KR100693735B1 - 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법에 관한 것으로서, 소스 데이터를 복수개의 구간으로 나누고 각 구간별 데이터에 대한 타겟 데이터를 각각 별도의 룩 업 테이블(Look Up Table)에 저장하도록 한다. 그리고, 소스 데이터의 변환시에는 해당 소스 데이터의 구간별 데이터에 대응하는 구간별 타겟 데이터를 각각 조회한 후 조합하여 최종 타겟 데이터를 생성한다.

본 발명에 따르면, 크기가 큰 데이터를 변환할 때도 작은 크기의 룩 업 테이블을 사용할 수 있게 되어 과도한 룩 업 테이블을 사용해야 하는 문제점을 해결할 수 있다. 이에 따라 데이터 변환을 위한 장치를 간단화시키면서도 룩 업 테이블을 사용하여 데이터를 변환할 때 나타나는 데이터 변환 속도 향상 및 효율적인 CPU 사용이라는 장점을 그대로 가질 수 있다. 특히 데이터 방송 수신장치에 적용하면 데이터 방송용 그래픽 데이터의 디스플레이 속도를 향상시킬 수 있다.

룩 업 테이블, LUT, 그래픽, 데이터 변환, 데이터 방송, 티브이

Description

룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법{ Method of data conversion using Look Up Tables }

도 1은 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 과정의 예,

도 2는 룩 업 테이블의 크기를 설명하기 위한 예,

도 3은 본 발명에 따라 데이터 변환이 이루어지는 과정의 개요,

도 4는 본 발명에 따라 데이터를 변환하는 일 실시예의 흐름도,

도 5는 디지털 티브이의 구성에 관한 예,

도 6은 본 발명에 따라 ARGB 그래픽 데이터를 변환하는 예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50-1: 튜너 50-2: 복조부

50-3: 중앙처리장치 50-4: 오디오 디코더

50-5: 오디오 구성부 50-6: 메모리

50-7: 비디오 디코더 50-8: 포맷 변환기

50-9: GFX/OSD부 50-10: 비디오 구성부

본 발명은 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법에 관한 것으로서, 특히 소스 데이터를 복수개의 구간으로 구분하고 룩 업 테이블(LUT)은 각 구간별 소스 데이터에 대하여 각각 별도로 구성하도록 하여, 크기가 큰 데이터도 작은 크기의 룩 업 테이블을 통해 효과적으로 변환할 수 있도록 해 줄 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 데이터의 변환에는 룩 업 테이블(LUT: Look Up Table)이 널리 사용된다. 룩 업 테이블은 각 소스 데이터에 대한 타겟 데이터를 저장하는 테이블이며, 소스 데이터는 룩 업 테이블의 주소를 가르키게 된다. 즉, 룩 업 테이블의 각 주소에는 그 주소값을 갖는 소스 데이터에 대응하는 타겟 데이터를 저장한다.

도 1을 참조하여 3비트의 룩 업 테이블(LUT)을 사용하는 예를 설명하자면, 룩 업 테이블은 8개의 메모리 공간을 가지며, 각 입력값들은 0 내지 7 중 어느 하나의 값을 갖는다. 룩 업 테이블의 각 메모리 공간에는 해당 주소값을 갖는 입력에 대응하는 출력값이 저장된다. 그러므로, 데이터 변환시에는 룩 업 테이블에서 입력값과 같은 주소에 기록되어 있는 출력값을 읽는 것만으로 데이터 변환이 완료될 수 있다. 즉, 룩 업 테이블만 구성된다면 매우 신속하고 편리하게 데이터 변환을 할 수 있다. 도 1에는 입력값 중 최상위 행의 "7,7,5,4,2"가 룩 업 테이블을 통해 "5,5,3,2,1"로 변환된 상태를 나타내고 있다.

도 2를 참조하자면, n 비트의 소스 데이터를 n 비트의 타겟 데이터로 변환하기 위한 룩 업 테이블은 다음 수학식 1과 같은 크기를 가진다.

LUT의 크기 = 2ⁿ * w,

이 때, n은 소스 데이터의 비트 수이고, w는 LUT의 깊이이다.

그러므로, 소스 데이터의 크기인 n 값이 커질수록 룩 업 테이블의 크기가 급속히 커지게 되며, 이 점은 룩 업 테이블을 이용하는 방법의 단점이 된다.

데이터 방송의 예로서 설명하자면, 데이터 방송용 프로그램의 그래픽 데이터는 일반적으로 32 비트의 크기를 갖는 ARGB 형태(A: 투명도를 나타내는 알파값)로 제작된다. 그러나, 디지털 티브이(TV) 시스템에서 사용되는 비디오 데이터는 AYCbCr 형태이기 때문에 데이터 방송용 ARGB 데이터는 AYCbCr 데이터로 변환해 주어야 한다. 여기서, Y는 디지털 휘도신호를 의미하고, Cb는 B-Y의 색차신호를 의미하며, Cr은 R-Y의 색차신호를 의미한다.

ARGB 데이터를 AYCbCr 데이터로 변환하는 컬러 변환에는 아래의 수학식2과 같은 연산을 필요로 한다.

Y = 0.29900R + 0.58700G + 0.11400B,

Cb = -0.16874R - 0.33126G + 0.50000B,

Cr = 0.50000R - 0.41869G - 0.08131B

이와 같은 곱셈 연산에는 많은 시간이 소요되어 그래픽 화면의 디스플레이 속도면에서 문제점이 발생하게 되므로, 룩 업 테이블을 이용하여 컬러 변환을 구현하고 있다. 이에 따라 곱셈의 연산으로 인한 속도 문제는 해결할 수 있으나, 32 비트의 ARGB 데이터를 사용하는 경우에는 16GBytes 정도의 크기를 갖는 룩 업 테이블을 필요로 하게 된다. 이러한 크기는 실제 응용상 하드웨어나 소프트웨어적으로 구현하기가 용이하지 않다.

그러므로, 룩 업 테이블을 효과적으로 이용하기 위해서는 룩 업 테이블을 사용하여 데이터를 변환할 때 갖는 장점을 그대로 살리면서도 변환할 데이터의 크기가 커질 때 발생하는 룩 업 테이블 크기의 증가 문제를 해결할 수 있는 방안이 필요하다 할 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 소스 데이터를 복수개의 구간으로 구분하고 구간별 데이터에 대한 룩 업 테이블(LUT)을 별도 구성하도록 하여, 변환 대상 소스 데이터의 크기가 커질 때에도 적정한 크기의 룩 업 테이블을 이용하여 데이터를 변환할 수 있도록 해주는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법은, 복수 구간으로 구분되는 소스 데이터의 구간별 데이터에 대하여 각 구간별 타겟 데이터를 각각 별도의 룩 업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 단계; 소스 데이터의 변환시에는 해당 소스 데이터의 구간별 데이터에 대응하 는 룩 업 테이블을 참조하여 구간별 타겟 데이터를 각각 조회하는 단계; 및 상기 조회된 구간별 타겟 데이터를 조합하여 최종 타겟 데이터를 생성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 구간은 각각 동일 비트 수를 갖는 2개의 구간(제1구간 및 제2구간)으로 이루어질 수 있다.

상기 소스 데이터는 ARGB 그래픽 데이터이고, 상기 타겟 데이터는 AYCbCr 데이터일 수 있다.

상기 제1구간의 데이터는 A 데이터, R 데이터, G 데이터 및 B 데이터의 상위 비트 조합으로 이루어지고, 상기 제2구간의 데이터는 A 데이터, R 데이터, G 데이터 및 B 데이터의 하위 비트 조합으로 이루어지도록 구성할 수 있다.

이 때, 상기 ARGB 데이터의 제1구간 데이터에 대응하는 룩 업 테이블에는 A 데이터, Y 데이터, Cb 데이터 및 Cr 데이터의 상위 비트 조합으로 이루어지는 구간별 타겟 데이터를 저장하고, 상기 ARGB 데이터의 제2구간 데이터에 대응하는 룩 업 테이블에는 A 데이터, Y 데이터, Cb 데이터 및 Cr 데이터의 하위 비트 조합으로 이루어지는 구간별 타겟 데이터를 저장할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저 도 3을 참조하여 본 발명의 개요를 설명하기로 한다.

도 3a에 도시한 바와 같이 본 발명은 n 비트의 소스 데이터를 복수개의 구간(구간 #1, 구간 #2,...,구간 #k)으로 구분한다. 예로서, n이 32라면 2개의 구간으로 구분하여 각 구간이 16 비트 크기를 가지도록 구성할 수 있고, 4개의 구간으로 구분하여 각 구간이 8 비트 크기를 가지도록 구성할 수도 있다. 이 때, n 비트의 소스 데이터는 다양한 방식을 통해 구간별로 구분될 수 있다.

그리고, 룩 업 테이블은 소스 데이터의 각 구간별 데이터에 대하여 각각 별도로 구성한다. 예로서, 32 비트의 소스 데이터를 16 비트씩의 2개 구간으로 구분한다고 가정하면, 각 16 비트 데이터에 대한 타겟 데이터를 저장하는 2개의 룩 업 테이블이 구성된다.

이와 같은 예에서, 32 비트 크기 전체에 대한 룩 업 테이블을 하나로 구성할 때는 16GBytes 정도 크기의 룩 업 테이블이 필요하지만, 16 비트 데이터를 변환하기 위한 룩 업 테이블은 128KBytes 정도 크기의 룩 업 테이블만을 필요로 한다. 물론 룩 업 테이블이 2개 필요하지만 그래도 총 256KBytes 정도 크기의 룩 업 테이블로서 충분하다.

도 3b를 참조하여 본 발명에 따라 소스 데이터를 타겟 데이터로 변환하는 전체 과정의 개요를 설명하자면, 변환 대상 소스 데이터는 각 구간별 데이터에 대한 해당 룩 업 테이블을 통해 구간별로 변환된다. 즉, 구간 #1 내지 구간 #k의 데이터는 자신과 대응하는 LUT #1 내지 LUT #k를 통해 구간별 타겟 데이터로 변환되고, 변환된 구간 #1에 대한 타겟 데이터 내지 구간 #k에 대한 타겟 데이터는 하나로 조합되어 n 비트의 최종 타겟 데이터로 만들어진다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따라 룩 업 테이블을 이용하여 데이터를 변환하는 일 실시예를 설명하기로 한다.

먼저 n 비트 데이터의 변환에 사용할 룩 업 테이블을 구성한다(S41). 이 때, 룩 업 테이블은 소스 데이터의 복수 구간별 데이터에 대응하여 각각 별도로 구성되며, 각각의 룩 업 테이블에는 해당 구간 데이터에 대한 타겟 데이터가 저장된다.

한편 데이터를 변환할 때는(S42), 변환 대상 소스 데이터의 구간별 데이터 각각을 해당 룩 업 테이블을 이용하여 개별적으로 변환한다(S43). 즉, 단계 S43에서는 변환 대상 소스 데이터의 각 구간별 데이터에 대한 데이터 변환이 개별적으로 이루어지게 되므로 구간 수만큼의 구간별 타겟 데이터가 조회된다.

그리고, 단계 S43에서 구간별로 조회된 타겟 데이터는 하나로 조합되어 n 비트의 최종 타겟 데이터가 생성된다(S44).

이제 위에서 설명한 본 발명의 각 실시예를 디지털 티브이 시스템에 구체적으로 적용해 보기로 한다.

도 5를 참조하여 디지털 티브이 시스템의 구성을 간략히 설명하자면, 튜너(50-1)를 통해 수신되는 오디오/비디오(A/V:Audio/Video) 신호와 데이터 방송용 데이터들은 복조부(50-2)를 거쳐 메모리(50-6)에 저장된다. 메모리(50-6)에 저장된 오디오 데이터들은 오디오 디코더(50-4)에서 디코딩되어 오디오 구성부(50-5)를 통해 외부로 출력된다. 중앙처리장치(50-3:CPU)는 디지털 티브이 시스템의 동작을 총괄적으로 제어한다.

한편, 메모리(50-6)에 저장된 비디오 데이터들은 비디오 디코더(50-7)에서 디코딩되고, 포맷 변환기(50-8)에 의해 화면 변환된다. 그리고, GFX/OSD부(50-9)를 통해 포맷 변환기(50-8)에서 변환된 비디오 데이터와 그래픽 데이터들이 합쳐지고, 비디오 구성부(50-10)를 통해 외부로 출력된다.

또한, 데이터 방송용 데이터들도 튜너(50-1)와 복조부(50-2)를 거쳐 수신되고 중앙처리장치(50-3)에서 디코딩되어 메모리(50-6)로 전송된다. 메모리(50-6)에 저장된 데이터 방송용 데이터들은 데이터 방송 프로그램이 이용하게 된다. 즉, 메모리(50-6)에 저장된 그래픽 데이터들은 포맷 변환부(50-8)에서 들어오는 비디오 데이터들과 GFX/OSD부(50-9)를 통해 합쳐져서 비디오 구성부(50-10)로 입력된다.

이 때, 포맷 변환부(50-8)에서 출력되는 비디오 데이터들은 AYCbCr 형태의 데이터로 구성되어 있으며, 데이터 방송용 그래픽 데이터들은 ARGB 형태의 데이터들로 구성되어 있다. 그러므로, GFX/OSD부(50-9)에서 비디오 데이터들과 데이터 방송용 그래픽 데이터들을 합칠 때에는 ARGB 형태의 데이터 방송용 그래픽 데이터들을 AYCbCr 형태의 데이터로 변환하는 컬러 변환이 필요하게 된다.

이러한 컬러 변환에 본 발명에 따른 데이터 변환 방법이 적용될 수 있으며, 32 비트의 ARGB 그래픽 데이터가 소스 데이터가 되고, 32 비트의 AYCbCr 데이터가 타겟 데이터가 된다. 이 때, 32 비트의 ARGB 데이터 중 각 8 비트의 데이터 A, R, G, B 각각에 대한 4 비트의 상위 데이터(A_H, R_H, G_H, B_H)로 이루어지는 제1구간 데이터(ARGB_H)와, 하위 데이터(A_L, R_L, G_L, B_L)로 이루어지는 제2구간 데이터(ARGB_L)로 구분할 수 있다.

룩 업 테이블은 제1구간 데이터(ARGB_H)에 대한 AYCbCr 데이터(AYCbCr_H)를 저장하는 룩 업 테이블(LUT_H)과 제2구간 데이터(ARGB_L)에 대한 AYCbCr 데이터(AYCbCr_L)를 저장하는 룩 업 테이블(LUT_L)로 구분되어 구성된다.

이 때, AYCbCr 데이터는 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

AYCbCr = AYCbCr_H + AYCbCr_L

Y = Y_H + Y_L = 0.29900(R_H+R_L)+0.58700(G_H+G_L)+0.11400(B_H+B_L)

Cb = Cb_H + Cb_L = -0.16874(R_H+R_L)-0.33126(G_H+G_L)+0.50000(B_H+B_L)

Cr = Cr_H + Cr_L = 0.50000(R_H+R_L)-0.41869(G_H+G_L)-0.08131(B_H+B_L)

위의 수학식 3을 상위 비트와 하위 비트로 묶어서 다시 정리하면, AYCbCr_H에 대한 값은 다음 수학식 4와 같고, AYCbCr_L에 대한 값은 다음 수학식 5와 같다.

Y_H = 0.29900R_H + 0.58700G_H + 0.11400B_H

Cb_H = -0.16874R_H - 0.33126G_H + 0.50000B_H

Cr_H = 0.50000R_H - 0.41869G_H - 0.08131B_H

Y_L = 0.29900R_L + 0.58700G_L + 0.11400B_L

Cb_L = -0.16874R_L - 0.33126G_L + 0.50000B_L

Cr_L = 0.50000R_L - 0.41869G_L - 0.08131B_L

즉, LUT_H와 LUT_L은 수학식 4와 수학식 5에 따라 구성될 수 있다.

위에서 AYCbCr_H 데이터의 A값은 ARGB_H의 A값과 같고, AYCbCr_L 데이터의 A값은 ARGB_L의 A값과 같다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 ARGB 데이터를 AYCbCr 데이터로 변환할 때는 제1구간 데이터(ARGB_H)는 룩 업 테이블 LUT_H(61)를 이용하여 해당 구간의 타겟 데이터(AYCbCr_H)로 변환하고, 제2구간 데이터(ARGB_L)는 룩 업 테이블 LUT_L(62)을 이용하여 해당 구간의 타겟 데이터(AYCbCr_L)로 변환한다. 그리고, AYCbCr_H와 AYCbCr_L을 합쳐서 32 비트의 최종 타겟 데이터(AYCbCr)를 생성한다.

즉, 16 비트 데이터에 대한 룩 업 테이블 2개가 사용되었으므로 총 256KBytes(2개 X 16가지수 X 16bits = 256KBytes) 크기의 룩 업 테이블만이 필요하다. 이 정도의 크기는 하드웨어 또는 소프트웨어적으로도 용이하게 구현할 수 있는 크기이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 크기가 큰 데이터를 변환할 때도 작은 크기의 룩 업 테이블을 사용할 수 있게 되어 과도한 룩 업 테이블을 사용해야 하는 문제점을 해결할 수 있다. 이에 따라 데이터 변환을 위한 장치를 간단화시키면서도 룩 업 테이블을 사용하여 데이터를 변환할 때 나타나는 데이터 변환 속도 향상 및 효율적인 CPU 사 용이라는 장점을 그대로 가질 수 있다. 특히 데이터 방송 수신장치에 적용하면 데이터 방송용 그래픽 데이터의 디스플레이 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 각각 동일 비트 수를 갖는 제1구간과 제2구간으로 구분되는 소스 데이터의 구간별 데이터에 대하여 각 구간별 타겟 데이터를 각각 별도의 룩 업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 단계;

   소스 데이터의 변환시에는 해당 소스 데이터의 구간별 데이터에 대응하는 룩 업 테이블을 참조하여 구간별 타겟 데이터를 각각 조회하는 단계; 및

   상기 조회된 구간별 타겟 데이터를 조합하여 최종 타겟 데이터를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 소스 데이터는 ARGB 데이터이고, 상기 타겟 데이터는 AYCbCr 데이터인 것을 특징으로 하는 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 소스 데이터에 대하여, 상기 제1구간의 데이터는 A 데이터, R 데이터, G 데이터 및 B 데이터의 상위 비트 조합으로 이루어지고, 상기 제2구간의 데이터는 A 데이터, R 데이터, G 데이터 및 B 데이터의 하위 비트 조합으로 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 소스 데이터의 제1구간 데이터에 대응하는 룩 업 테이블에는 A 데이터, Y 데이터, Cb 데이터 및 Cr 데이터의 상위 비트 조합으로 이루어지는 구간별 타겟 데이터를 저장하고,

   상기 소스 데이터의 제2구간 데이터에 대응하는 룩 업 테이블에는 A 데이터, Y 데이터, Cb 데이터 및 Cr 데이터의 하위 비트 조합으로 이루어지는 구간별 타겟 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 룩 업 테이블을 이용한 데이터 변환 방법.

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