPF(330)는 [수학식 3]에 따른 회선 연산을 통한 필터링을 수행함으로써, NTSC 시스템이든 PAL 시스템이든 상관없이, 입력 영상 신호의 국부적인 특성에 따라 적응적으로 콤 필터링, 1D BPF 필터링, 및 2D BPF 필터링을 연속적으로 수행한다. 예를 들어, 도 6 내지 도 13의 각 평면에서 에지 방향이 수직으로 일정한 경우, 즉, 수직 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는, Wr 및 Wl은 0에 가까워지고 |Wu| 및 |Wd|는 커져서, 수직 방향의 픽셀들(도 14의 1410~1430)에 대하여 콤 필터링이 이루어진다. 또한, 에지 방향이 수평으로 일정한 경우, 즉, 수평 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는, Wu 및 Wd는 0에 가까워지고 |Wl| 및 |Wr|는 커져서, 수평 방향의 픽셀들(도 14의 1410, 1440, 1450)에 대하여 1D BPF 필터링이 이루어진다. 그리고, 수평 및 수직 양쪽 방향으로 상관성이 높거나 낮은 일반적인 국부적인 특성에서는, 전방향의 Wu, Wd, Wl, 및 Wr 모두가 작용되어 2D BPF 필터링이 이루어진다.

도 3의 3D BPF(330)의 구체적인 블록도가 도 17에 도시되어 있다. 도 17을 참조하면, 상기 3D BPF(330)는 수평/수직 필터(331), 수평/수직/시간 필터(332) 및 수평/시간 필터(333)를 포함한다. 상기 3D BPF(330)는 제어 신호(NPC)에 따라, NTSC 또는 PAL 시스템 동작을 수행한다.

예를 들어, 상기 제어 신호(NPC)가 논리 하이 상태이면, NTSC 시스템 동작이 지시되고, 이 때에는 상기 3D BPF(330)에서 도 8, 도 9 및 도 10의 각 평면의 5 필드의 해당 데이터 윈도우(PRFID, BEFID, AFFID, BEFRM, AFFRM)가 이용된다. NTSC 시스템에서, PRFID는 도 8 평면의 현재 필드의 3 수평 스캔 라인의 데이터 810, 820, 830에 해당하고, BEFID는 도 9 평면에서 이전 필드의 910, AFFID는 도 9 평면에서 이후 필드의 930에 해당한다. 또한, BEFRM은 도 10 평면에서 두 필드 이전의 1010, AFFRM은 도 10 평면에서 두 필드 이후의 1030에 해당한다. 도 9 및 도 10 평면의 920 및 1020은 도 8 평면의 820과 같다.

또한, 상기 제어 신호(NPC)가 논리 로우 상태이면, PAL 시스템 동작이 지시되고, 이 때에는 도 11, 도 12 및 도 13의 각 평면의 5 필드의 해당 데이터 윈도우(PRFID, BEFID, AFFID, BEFRM, AFFRM)가 이용된다. 마찬가지로, PAL 시스템에서, PRFID는 도 11 평면의 현재 필드의 3 수평 스캔 라인의 데이터 1110, 1120, 1130에 해당하고, BEFID는 도 12 평면에서 이전 필드의 1210, AFFID는 도 12 평면에서 이후 필드의 1230에 해당한다. 또한, BEFRM은 도 13 평면에서 두 필드 이전의 1310, AFFRM은 도 13 평면에서 두 필드 이후의 1330에 해당한다. 도 12 및 도 13 평면의 1220 및 1320은 도 11 평면의 1020과 같다.

NTSC/PAL 시스템에서, 상기 수평/수직 필터(331)는 제1 계수 마스크 h_v(i,j)와 도 8(/도 11) 평면의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제1 C 신호 C_v(i,j)를 생성한다. 상기 수평/수직 필터(331)에서 참조되는 해당 데이터 윈도우는 현재 처 리될 필드의 적어도 3개의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID)이다. 상기 제1 계수 마스크 h_v(i,j)는, 위에서 기술한 바와 같이, 도 8(/도 11) 평면의 데이터들 810(/1110), 820(1120), 830(/1130)이 참조되어 [수학식 7]과 같이 계산된 해당 평면 계수들 Wu, Wd, Wl, Wr의 조합으로 구성된다.

상기 수평/수직/시간 필터(332)는 제2 계수 마스크 h_tv(i,j)와 도 9(/도 12) 평면의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제2 C 신호 C_tv(i,j)를 생성한다. 상기 수평/수직/시간 필터(332)에서 참조되는 해당 데이터 윈도우는, 이전 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(BEFID), 현재 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID) 및 이후 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(AFFID)이다. 상기 제2 계수 마스크 h_tv(i,j)는, 위에서 기술한 바와 같이, 도 9(/도 12) 평면의 데이터들 910(/1210), 920(1220), 930(/1230)이 참조되어 [수학식 7]과 같이 계산된 해당 평면 계수들 Wu, Wd, Wl, Wr의 조합으로 구성된다.

상기 수평/시간 필터(333)는 제3 계수 마스크 h_v(i,j)와 도 10(/도 13) 평면의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제3 C 신호 C_t(i,j)를 생성한다. 상기 수평/시간 필터(333)d에서 참조되는 해당 데이터 윈도우는, 두 필드 전의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(BEFRM), 현재 필드의 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(PRFID) 및 두 필드 후 수평 스캔 라인 디지털 데이터 윈도우(AFFRM)이다. 상기 제3 계수 마스크 h_t(i,j)는, 위에서 기술한 바와 같이, 도 10(/도 13) 평면의 데이 터들 1010(/1310), 1020(1320), 1030(/1330)이 참조되어 [수학식 7]과 같이 계산된 해당 평면 계수들 Wu, Wd, Wl, Wr의 조합으로 구성된다.

이에 따라, 도 3에서, 상기 합성기(340)는 상기 3D BPF(330)에서 생성되는 제1 C 신호 C_v(i,j), 제2 C 신호 C_tv(i,j) 및 제3 C 신호 C_t(i,j)를 합성하여 상기 입력 영상 신호의 C 신호를 생성한다. 상기 합성기(340)는 [수학식 8]과 같이, 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)에 따라 상기 제1 C 신호 C_v(i,j), 상기 제2 C 신호 C_tv(i,j)및 제3 C 신호 C_t(i,j)를 합성한다.

[수학식 8]

[수학식 8]에서, 상기 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)은 도 8 내지 도 10(또는 도 11 내지 도 13)의 각 평면에서의 수직 방향의 변화량에 반비례하는 가중치 계수들이다. 즉, 상기 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)은 3개 평면에서 분리된 C 신호들 C_v(i,j), C_tv(i,j) 및 C_t(i,j) 각각의 신뢰도를 나타내는 가중치 계수로서 다른 평면의 수직 변화량보다 해당 평면의 수직 변화량이 상대적으로 작으면 큰 값을 가지도록 설정 될 수 있다.

예를 들어, 상기 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)은 [수학식 9]와 같이 제안된다. [수학식 9]에서, Dif(v), Dif(tv), Dif(t)는 도 8 내지 도 10(또는 도 11 내지 도 13) 각 평면에서 수직 방향으로의 차이를 나타내는 값으로써, [수학식 7]의 Difv와 같다. 즉, NTSC 시스템에서, 도 8 평면에 대하여, [수학식 7]의 Difv는 [수학식 9]의 Dif(v)와 같고, 도 9 평면에 대하여, [수학식 7]의 Difv는 [수학식 9]의 Dif(tv)와 같고, 도 10 평면에 대하여, [수학식 7]의 Difv는 [수학식 9]의 Dif(t)와 같다. 또한, PAL 시스템에서, 도 11 평면에 대하여, [수학식 7]의 Difv는 [수학식 9]의 Dif(v)와 같고, 도 12 평면에 대하여, [수학식 7]의 Difv는 [수학식 9]의 Dif(tv)와 같고, 도 13 평면에 대하여, [수학식 7]의 Difv는 [수학식 9]의 Dif(t)와 같다.

[수학식 9]

이와 같이, [수학식 8]에서, 다른 평면들에서의 수직 변화량보다 해당 평면의 수직 변화량이 상대적으로 작으면 큰 값을 가지도록 설정되는 상기 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)에 따라, 시공간 영역에서 가장 상관 관계가 많은 바람직한 방향으로 Y/C 분리가 수행됨을 알 수 있다. 또한, 각 필터(331~333)에서 분리된 C 신호들 C_v(i,j), C_tv(i,j) 및 C_t(i,j)은 각 평면에서 현재 처리되는 픽셀과 상관성이 높은 픽셀 데이터들만이 이용되어 계산되므로, 최종 분리된 C 신호에서 발생하는 아티팩트가 최소화된다.

즉, [수학식 8] 및 [수학식 9]에 따라, 도 9(/도 12) 및 도 10(/도 13) 평면 의 수직 방향의 변화율이 도 8(/도 11) 평면의 수직 방향의 변화율보다 상대적으로 크면, 제1 C 신호 C_v(i,j)에 상대적으로 많은 가중치가 가해진다. 또한, 도 8(/도 11) 및 도 10(/도 13) 평면의 수직 방향의 변화율이 도 9(/도 12) 평면의 수직 방향의 변화율보다 상대적으로 크면, 제2 C 신호 C_tv(i,j)에 상대적으로 많은 가중치가 가해진다. 그리고, 도 8(/도 11) 및 도 9(/도 12) 평면의 수직 방향의 변화율이 도 10(/도 13) 평면의 수직 방향의 변화율보다 상대적으로 크면, 제3 C 신호 C_t(i,j)에 상대적으로 많은 가중치가 가해진다.

상기 감산부(350)는 [수학식 4]과 같이 현재 처리되는 CVBS(i,j) 신호에서 상기 합성기(340)에서 생성된 C 신호를 감산하여 Y 신호를 출력한다.

위와 같은 상기 3D BPF(330)의 작용을 통하여, 각 평면에서 정의되는 입력 영상 신호의 시공간적 국부 특성에 따라 적응적으로 콤 필터링, 1D BPF 필터링, 및 2D BPF 필터링이 연속적으로 수행된다. 예를 들어, 상기 수평/수직 필터(331), 상기 수평/수직/시간 필터(332), 및 상기 수평/시간 필터(333) 각각에서, 각 평면의 에지 방향이 수직으로 일정한 경우, 즉, 수직 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는, Wr 및 Wl은 0에 가까워지고 |Wu| 및 |Wd|는 커져서, 수직 방향의 픽셀들(도 14의 1410~1430)에 대하여 콤 필터링이 이루어진다. 또한, 각 평면의 에지 방향이 수평으로 일정한 경우, 즉, 수평 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는, Wu 및 Wd는 0에 가까워지고 |Wl| 및 |Wr|는 커져서, 수평 방향의 픽셀들(도 14의 1410, 1440, 1450)에 대하여 1D BPF 필터링이 이루어진다. 그리고, 수평 및 수 직 양쪽 방향으로 상관성이 높거나 낮은 일반적인 국부적인 특성에서는, 수평/수직/대각 전체 방향의 Wu, Wd, Wl, 및 Wr 모두가 작용되어 평면에 따라 2D 혹은 3D BPF 필터링이 이루어진다.

다시 말하여, 본 발명의 3D BPF(330)는 시공간의 모든 방향으로 상관성이 크거나 작은 경우에는, 필터링의 시공간 스펙트럼 특성에서, Y 성분(11)에 포함된 C의 고주파 성분(12)이 바람직한 형태로 날카롭게 추출됨으로써, 아티팩트 제거 효과를 개선한다. 즉, 상관성이 모든 방향으로 큰 경우에는, [수학식 7]의 각 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr)에 따라 주위 픽셀 간의 평균 효과가 반영되어 안정화되고, 상관성이 모든 방향으로 작은 경우에는, 스펙트럼 특성에서 C 성분을 가장 날카롭게 분리하므로 크로스컬러 아티팩트를 최소화하고 이에 따라 Y 성분의 고주파 성분이 뚜렷하게 추출된다.

반면에, 시공간적으로 특정 방향으로 상관성이 상대적으로 큰 경우에는, 해당 방향 평면 계수들은 커지지만, 다른 방향 평면 계수들은 작아지므로 중심 픽셀 주위 영역의 콤 필터링 또는 1D BPF 필터링이 이루어져 Y/C 분리됨으로써 아티팩트가 최소화된다.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 처리 장치(300)에서는, 적응적 3D BPF(330)가 시공간 필터를 바탕으로 영상의 시공간적 국부 특성에 따라, 필드/프레임 기반에서 에지 방향이 수직/수평으로 일정할 경우에 국부적인 콤 필터링/1D BPF 필터링에 의하여 Y/C 분리를 수행하고, 그렇지 않은 일반적인 경우에는 전체 방향의 2D BPF 필터링을 수행하며, 이러한 필터링의 조합은 불 연속적으로 선택되지 않고 영상의 시공간적 국부 특성에 따라 연속적 형태로 변한다.

위에서, NTSC/PAL 시스템에 대하여 평면 계수들(Wu, Wd, Wl, Wr)을 가지는 3개의 평면에 대하여 3개의 필터로 처리하는 3D BPF(330)와 3개의 합성 계수들(Wv, Wtv, Wt)에 따라 가중치를 적용하는 합성기(340)에 대하여 기술하였으나, 이에 한정되지 않고, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 N 개의 평면에 대한 N 개의 필터들로 구현되는 장치 및 방법으로 용이하게 확장될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 영상 신호 처리 장치는, NTSC/PAL 시스템에서 영상의 시공간적 국부 특성에 따라, 필드/프레임 기반에서 국부적인 콤 필터링/1D BPF 필터링, 또는 전체 방향의 2D BPF 필터링을 적응적이고 연속적으로 수행하므로, 종래의 필터링 선택이 불연속적인 것에 비하여 영상의 에지 검출이 정확해지며, 스펙트럼 특성이 우수하고 안정적이다. 이에 따라, 이를 디스플레이 장치에 적용 시 디스플레이 영상에 크로스-루마(cross-luma)와 크로스-컬러(cross-color)와 같은 아티팩트를 획기적으로 제거하여 디스플레이 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims

입력 영상 신호의 다수 필드에 해당하는 디지털 데이터를 저장하는 메모리;

상기 다수 필드 데이터를 이용하여 평면 계수들 다수개 및 합성 계수들을 생성하는 가중치 결정부;

상기 평면 계수들을 기반으로 구성된 필터 마스크들과 입력 영상 신호의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제1 C 신호, 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 생성하는 필터; 및

상기 합성 계수들에 따라 상기 제1 C 신호, 상기 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 합성하여 그 결과를 상기 입력 영상 신호의 C 신호로서 생성하는 합성기를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 영상 신호 처리 장치는,

현재 처리될 픽셀의 입력 영상 신호에서 상기 합성기에서 생성된 C 신호를 감산하여 그 결과를 Y 신호로서 생성하는 감산부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 필터는,

상기 입력 영상 신호의 시공간적 국부 특성에 따라 적응적으로 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 BPF 필터링 및 2D BPF 필터링을 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 3항에 있어서, 상기 필터는,

상기 필터 마스크들과 적어도 5개의 필드 데이터의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여, 수직 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수평 BPF 필터링, 및 양 방향으로 상관성이 높거나 낮은 국부적인 특성에서는 2D BPF 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 필터는,

제1 평면 계수들의 조합으로 구성된 제1 필터 마스크와 제1 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제1 C 신호를 생성하는 제1 필터;

제2 평면 계수들의 조합으로 구성된 제2 필터 마스크와 제2 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제2 C 신호를 생성하는 제2 필터; 및

제3 평면 계수들의 조합으로 구성된 제3 필터 마스크와 제3 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제3 C 신호를 생성하는 제3 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 5항에 있어서, 상기 제1 데이터 윈도우는,

현재 처리될 필드의 적어도 3개의 수평 스캔 라인 디지털 데이터에 속하고, 상기 제2 데이터 윈도우는 적어도 이전 필드, 현재 필드 및 이후 필드 각각의 수평 스캔 라인 디지털 데이터에 속하고, 상기 제3 데이터 윈도우는 적어도 두 필드 전, 현재 필드 및 두 필드 후 각각의 수평 스캔 라인 디지털 데이터에 속하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 6항에 있어서, 상기 제1 데이터 윈도우, 상기 제2 데이터 윈도우 및 상기 제3 데이터 윈도우에 속하는 다수 라인 데이터들은 각 라인에서 위상이 공통적인 픽셀 데이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 7항에 있어서, 상기 제1 평면 계수들, 제2 평면 계수들 및 제3 평면 계수들 각각은,

현재 처리될 중심 픽셀에 대하여, 수직 방향 및 위 방향으로의 상관성에 비례하는 제1 계수, 수직 방향 및 아래 방향으로의 상관성에 비례하는 제2 계수, 수평 방향 및 좌 방향으로의 상관성에 비례하는 제3 계수, 및 수평 방향 및 우 방향으로의 상관성에 비례하는 제4 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 7항에 있어서, 상기 합성 계수들은,

상기 제1 데이터 윈도우, 제2 데이터 윈도우 및 제3 데이터 윈도우 내의 다수 라인 데이터들의 수직 변화율들에 대응되는 제1 계수, 제2 계수 및 제3 계수를 포함하며, 상기 합성 계수들 각각은 해당 데이터 윈도우에서의 수직 변화율이 상대적으로 다른 데이터 윈도우에서의 수직 변화율보다 작으면 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
제 8항에 있어서, 상기 필터는,

NTSC 또는 PAL 방식에 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.
입력 영상 신호의 다수 필드에 해당하는 디지털 데이터를 저장하는 단계;

상기 다수 필드 데이터를 이용하여 평면 계수들 다수개 및 합성 계수들을 생성하는 단계;

상기 평면 계수들을 기반으로 구성된 필터 마스크들과 입력 영상 신호의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제1 C 신호, 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 생성하는 단계; 및

상기 합성 계수들에 따라 상기 제1 C 신호, 상기 제2 C 신호 및 제3 C 신호를 합성하여 그 결과를 상기 입력 영상 신호의 C 신호로서 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 11항에 있어서, 상기 영상 신호 처리 방법은,

현재 처리될 픽셀의 입력 영상 신호에서 상기 합성된 C 신호를 감산하여 그 결과를 Y 신호로서 생성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 11항에 있어서, 상기 입력 영상 신호의 시공간적 국부 특성에 따라 적응적으로 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 BPF 필터링 및 2D BPF 필터링이 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 13항에 있어서, 상기 필터 마스크들과 적어도 5개의 필드 데이터의 해당 데이터 윈도우를 회선 연산하여, 수직 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수직 콤 필터링, 수평 방향으로 상관성이 높은 국부적인 특성에서는 국부적인 수평 BPF 필터링, 및 양 방향으로 상관성이 높거나 낮은 국부적인 특성에서는 2D BPF 필터링이 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 11항에 있어서, 상기 회선 연산 단계는,

제1 평면 계수들의 조합으로 구성된 제1 필터 마스크와 제1 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제1 C 신호를 생성하는 단계;

제2 평면 계수들의 조합으로 구성된 제2 필터 마스크와 제2 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제2 C 신호를 생성하는 단계; 및

제3 평면 계수들의 조합으로 구성된 제3 필터 마스크와 제3 데이터 윈도우를 회선 연산하여 제3 C 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 15항에 있어서, 상기 제1 데이터 윈도우는 현재 처리될 필드의 적어도 3개의 수평 스캔 라인 디지털 데이터에 속하고, 상기 제2 데이터 윈도우는 적어도 이전 필드, 현재 필드 및 이후 필드 각각의 수평 스캔 라인 디지털 데이터에 속하고, 상기 제3 데이터 윈도우는 적어도 두 필드 전, 현재 필드 및 두 필드 후 각각의 수평 스캔 라인 디지털 데이터에 속하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 16항에 있어서, 상기 제1 데이터 윈도우, 상기 제2 데이터 윈도우 및 상기 제3 데이터 윈도우에 속하는 다수 라인 데이터들은 각 라인에서 위상이 공통적인 픽셀 데이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 17항에 있어서, 상기 제1 평면 계수들, 제2 평면 계수들 및 제3 평면 계수들 각각은,

현재 처리될 중심 픽셀에 대하여, 수직 방향 및 위 방향으로의 상관성에 비례하는 제1 계수, 수직 방향 및 아래 방향으로의 상관성에 비례하는 제2 계수, 수평 방향 및 좌 방향으로의 상관성에 비례하는 제3 계수, 및 수평 방향 및 우 방향으로의 상관성에 비례하는 제4 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처 리 방법.
제 17항에 있어서, 상기 합성 계수들은,

상기 제1 데이터 윈도우, 제2 데이터 윈도우 및 제3 데이터 윈도우 내의 다수 라인 데이터들의 수직 변화율들에 대응되는 제1 계수, 제2 계수 및 제3 계수를 포함하며, 상기 합성 계수들 각각은 해당 데이터 윈도우에서의 수직 변화율이 상대적으로 다른 데이터 윈도우에서의 수직 변화율보다 작으면 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.
제 18항에 있어서, 상기 영상 신호 처리 방법은,

NTSC 또는 PAL 방식에 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 방법.