KR100686172B1

KR100686172B1 - 디지털 수신기의 부화면 조정 방법

Info

Publication number: KR100686172B1
Application number: KR1020050025587A
Authority: KR
Inventors: 이승현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2007-02-26
Also published as: KR20060103718A

Abstract

본 발명은 디지털 수신기의 부화면 조정 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 채널 초기화시 현재의 매크로 블록이 레지스터에 기설정된 검은띠 영역에 포함되었는지 확인하는 단계와, 상기 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 포함된 경우 슬라이스, 화면 단위로 상기 단계를 반복하여 검은띠 영역의 존재 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 검은띠 영역이 존재하는 경우 상기 검은띠를 제거하고 화면을 스케일링하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 영상에 포함된 검은띠를 짧은 시간내에 추출하여 제거함으로써 더블 스크린이나 PIP 등의 부화면에서 효율적으로 화면 영역을 활용하는 효과가 있다.

디지털 수신기, 부화면, 더블 스크린, PIP, 검은띠

Description

디지털 수신기의 부화면 조정 방법{Method of sub-screen control for digital receiver}

도 1은 일반적인 4:3 화면비를 갖는 TV 화면을 나타낸 도면

도 2 내지 도 3은 종래 기술에 따른 4:3 화면비의 프로그램을 16:9 화면으로 변환하는 방법을 나타낸 도면

도 4는 종래 기술에 따른 더블 스크린 화면을 예시한 도면

도 5는 종래 기술에 따른 PIP 화면을 예시한 도면

도 6은 종래 기술에 따른 부화면 표시 방법을 나타낸 도면

도 7은 본 발명에 따른 부화면 표시 방법을 나타낸 도면

도 8은 본 발명에 따른 검은띠 영역 검출 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면

도 9는 본 발명에 따른 검은띠 검출을 위한 레지스터를 나타낸 도면

도 10은 본 발명에 따른 화면의 검은띠를 검출하는 방법을 나타낸 플로우 챠트

도 11 내지 도 12는 본 발명에 따라 검은띠 영역을 제거하여 부화면을 구성한 예를 나타낸 도면

본 발명은 디지털 수신기의 부화면 조정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 수신기에서 부화면 출력시 4:3 비율의 원영상을 16:9 화면으로 변환시에 발생한 좌우의 검은띠를 제거하여 화면에 출력하는 방법에 관한 것이다.

디지털 TV 방송은 기존의 아날로그 TV 방송에 비하여 화면 해상도가 대폭 향상된 고화질 방송이 큰 특징 중 하나이다.

이러한 디지털 TV에 있어서, 우리나라와 북미 지역에서 채택하고 있는 ATSC(Advanced Television System Committee) 규격에서는 고화질 방송의 화면 해상도가 가로 1920, 세로 1080 화소로 정해져 있다.

이 경우 화면의 가로세로비는 16:9로서 아날로그 방송에서의 4:3 비율과 다른 형태를 갖는다.

이때, 상기와 같은 고화질 방송을 위해 방송 제작 단계에서 1920*1080 해상도와 16:9 화면비를 지원하는 고화질 장비를 사용할 수도 있지만, 기존에 4:3의 일반 해상도로 제작된 프로그램을 재활용하기 위해서 이를 16:9의 고해상도 화면으로 변환 부호화하는 경우도 많이 발생한다.

또한, 방송 제작비의 절감을 위해 일단 4:3의 일반 해상도용 장비로 제작된 프로그램을 1920*1080의 16:9 고해상도 화면으로 변환 부호화한 후 전송하는 경우도 흔히 발생한다.

이는, 현재 디지털 TV는 고화질로, 일반 아날로그 TV는 표준 화질로 방송을 송출하고 있는데, 상기 표준 화질로 제작된 프로그램을 고화질로 변환하여 송출하 는 경우 화질은 다소 떨어지더라도 비용 측면에서는 유리하기 때문이다. 상기 고화질 전용 프로그램의 제작은 이를 위한 고가의 전용 장비가 필요하다.

따라서, 16:9 화면비의 프로그램과 4:3 화면비의 프로그램이 공존하며, 이러한 현상은 완전 디지털화가 완료되어 일반 아날로그 방송이 중단될때까지 지속될 것이다.

물론, 디지털 TV로 완전히 전환된 이후에도 과거에 제작된 프로그램을 활용해야 하는 경우에는 여전히 고화질로 변환 부호화하는 것이 불가피할 것이다.

첨부한 도 1은 4:3 화면비로 제작된 프로그램의 예를 나타낸 것이고, 도 2 내지 도 3은 상기 4:3 화면비를 갖는 프로그램을 16:9 화면으로 변환하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 2의 경우, 도 1의 원화면 좌우에 검은띠(black bar)를 첨가하여 16:9 화면비로 변환한 것이고, 도 3의 경우 도 1의 원화면을 16:9 화면비가 되도록 좌우를 확대한 것이다.

현재, 방송에서 화면비를 변환할 때 상기의 두가지 방법이 혼용되고 있다.

상기 도 2의 방법은 원래의 화면비가 유지되는 반면, 화면의 일부를 사용하지 못하는 단점이 있고, 도 3의 방법은 화면 전체를 활용할 수 있지만, 화면비가 바뀌면서 부자연스러운 느낌을 줄 수 있다.

상기 두 가지 방법이 갖는 단점을 보완하고, 장점을 활용하기 위해, 화면의 일부는 잘라내고 일부는 확대하거나, 화면의 위치에 따라 확대 비율을 차등 적용하는 등의 여러가지 방법이 시도되고 있지만, 더블 스크린(Double screen)이나 PIP(Picture In Picture) 등의 부화면에 대해서는 별다른 시도가 이루어지지 않고 있다.

복수의 화면을 하나의 TV화면에 보이는 기술은 아날로그 TV에서도 널리 시도되었던 기술로써 이미 대부분의 상품에 적용되어 있다. 따라서, 디지털 TV에서도 필수적인 기능으로 인식되고 있다.

이러한 기술을 적용한 대표적인 예가 바로 전술한 더블 스크린과 PIP이다.

상기 더블 스크린의 예는 첨부한 도 4에 도시하였으며, 상기 PIP의 예는 첨부한 도 5에 도시하였다.

도 4와 같이, 더블 스크린은 화면의 좌우를 분할하여 2개의 영상을 하나의 화면에 보이는 것이고, 도 5와 같이, PIP는 주화면 안에 작은 크기의 부화면을 보이는 것이다.

이때, 부화면의 원영상이 16:9로 제작되었거나, 도 3과 같이 원화면은 4:3이지만 16:9로 좌우를 확대하여 변환 부호화한 경우에는 부화면 전체 영역을 활용할 수 있을 것이다.

하지만, 도 4내지 도 5에 도시한바와 같이, 4:3 원영상 좌우에 검은띠를 넣어 16:9로 변환 부호화한 경우에는 부화면 좌우의 검은띠로 인해 영상이 자연스럽지 못하고, 화면 일부를 사용하지 못하게 되는 단점이 발생하게 된다.

이를 첨부한 도 6에 도시한 바, 도 6은 종래 기술에 따른 부화면 표시 방법을 나타낸 도면이다.

도 6과 같이, 좌우에 검은띠가 포함된 화면을 이용하여 더블 스크린이나 PIP 등의 부화면으로 표시하게 되면, 상기 부화면의 좌우에도 검은띠가 나타난다.

이는 전술한 바와 같이, 상기 검은띠로 인해 영상이 자연스럽지 못하고, 화면 전체를 활용하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 4:3 화면비로 제작된 프로그램에 검은띠를 첨가하여 16:9 화면비로 변환 부호화한 경우, 이를 수신기에서 부화면에 표시할때 상기 검은띠를 제거함으로써 화면의 활용도를 높이는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법을 제안하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 채널 초기화시 현재의 매크로 블록이 레지스터에 기설정된 검은띠 영역에 포함되었는지 확인하는 단계와, 상기 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 포함된 경우 슬라이스, 화면 단위로 상기 단계를 반복하여 검은띠 영역의 존재 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 검은띠 영역이 존재하는 경우 상기 검은띠를 제거하고 화면을 스케일링하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법을 제공한다.

상기 기설정 레지스터는, 검은띠 영역을 검출하기 위한 영역 설정 레지스터이며, 화면 좌우의 검은띠 존재 가능 영역을 지정하고, 방송사 로고를 제외한 영역의 상,하,좌,우 좌표값을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 검은띠 검출 단계는 상기 검은띠 영역 검출을 위해 분석할 화면 개수를 설정한 레지스터에 저장된 값만큼 반복되는 것을 특징으로 한다.

상기 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 포함되었는지 확인하는 단계는, 상기 현재 매크로 블록이 속한 화면의 I, P, B 픽처 타입에 따라 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 I 픽처인 경우에는, DCT DC 계수차가 0인 경우 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 존재하는 것으로 판단하며, 상기 P 또는 B 픽처인 경우 'skipped macroblock'인 경우에 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 영상에 포함된 검은띠를 짧은 시간내에 추출하여 제거함으로써 더블 스크린이나 PIP 등의 부화면에서 효율적으로 화면 영역을 활용하는 효과가 있다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 새로운 기술의 출현에 따라 본 발명에서 출원인이 가장 적합하다고 판단한 용어도 임의로 사용하였으며, 이에 대해서는 해당 설명부에서 용어의 의미를 명확히 설명하기로 한다. 따라서, 본 발명을 이해함에 있어 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 됨을 밝혀 두고자 한다.

도 7은 본 발명에 따른 부화면 표시 방법을 나타낸 도면이다.

도 7과 같이, 4:3 화면비를 갖는 원 영상을 좌우에 검은띠가 포함된 16:9의 화면으로 변환 부호화 했다면, 상기 검은띠가 포함된 영상을 더블 스크린이나 PIP 등의 부화면을 표시할때에는 상기 검은띠를 제거한 후 표시한다.

즉, 상기 더블 스크린의 경우, 검은띠를 제거하여 표시하게 되면 주어진 부화면창을 최대한 활용할 수 있게 되고, PIP의 경우에는 검은띠 크기만큼의 부화면창을 줄여 주화면을 더 넓게 보여줄 수 있게 된다.

이처럼, 원화면 좌우에 첨가된 검은띠는 ISO/IEC 13818-2 규격에 따라 부호화할때 몇가지 특징적인 형태를 갖게 된다.

즉, 상기 ISO/IEC 13818-2에는 영상을 부호화할때 전체 화면을 16*16 크기의 매크로 블록으로 분할하여 부호화하는데, 각 매크로 블록의 부호화시 현재 영상 내부의 정보만으로 부호화하는 I 타입(픽처)의 화면과, 이전 영상과의 상관 관계를 분석하여 부호화하는 P 타입 화면과, 여기에 다음 영상과의 상관 관계까지 활용하는 B 타입의 화면으로 부호화하는 방법의 3가지 타입으로 분류할 수 있다.

상기 I 타입 화면에는 모든 매크로 블록이 현재 화면 내부의 정보만을 활용하도록 되어 있으며, 각 매크로 블록은 8*8 크기의 DCT 블록으로 나뉘어져 DCT를 수행하게 된다.

이때, 상기 DCT의 DC 계수는 이전 매크로 블록의 DC 계수의 차만을 부호화하게 되는데, 이는 인접한 매크로 블록의 DC 값은 서로 유사하다는 공간 중복성을 활용한 것이다.

화면비 변환을 위해 첨가한 검은띠 영역의 경우, 인접한 화소의 값이 모두 같기 때문에, 모든 DCT 블록의 DC 값은 같고, AC 계수는 0인 매우 단순한 형태를 갖는다.

따라서, 특정 영역내의 부호화된 DCT 계수에서 DC 계수의 차가 0이고, AC 계수가 없는 경우, 이를 검은띠 영역으로 판단할 수 있다.

또한, P 또는 B 타입 화면을 부호화할때에는, 이전 또는 이후 화면과의 상관 관계를 분석하게 되므로, 이를 위해 움직임 벡터를 활용하기도 하지만, 검은띠 영역처럼 값이 완전히 일치하는 경우에는 'skipped macroblock'을 사용할 수 있다.

이는 매크로 블록을 부호화하지 않고 아예 생략하는 방법으로써 복호화시 해당 영역의 값은 이전 화면에서 가져다가 복원하게 된다.

따라서, P 또는 B 타입 화면에서도 이와 같은 특징으로 이용하면 검은띠 영역을 쉽게 검출할 수 있다.

전술한 방법을 연속된 I,P,B 타입 화면에 적용하면 몇 개의 연속된 화면만 분석하여도 정확한 결과를 얻을 수 있다.

이처럼, 분석해야할 연속된 화면의 수를 레지스터로 설정하게 되면, 부호화기에 따라 발생할 수 있는 차이를 보상할 수 있다. 또한, 상기 검은띠 영역을 임의로 설정할 수 있는 레지스터도 유용하게 쓰일 수 있는데, 이는 검은띠 영역에 방송사 로고등이 포함된 경우 이를 제외한 영역을 설정해야 검은띠 영역을 효과적으로 검출할 수 있기 때문이다.

상기 검은띠 영역에 포함된 방송사 로고는 첨부한 도 8에 도시하였다.

도 8과 같이, 각 방송사의 사정에 따라 방송사 로고가 검은띠 영역에 위치할 수 있으며, 이러한 경우 검은띠 영역을 검출하기 위한 레지스터의 영역은 상기 로고를 제외한 영역에 설정해야 한다.

이들 레지스터는 첨부한 도 9에 도시하였다.

도 9에서, NUM_PIC_CHK는 검은띠 검출을 위해 검사해야할 화면의 개수를 나타낸 것이다. 통상 0.5초의 시간, 즉 1초에 30장의 화면이 표시된다고 할때 15정 정도의 화면이면 검출에 충분하다.

사실상, 인위적으로 첨가한 검은띠 영역이 아니면서, I 타입 화면에 특정 영역의 매크로 블록의 DCT DC 계수값이 모두 같고, AC 계수가 부호화되지 않은 경우가 발생할 확률이나, P 또는 B 타입 화면에서 특정 영역의 매크로 블록이 모두 'skipped macroblock'일 확률이 거의 없기 때문에, 사실상 하나의 화면만 검사하여도 정확한 결과를 얻을 수 있다.

또한, 도 9의 레지스터에서, LB_TOP, LB_BOTTOM, LB_LEFT, LB_RIGHT는 왼쪽에 위치한 검은띠 영역의 좌표를 나타낸 것이며, RB_TOP, RB_BOTTOM, RB_LEFT, RB_RIGHT는 오른쪽에 위치한 검은띠 영역의 좌표이다.

이들 좌표는 매크로 블록 단위로 나타낸 것이기 때문에, 가로 좌표의 각 요소는 0 ~ 119, 세로 좌표의 요소는 0 ~ 67의 값을 가지며, 따라서 각 요소는 1바이트씩 할당된다.

실제 국내 공중파 디지털 TV에서 얻은 프로그램 스트림에 대해 실험한 결과, 도 8에서 백색 사각형으로 설정한 영역 내에서, I 타입 화면에서는 DCT 블록이 DC 계수만을 가지면서 인접 블록의 DC 계수와의 차가 0이었으며, P와 B 타입 화면에서는 모든 매크로 블록이 'skipped macroblock'이었다.

한편, ISO/IEC 13818-2 규격에 따르면, 비디오 스트림은 DCT 블록, 매크로 블록, 슬라이스(slice), 화면(picture) 단위로 계층적으로 부호화된다. 따라서, 본 발명에 따른 검출 결과를 얻기 위해서는 상기 해당 단위로 검출 기능을 수행하여야 하는바 이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 10은 본 발명에 따른 화면의 검은띠를 검출하는 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.

도 10과 같이, 최초, 채널이 초기화되면(S10), 현재의 매크로 블록이 본 발명에 따라 설정된 레지스터내에 포함되어 있는지 확인한다.(S20) 즉, 검은띠 영역에 기설정된 레지스터에 포함된 매크로 블록인지 확인하는 것이다.

상기 확인 결과 현재의 매크로 블록이 설정된 레지스터에 포함된 경우, 현재 화면(picture)의 코딩 타입을 확인한다.(S30)

상기 확인 결과 코딩 타입이 I 픽처인경우, DCT DC 계수차가 0인지 확인한다.(S40) 상기 확인 결과 코딩 타입이 P 또는 B 픽처인 경우에는 'skipped macroblock'인지 확인한다.(S50)

상기 DCT DC 계수차가 0이며, 'skipped macroblock'인 경우에는 하나의 슬라이스 내에서 마지막 매크로 블록인지 확인한다.(S60) 마지막 매크로 블록이 아닌 경우에는 다음의 매크로 블록에 대해 전술한 단계를 반복하게 된다.(S70)

상기 마지막 매크로 블록인 경우에는 하나의 화면 내에서 마지막 슬라이스인지 확인한다.(S80) 마지막 슬라이스가 아닌 경우에는 다음의 슬라이스에 대해 전술한 단계를 반복한다.(S90)

상기 마지막 슬라이스인 경우에는 마지막 화면인지 확인한다.(S100) 이때 마 지막 화면인지 여부는 전술한 체크할 화면의 개수를 나타낸 NUM_PIC_CHK 레지스터를 통해 확인할 수 있다.

상기 마지막 화면이 아닌 경우에는 다음 화면에 대해 전술한 단계를 반복하며(S110), 마지막 화면까지 모두 체크한 결과에 따라 검은띠 영역을 검출하게 된다.

이와 같은 방법을 통해 검은띠 영역을 검출한 이후에는, 더블 스크린의 경우 상기 검출된 검은띠 영역을 제거하고 화면을 확장(스케일링)하여 부화면을 구성하며, PIP의 경우 상기 검출된 검은띠 영역을 제거하고 상기 제거된 영역만큼 화면을 축소(스케일링)하여 부화면을 구성한다.

한편, 본 발명에 따라 검은띠 영역을 제거하여 부화면을 구성한 예를 첨부한 도 11 내지 도 12에 도시하였다.

도 11과 같이, 더블 스크린 형식의 부화면의 경우 검은띠 영역이 제거되어 화면이 효율적으로 활용됨을 알 수 있고, 도 12와 같이, PIP 형식의 부화면의 경우에도 검은띠 영역이 제거되어 화면이 자연스럽고 화면 활용도가 높아진 것을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 디지털 수신기의 부화면 조정 방법은 영상 에 포함된 검은띠를 짧은 시간내에 추출하여 제거함으로써 더블 스크린이나 PIP 등의 부화면에서 효율적으로 화면 영역을 활용하는 효과가 있다.

Claims

채널 초기화시 현재의 매크로 블록이 레지스터에 기설정된 검은띠 영역에 포함되었는지 확인하는 단계;

상기 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 포함된 경우 슬라이스, 화면 단위로 상기 단계를 반복하여 검은띠 영역의 존재 여부를 판단하는 단계; 그리고,

상기 판단 결과 검은띠 영역이 존재하는 경우 상기 검은띠를 제거하고 화면을 스케일링하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 레지스터는 검은띠 영역을 검출하기 위한 영역 설정 레지스터인 것을 특징으로 하는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 레지스터는 화면 좌우의 검은띠 존재 가능 영역을 지정하며, 방송사 로고를 제외한 영역의 상,하,좌,우 좌표값을 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 검은띠 검출 단계는 상기 검은띠 영역 검출을 위해 분석할 화면 개수를 설정한 레지스터에 저장된 값만큼 반복되는 것을 특징으로 하는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 포함되었는지 확인하는 단계는,

상기 현재 매크로 블록이 속한 화면의 I, P, B 픽처 타입에 따라 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 I 픽처인 경우에는, DCT DC 계수차가 0인 경우 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 P 또는 B 픽처인 경우 'skipped macroblock'인 경우, 현재의 매크로 블록이 검은띠 영역에 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 수신기의 부화면 조정 방법.