KR100707116B1 - 2:1 데이메이션을 위한 효율적인 다운변환 시스템 - Google Patents

2:1 데이메이션을 위한 효율적인 다운변환 시스템 Download PDF

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Abstract

HDTV 다운변환 시스템은 비디오 화상을 표현하는 부호화 비디오 신호로부터 저해상도 2:1 다운변환된 비디오 신호를 형성하는 장치를 포함한다. 부호화 비디오 신호는 모션 예측을 가진 주파수 영역 변환 고해상도 비디오 신호(frequency-domain transformed high resolution video signal)이다. 상기 장치는 부호화 비디오 신호들을 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들로서 수신하는 수신기를 포함한다. 다운변환 필터(down conversion filter)는 저역 통과 주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 형성하기 위해 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들을 수신하여 가중화한다. 역변환 프로세서(inverse-transform processor)는 주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 화소값들의 세트로 변환한다. 평균화 필터(averaging filter)는 화소값들의 세트내의 화소값들 중 선택된 화소값들을 평균화 화소값들로 변환한다. 데시메이팅 프로세서(decimating processor)는 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해 화소값들의 세트 중 선택된 화소값들을 제거한다.
다운변환 필터, 역변환 프로세서, 평균화 화소값, 데시메이팅 프로세서

Description

2:1 데이메이션을 위한 효율적인 다운변환 시스템{Efficient down conversion system for 2:1 decimation}
도 1은 종래의 비디오 복호화 시스템의 하이 레벨 블록도.
도 2a는 다운변환 시스템의 실시예의 하이 레벨 블록도.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 평균화 필터의 주파수 응답 특성을 나타낸 도면.
도 3a는 2:1 다운변환 시스템의 실시예의 서브화소 위치 및 대응하는 예측 화소를 나타낸 도면.
도 3b는 다운변환 시스템의 예의 입력 매크로블록의 각각의 행에 대해 수행되는 업샘플링 과정을 나타낸 도면.
도 4는 블록 미러 필터의 실시예의 제 1 및 제 2 출력 화소값의 곱셈쌍을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다운변환 필터의 주파수 응답 특성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 종속 접속된 평균화 필터 및 다운변환 필터의 주파수 응답 특성을 나타낸 도면.
도 7은 2:1 데시메이션을 이용한 4:2:0 비디오 신호의 입력 및 데시메이팅된 출력 화소를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 엔트로피 디코더 120 : 역 양자화기
130 : 역 이산 코사인 변환(IDCT) 프로세서
본 발명은 부호화된 고해상도 비디오 신호, 예컨대 MPEG-2 부호화 비디오 신호를 복호화된 저해상도 출력 비디오 신호로 변환 및 포맷팅하는 디코더에 관한 것으로, 특히 상기 디코더용의 2:1 다운변환 시스템에 관한 것이다.
미국에서는 디지털 방식으로 부호화된 고해상도 텔레비젼 신호(HDTV)를 위한 규격이 제안되어 있다. 이 규격의 일부는 본래 국제 표준화 기구(ISO)의 동화상 전문가 그룹(MPEG)에 의해 제안된 MPEG-2와 동일하다. 상기 규격은 ISO에서 입수할 수 있는 제목이 "정보 기술-동화상 및 관련 오디오의 일반 코딩, 권고 H.626"인 국제 규격(IS) 설명서(ISO/IEC 13818-2, IS, 11/94)에 설명되어 있고, 이를 MPEG-2 디지털 비디오 코딩 규격의 기술을 위해 여기서 참조한다.
MPEG-2 규격은 실제로 여러 가지의 상이한 규격들이다. MPEG-2 규격에서, 여러 가지의 상이한 프로필들이 정의되며, 각각은 부호화 화상의 상이한 레벨의 복잡성에 대응된다. 각각의 프로필에 대해, 상이한 레벨들이 정의되며, 각 레벨은 상이한 화상 해상도에 대응된다. 메인 프로필, 메인 레벨로 공지된 MPEG-2 규격중 하나는 기존의 텔레비젼 규격(즉, NTSC 및 PAL)을 따른 비디오 신호를 코딩하도록 되어 있다. 메인 프로필, 하이 레벨로 공지된 다른 규격은 고해상도 텔레비젼 화상을 부호화하도록 되어 있다. 메인 프로필, 하이 레벨 규격에 따라 부호화된 화상들은 화상 프레임당 1,152 액티브 라인과 라인당 1,920 화소를 가질 수 있다.
한편, 메인 프로필, 메인 레벨 규격은 라인당 720 화소와 프레임당 576 라인의 최대 화상 크기를 규정하고 있다. 초당 30 프레임의 프레임 속도로, 이 규격에 따라 부호화된 신호는 초당 720*576*30 또는 12,441,600 화소의 데이터 속도를 가지고 있다. 이와 대조적으로, 메인 프로필, 하이 레벨 규격에 따라 부호화된 화상은 초당 1,152*1,920*30 또는 66,355,200 화소의 최대 데이터 속도를 가지고 있다. 이 데이터 속도는 메인 프로필, 메인 레벨 규격에 따라 부호화된 화상 데이터의 데이터 속도의 5 배 이상이다. 미국에서 HDTV 부호화를 위해 제안된 규격은 프레임당 1,080 라인, 라인당 1,920 화소를 가지고 있고, 이 프레임 크기에 대해 초당 30 프레임의 최대 프레임 속도를 가지고 있는 서브세트의 이 규격이다. 이 제안된 규격의 최대 데이터 속도는 메인 프로필, 메인 레벨 규격에 대해 최대 데이터 속도 이상이다.
MPEG-2 규격은 데이터 및 제어 정보의 혼합을 포함하고 있는 복합 신택스를 규정하고 있다. 이 제어 정보의 일부는 상기 규격에 의해 커버될 여러 가지 상이한 포맷들을 가지고 있는 신호를 인에이블하는데 사용된다. 이들 포맷들은 라인당 상이한 개수의 화소들(화소), 프레임 또는 필드 당 상이한 개수의 라인들, 및 초당 상이한 프레임들 또는 필드들을 가지고 있는 화상들을 규정하고 있다. 또한, MPEG-2 메인 프로필의 기본 신택스는 5개의 층, 시퀀스층, 화상 그룹층, 화상층, 슬라이스층 및 매크로블록층의 화상 시퀀스를 나타내는 압축된 MPEG-2 비트 스트림을 규정하고 있다. 이들 층 각각에는 제어 정보가 도입된다. 마지막으로, 사이드 정보(예컨대, 프레임 형태, 매크로블록 패턴, 화상 모션 벡터, 계수 지그재그 패턴 및 역양자화 정보)로 알려진 다른 제어 정보는 코드 비트 스트림 전반에 걸쳐 산재되어 있다.
다운변환 시스템은 고해상도 입력 화상을 저해상도 모니터 상에서의 디스플레이를 위해 저해상도 화상으로 변환한다. 고해상도 메인 프로필, 하이 레벨 화상 메인 프로필, 메인 레벨 화상, 기타 다른 저해상도 화상 포맷의 다운변환은 HDTV의 구현 비용을 줄이기 위해 증가된 중요도를 취득한다. 다운변환은 예컨대 NTSC 또는 525 프로그레시브 모니터와 같은 메인 프로필, 메인 레벨 부호화 화상을 지원하기 위해 저해상도를 가지고 있는 저비용의 기존의 모니터로 메인 프로필, 하이 레벨 부호화 화상에 사용된 고비용의 고해상도 모니터의 대체를 허용한다.
디지털 화상들을 효과적으로 수신하기 위해, 디코더는 비디오 신호 정보를 고속으로 처리해야 한다. 효율적으로 하기 위해, 부호화 시스템들은 비교적 저렴하며, 또한 이들 디지털 신호들을 실시간으로 복호화하기 위해 충분한 전력을 가지고 있어야 한다.
종래의 다운변환의 한가지 방법은 종래의 텔레비젼 수상기 상에서의 디스플레이에 적합한 화상을 형성하기 위해 복호화된 고해상도, 메인 프로필, 하이 레벨 화상을 간단히 저역 통과 필터링 및 데시메이팅한다. 따라서, 기존의 기술들을 이용하여, 다운변환을 이용하는 디코더는 복잡한 설계를 가지고 있고 이 기능을 수행하기 위해 공간 영역 화상에 대해 높은 데이터 속도로 동작하는 단일의 프로세서를 이용하여 구현될 수 있다. 하지만, 고해상도, 고 데이터 속도는 고가의 회로를 필요로 하며, 이는 비용이 주요 인자인 소비자 텔레비젼 수상기의 디코더의 구현에 적합하지 않다.
비디오 화상을 표현하는 부호화 비디오 신호로부터 저해상도 2:1 다운변환된 비디오 신호를 형성하는 장치가 개시되어 있다. 상기 부호화 비디오 신호는 주파수 영역 변환된 고해상도 비디오 신호이다. 상기 장치는 상기 부호화 비디오 신호를 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들로서 수신하는 수단을 포함하고 있다. 다운변환 필터 수단은, 역변환 수단이 화소값들의 세트로 변환하는 주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 형성하기 위해, 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들 중 선택된 계수값들을 수신하여 가중화한다. 평균화 필터 수단은 화소값들의 세트내의 화소값들 중 선택된 화소값들을 평균화 화소값들로 변환한다. 데시메이팅 수단은 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해, 화소값들의 세트 중 선택된 화소값들을 제거한다.
본 발명의 이들 특징 및 기타 다른 특징은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 명백해지게 된다.
본 발명의 실시예는 MPEG-2 규격, 특히 메인 프로필, 하이 레벨 MPEG-2 규격에 따라 부호화된 부호화 HDTV 신호를 필터링한다.
하지만, 여기서 설명하는 발명은 부호화된 HDTV 신호의 다운변환 필터링에 한정되지 않는다. 후술되는 필터링 방법은 섹션으로 분리되고 필터링된 다음에 재조합될 수 있는 다른 종류의 주파수 영역 복호화된 디지털 신호를 필터링하는데 사용될 수 있다.
MPEG-2 메인 프로필 규격은 5 개의 레벨, 즉 시퀀스 레벨, 화상 그룹 레벨, 화상 레벨, 슬라이스 레벨 및 매크로블록 레벨의 화상 시퀀스를 정의한다. 이들 레벨의 각각은 데이터 스트림에서의 기록으로 간주될 수 있고, 나중에 열거된 레벨은 이전에 열거된 레벨에서 네이스트 서브 레벨(nested sub-levels)로서 생성된다. 각각의 레벨에 대한 기록은 서브 레코드들을 복호화할 때 사용된 데이터를 포함한 헤더부를 포함하고 있다.
매크로블록들은 6 개의 블록들, 즉 4 개의 휘도 블록들(Y)고 K2 개의 색차 블록들(Cr,Cb)로 구성되어 있다. 부호화된 HDTV 신호의 각각의 블록은 상기 HDTV 화상의 64 화소(화소)의 2차원 이산 코사인 변환(DCT) 표현의 64 개의 각각의 계수값을 나타내는 데이터를 포함하고 있다.
부호화 과정에서, 화소 데이터는 이산 코사인 변환 전에 모션 보상 차동 코딩이 행해지며, 변환된 계수의 블록은 런 길이 및 가변 길이 부호화 기술을 적용함으로써 부호화된다. 데이터 스트림으로부터 화상 시퀀스를 복원하는 디코더는 부호화 과정을 전환시킨다. 이 디코더는 엔트로피 디코더(entropy decoder)(예컨대, 가변길이 디코더), 역 이산 코사인 변환 프로세서, 모션 보상 프로세서 및 보간 필터를 이용한다.
도 1은 종래의 일반적인 비디오 복호화 시스템의 하이 레벨 블록도이다. 종래의 비디오 디코더는 통상적으로 가변 길이 디코더와 런길이 디코더인 엔트로피 디코더(110), 역 양자화기(120), 및 역 이산 코사인 변환(IDCT) 프로세서(130)를 포함하고 있다. 상기 시스템은 또한 엔트로피 디코더(110)에 의해 입력 비트 스트림으로부터 검색된 제어 정보에 응답하여 복호화 시스템의 각종 구성 요소를 제어하는 제어기(170)를 포함하고 있다. 예측 화상의 처리를 위해, 종래 시스템은 또한 메모리(160), 가산기(140), 모션 보상 프로세서(150), 및 블록/라스터 변환기(180)를 포함하고 있다.
가변 길이 디코더(110)는 부호화된 비디오 화상 신호를 수신하고, 이전에 복호화된 화상의 매칭되는 매크로블록의 상대적 변위를 설명하는 모션 벡터를 포함하고 있는 제어 정보를 생성하기 위해 부호화 과정을 전환시킨다. 이 매칭되는 매크로블록은 현재 복호화되는 예측 화상의 매크로블록에 대응된다. 가변 길이 디코더(110)는 인트라프레임 부호화가 사용된 경우에는 잔류 비디오 화상이라고 하는 현재의 비디오 화상, 또는 인터프레임 부호화가 사용된 경우에 현재 비디오 화상과 예측된 비디오 화상간의 차이의 블록의 양자화된 DCT 변환 계수를 수신한다. 역 양자화기(120)는 양자화된 DCT 변환 계수를 수신하고, 이 양자화된 DCT 계수를 특정 매크로블록에 대해 재구성한다. 특정 블록에 사용될 양자와 매트릭스는 가변 길이 디코더(110)로부터 수신된다.
IDCT 프로세서(130)는 재구성된 DCT 계수들을 공간 영역의 화소값(8×8 매트릭스 값의 각각의 블록의 경우에는 매크로블록의 휘도 또는 색차 성분을 나타내고, 8×8 매트릭스값의 각각의 블록의 경우에는 예측된 매크로블록의 차동 휘도 또는 차동 색차를 나타냄)으로 변환한다.
현재의 매크로블록이 예측 부호화되지 않으면, 상기 출력 매트릭스값은 현재의 비디오 화상의 대응하는 매크로화소값들의 블록이다. 매크로블록이 인터프레임 부호화되면, 이전의 비디오 화상 프레임(기준 프레임)의 대응하는 매크로블록이 모션 보상 프로세서(150)에 의해 사용되기 위해 메모리(160)에 저장된다. 모션 보상 프로세서(150)는 엔트로피 디코더(110)로부터 수신된 모션 벡터에 응답하여 메모리(160)로부터 이전의 매크로블록을 수신한다. 다음에, 모션 보상 프로세서(150)는 메모리(160)에 저장되는 현재의 비디오 화상의 화소의 대응하는 매크로블록을 생성하기 위해 가산기(140)에서 이전의 매크로블록을 현재의 IDCT 변환된 매크로블록(현재의 예측 부호화된 프레임의 잔류 성분에 대응함)에 가산한다.
Ⅱ. 다운변환 시스템
A. 개요
도 2a는 다운변환 시스템의 실시예의 하이 레벨 블록도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 다운변환 시스템은 가변 길이 디코더(VLD)(210), 런길이(R/L) 디코더(212), 역 양자화기(214), 및 역 이산 코사인 변환(IDCT) 프로세서(218)를 포함하고 있다. 또한, 다운변환 시스템은 다운변환 필터(DCT 필터)(216), 평균화 필터(240), 및 부호화된 화상을 필터링하는 다운샘플링 프로세서(232)를 포함하고 있다. 이하에서는 메인 프로필, 하이 레벨 부호화된 입력에 대한 실시예에 대해 설명하지만, 다운변환 시스템은 유사하게 부호화된 고해상도 화상 비트 스트림으로 구현될 수도 있다.
다운변환 시스템은 또한 모션 벡터(MV) 변환기(220), 업샘플링 프로세서(226)와 절반 화소 발생기(228)를 포함하고 있는 고해상도 모션 블록 발생기(224), 및 기준 프레임 메모리(222)를 포함하고 있다.
또한, 상기 시스템은 수직 프로그래밍 필터(VPF)(282) 및 수평 프로그래밍 가능 필터(HZPF)(284)를 포함하고 있는 디스플레이 변환 블록(280)을 포함하고 있다. 디스플레이 변환 블록(280)은 다운샘플링 화상을 저해상도를 가지고 있는 특정 디스플레이 상에서의 디스플레이를 위해 화상로 변환한다.
다운변환 필터(216)는 주파수 영역에서 고해상도(예컨대, 메인 프로필, 하이 레벨 DCT) 계수의 저역 통과 필터링을 수행한다. 다운변환 프로세서(232)는 메인 프로필, 하이 레벨 화상을 디스플레이하는데 필요한 것보다 낮은 해상도를 가지고 있는 모니터 상에 디스플레이될 수 있는 화소값들의 세트를 생성하기 위해 저역 통과 필터링된 메인 프로필, 하이 레벨 화상의 데시메이션에 의해 공간 화소값을 제거한다. 예시적인 기준 프레임 메모리(222)는 다운샘플링된 화상에 대응하는 해상도를 가지고 있는 적어도 하나의 이전에 복호화된 기준 프레임에 대응하는 공간 화소값을 저장한다. 비인트라 매크로블록 부호화의 경우에, MV 변환기(222)는 해상도 저감과 일치하게 수신 화상의 각각의 블록에 대해 모션 벡터를 스케일링하고, 저해상도 모션 블록 발생기(224)는 기준 프레임 메모리(222)에 의해 제공된 데시메이션 해상도 모션 블록을 수신하고, 이들 모션 블록 업샘플링하며, 복호화되고 필터링된 차동 화소 블록에 대한 양호한 공간적 일치를 나타내는 절반 화소 정확도로 모션 블록을 제공하기 위해 절반 화소값을 발생한다.
이제, 인트라 매크로블록 부호화의 다운변환 시스템의 이 실시예의 동작에 대해 설명한다. 메인 프로필, 하이 레벨 비트 스트림은 VLD(210)에 의해 수신되어 복호화된다. HDTV 시스템에 의해 사용된 헤더 정보 이외에, VLD(210)는 각각의 블록 및 매크로블록의 DCT 계수와 모션 벡터 정보를 제공한다. DCT 계수는 R/L 디코더(212)에서 런길이 복호화되고, 역 양자화기(214)에 의해 역 양자화된다. VLD(210)와 R/L 디코더(212)는 도 1의 엔트로피 디코더(110)에 대응된다.
DCT 계수에 의해 나타낸 수신 비디오 화상은 고해상도 화상이므로, 각각의 블록의 DCT 계수는 고해상도 비디오 화상의 데시메이션전에 저역 통과 필터링된다. 역 양자화기(214)는 IDCT 프로세서(218)에 제공하기 전에 DCT 계수에 소정의 필터 계수값으로 가중치를 부여함으로써 주파수 영역에서 저역 통과 필터링을 수행하는 DCT 필터(216)에 DCT 계수를 제공한다. 실시예에서, 이 필터 동작은 블록 단위로 수행된다.
IDCT 프로세서(218)는 필터링된 DCT 계수의 역 이산 코사인 변환을 수행함으로써 공간 화소 샘플값을 제공한다. 평균화 필터(240)는 공간 화소 샘플값을 평균화한다. 다운샘플링 프로세서(232)는 소정의 데시메이션 비율에 따라 공간 화소 샘플값들을 제거함으로써 화상 샘플 크기를 줄이며, 따라서 저해상도 화상의 저장은 고해상도 메인 프로필, 하이 레벨 화상을 저장하는데 필요한 것보다 작은 프레임 메모리(222)를 사용한다.
이제, 비인트라 매크로블록 부호화용의 다운변환 시스템의 이 실시예의 동작에 대해 설명한다. 이 실시예에서, MPEG 규격을 따라, 현재의 검색된 화상의 DCT 계수는 예측된 화상 매크로블록의 잔여 성분의 DCT 계수를 나타낸다. 모션 벡터의 수평 성분은 메모리에 저장된 이전의 프레임의 저해상도 기준 화상이 고해상도 예측 프레임(메인 프로필, 하이 레벨)과 동일한 개수의 화소를 가지고 있지 않기 때문에 스케일링된다.
도 2a를 참조하면, VLD(210)에 의해 제공된 메인 프로필, 하이 레벨 비트 스트림의 모션 벡터가 MV 변환기(220)에 제공된다. 각각의 모션 벡터는 기준 프레임 메모리(222)에 저장된 이전의 화상의 기준 프레임의 적절한 예측 블록을 참조하기 위해 MV 변환기(220)에 의해 스케일링된다. 상기 검색된 블록의 크기(화소값의 크기)는 현재의 화상을 부호화하는데 사용된 대응하는 고해상도 블록보다 작으며, 따라서 검색된 상기 IDCT 프로세서(218)에 의해 제공된 잔류 블록으로서 동일한 개수의 화소를 가지고 있는 예측 블록을 형성하기 위해 업샘플링된다.
예측 블록은 원래의 고해상도의 화소 블록에 대응하는 블록을 발생하기 위해 MV 변환기(220)로부터의 제어 신호에 응답하여 업샘플링 프로세서(226)에 의해 업샘플링된다. 다음에, 예측 블록의 적절한 공간 정렬을 보장하기 위해, 절반 화소 발생기(228)에서 업샘플링된 예측 블록에 대해 모션 벡터에 의해 지시된 바와 같이 절반 화소값이 발생된다. 업샘플링 및 정렬된 예측 블록은 이 예의 경우에 상기 예측 블록으로부터의 감소된 해상도 잔류 성분인 현재의 필터링된 블록에 가산기(230)에서 가산된다. 매크로블록 단위로 모든 처리가 행해진다. 모션 보상 처리가 업샘플링 영역에서 현재의 매크로블록에 대해 완료된 후에, 재구성된 매크로블록은 다운샘플링 프로세서(232)에서 제거된다. 이 처리는 화상의 해상도를 줄이지 않지만, 저해상도의 필터링 화상로부터 중복 화소들을 간단히 제거한다.
일단 화상의 다운샘플링된 매크로블록이 이용 가능하면, 디스플레이 변환 블록(280)은 상기 VPF(282)와 HZPF(284)에서 다운샘플링된 화상의 수직 및 수평 성분을 각각 필터링함으로써 저해상도의 텔레비젼 디스플레이 상에의 디스플레이를 위해 상기 화상을 조절한다.
B. 평균화 필터
도 2a의 DCT 필터(216)는 상기 IDCT 프로세서(218)에 제공하기 전에 소정의 필터 계수값으로 DCT 계수를 가중치 부여함으로써 주파수 영역에서 저역 통과 필터링을 수행한다. DCT 필터(216)에 의해 수행된 저역 통과 필터링은 출력 화상에서 에이리어싱 왜곡을 줄인다.
본 발명의 실시예에서, DCT 필터는 필터링되는 블록에 인접한 블록에 대응하는 계수값 없이 인트라 블록 기초로 필터링을 수행한다. 이에 따라, 블록 경계에서 비-스무스 필터링(non-smooth filtering)으로 인한 다운변환 생성물을 포함하고 있는 출력 화상이 생성된다. 이들 다운변환 생성물은 특히 원래 화상이 양호한 세부 사항을 가지고 있는 동화상으로 구성되어 있고 저속 패닝 및 주밍(zooming)이 있을 때 출력 화상에서 볼 수 있다.
일실시예에서, DCT 필터(216)는 선형 시프트 인베어리언트(linear shift invariant)가 아니고, 공간 영역의 블록 미러 필터와 동등하다. 이 블록 미러 필터는 DCT 계수의 블록의 중간의 화소에서 FIR 필터의 기능을 하지만, 블록 경계를 넘은 좌우 화소를 미러 화소로 가정하고 저역 통과 출력을 얻기 위해 이들 입력 화소를 필터링하기 때문에 블록 경계에서 상이하다. 이 실시예는 또한 블록 경계에서 비-스무스형 필터링으로 인한 다운변환 생성물을 포함하고 있는 출력 화상을 생성할 수 있다.
도 2a에 도시된 평균화 필터(240)는 선형 시프트 인베어리언트이고, 이들 다운변환 생성물을 줄이도록 설계될 수 있다. 2:1 다운변환 시스템의 실시예에서, 평균화 필터(240)는 IDCT 프로세서(218)가 재구성된 DCT 계수를 공간 영역의 화소값으로 변환한 후에 2 개의 화소를 평균화하는 2 개의 탭 필터이다.
이하에서, 8×8 화소 블록에 대해 DCT 부호화가 수행되고 평균화 필터(240)가 수평 2:1 데시메이션 다운변환 시스템에 대해 인트라 블록 필터링을 수행하는 경우에 대한 일실시예를 설명한다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 본 발명은 다른 차원에도 적용될 수 있다.
8×8 블록의 입력 화소의 수평 행을,
X = [x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7]
로 하고,
8×8 블록의 입력 화소의 대응하는 수평 행을,
A = [α0 α1 α2 α3 α4 α5 α6 α7]로 하면,
출력 화소(A)은 아래와 같이 수학식 1 내지 4에 의해 정의된다:
Figure 112004045856815-pat00001
Figure 112004045856815-pat00035
Figure 111999012710348-pat00003
Figure 111999012710348-pat00004
상기의 수학식1 내지 4를 특징으로 하는 필터의 주파수 응답(dB 대 주파수, 여기서 π는 샘플링 주파수의 1.5배에 해당한다)이 도 2B에서 커브(260)에 의해 예시된다.
상술한 예에서, α1, α3, α5 및 α7이 다운샘플링 프로세서(232)에 의해 나왔기 때문에, 필터는 N이 행에서 화소수이고 아래 예에서는 8로, 수학식5 및 수학식6의 다음 특징 중의 하나에 의해 실행될 수 있다.
Figure 111999012710348-pat00005
또는
Figure 111999012710348-pat00006
C. 매크로블록 예측
이전의 화상들의 기준 프레임들이 크기가 작아지기 때문에, 또한, 이러한 프레임들을 지시하는 수신된 모션 벡터들이 변환비에 따라 변환될 수 있다. 예를 들어, 다음은 수평 방향으로 휘도 블록에 대한 모션 변화를 설명한다. 본 분야에 기술자는 필요하다면 쉽게 수직 방향으로 다음 설명을 확장할 수 있다. 원래 화상 프레임에서 현재 매크로블록으로 x 및 y를 나타내면, 수평 데시메이션 요소 Dx, 원래 화상 프레임의 절반 화소 수평 모션 벡터로 mvx, 절반 화소 단위에서 XH로 나타나는 원래 화상 프레임에서 모션 블록의 상부 왼쪽 화소의 어드레스는 절반 화소 단위에서 수학식7에 의해 주어진다.
Figure 111999012710348-pat00007
다운-샘플링된 화상에서 모션 블록 시작에 상응하는 화소, 그것의 어드레스는 수학식8에서 주어진 화소 단위에서 x* 및 y*로 나타난다.
Figure 111999012710348-pat00008
실시예의 DCT 필터(216) 및 다운샘플링 프로세서(232)가 화상의 수평 구성 성분만 감소시키고, 모션 벡터의 수직 구성 성분은 영향을 받지 않는다. 색차에 대하여, 모션 벡터는 원래 화상에서 절반의 휘도 모션 벡터이다. 따라서, 또한, 색차 모션 벡터 변화에 대한 정의가 두 수학식7 및 8에서 사용될 수 있다.
모션 예측이 두 단계 처리에 의해 행해진다. 우선, 원래 화상 프레임에서 화소 정확성 모션 추정이 도 2A의 업-샘플링 프로세서(226)에서 다운-샘플링된 화상 프레임을 업-샘플링함으로써 회복되고, 그후, 절반 화소 발생기(228)가 화소값들에 가장 가깝게 평균하여 절반 화소 모션 추정을 실행한다.
예를 들어, 원래 화상의 화소들에 대응하는 데시메이팅된 화상에서 서브화소들이 원래 화상의 모션 예측을 주는 업-샘플링 프로세서(226)에서 업-샘플링 다상 필터를 사용하여 삽입된다. 모션 예측은 애더(230)에서 IDCT 프로세서(218)의 출력에 부가된다. 애더(230)의 출력값이 원래 화상 포맷에서 감소된 해상도 화상에 해당하기 때문에, 이러한 값들은 저해상도를 갖는 디스플레이상에 디스플레이될 수 있다. 다운샘플링 프로세서(232)에서 다운샘플링은 연속적으로 화상 프레임의 서브샘플링에 등화하지만, 조정들이 변환비를 기초하여 만들어질 수 있다. 예를 들어, 3:1 다운샘플링의 경우에, 수평적으로 다운샘플링되는 화소들의 수는 각 입력 매크로블록에 대해서 6 또는 5이고, 제 1 다운샘플링된 화소들이 입력 매크로블록에서 제 1 화소는 아니다.
다운-샘플링된 화상로부터 정확한 모션 예측 블록을 취득한 후에, 업-샘플링은 원래 화상에서 상응하는 예측 블록을 가지는 것이 필요하다. 결론적으로, 모션 블록 예측에서 서브화소 정확성이 다운샘플링된 화상에서 바라는 것이다. 다운-샘플링된 모션 블록에 부가하여 모션 벡터에 의해 요구되는 제 1 화소인 서브화소가 결정된다. 그후, 연속하는 서브화소 위치들이 다음에 설명된 모듈로 연산(modulo arithmetic)을 사용하여 결정된다. 서브 위치들이 수학식9에서 주어진 Xs로 나타난다.
Figure 111999012710348-pat00009
여기서, "%"는 모듈로 디비전(division)을 나타낸다.
예를 들어, 2:1 업-샘플링에 대한 Xs의 범위는 0,1이다. 도 3A는 2:1업-샘플링에 대한 상응하는 17예측된 화소들 및 서브화소 위치들을 도시하고, 표1은 도 3A 에 대한 범례(legend)이다.
Figure 111999012710348-pat00010
상술한 바와 같이, 업-샘플링 필터들이 업-샘플링 다상 필터들일 수 있고, 표 2A는 업-샘플링 다상 삽입 필터의 특징을 준다.
Figure 111999012710348-pat00011
아래 표 2B는 실시예의 2:1 업-샘플링 다상 필터에 대한 다상 필터 계수를 도시한다.
Figure 111999012710348-pat00012
고정된 포인트 표시에서, 표2B의 삽입어구에서의 수들이 왼쪽에 2배 정밀도 수들에 상응하는 9비트 2의 보수 표시이에서다. 다운샘플링된 기준 화상 프레임에서 모션 예측 블록의 서브화소 위치에 따라, 하나의 상응하는 위상의 다상 삽입 필터가 사용된다. 또한, 실시예에서, 왼쪽 및 오른쪽에 보다 많은 화소들이 다운샘플링된 화상 프레임에서 17수평 화소들에 삽입되는 것이 필요하다. 예를 들어, 3:1 데시메이션의 경우에, 각 입력 매크로블록에 대해 최대 6 수평적으로 다운샘플링된 화소들이 있다. 그러나, 업-샘플링일 때, 9 수평 화소들이 업-샘플링 필터가, 필터가 동작하는 경계 밖에 보다 많은 왼쪽 및 오른쪽 화소들이 필요하기 때문에, 상응하는모션 예측 블록값들의 생성을 필요로 한다. 실시예가 절반 화소 모션 추정을 채택하기 때문에, 17화소들은 가장 가까운 두 화소 샘플들의 평균값 또는 제 1의 16정수 화소들 중 하나일 수 있는 16 절반 화소들을 가지게 된다. 절반 화소 모션 발생기가 이것을 관리한다. 표3은 서브화소 위치들 및 다상 필터 요소 사이에 매핑과, 업-샘플링 처리에 대한 부가가 필요한 왼쪽 화소들의 수를 예시한다.]
Figure 111999012710348-pat00013
도 3B는 입력 매크로블록의 각각의 행을 실행하는 업-샘플링 처리를 요약한다. 우선, 단계(310)에서, 처리되는 입력 화상 프레임의 블록에 대한 모션 벡터가 수신된다. 단계(312)에서, 모션 벡터는 메모리에서 다운샘플링된 기준 프레임에 대하여 변화된다. 단계(314)에서, 조절된 모션 벡터는 프레임 메모리에 저장된 예측 블록의 코디네이트를 회복하기 위해 사용된다. 단계(316)에서, 블록에 대한 서브화소 포인트가 결정되고, 그후, 업-샘플링에 대한 초기 다상 필터값들이 단계(318)에서 회복된다. 그후, 저장된 다운샘플링된 기준 프레임의 예측 블록에 대한 식별 화소들이 단계(320)에서 메모리로부터 회복된다.
필터링 단계(324)에서 제 1 전달 전에, 레지스터들이 단계(322)에서 시작되고, 그것은 실시예에서 초기 3또는 5화소값들로 레지스터들의 로딩을 수반한다. 그후, 필터링 단계(324) 후에, 처리는 모든 화소들이 처리되는지를 단계(326)에서 결정한다. 만약 모든 화소들이 처리된다면, 업-샘플링된 블록이 완료된다. 만약 모든 화소가 처리되지 않는다면, 위상은 단계(328)에서 업데이트되고, 0값에 대해서, 위상이 검사된다. 만약 위상이 0이라면, 레지스터들이 다상 필터 계수들의 다음 세트에 대해 업데이트되어야만 한다. 그후, 레지스터 단계(332) 업데이트는 간단히 입력 화소들을 업데이트한다. 가장 왼쪽 화소가 블록 경계의 밖인 예외적인 경우에, 이전 화소값이 되풀이될 수 있다.
코딩 구조가 내부 코드(intra-coded) 프레임들 사이의 많은 예측된 프레임들을 구성할 때, 다운변환 화상에서 느린 모션의 원래 화상의 재생이 원래 화상에 앞서 또는 뒤에 감소된 해상도 및/또는 모션을 가지는 재생된 다운변환 화상을 초래하는 모션 아티팩트들(artifacts)을 가지는 예측된 프레임들을 초래할 수 있다. 다음 내부 코드 프레임이 디스플레이될 때, 모션 아티팩트들을 가지는 다운변환된 예측 화상 및 정확하게 재생된 화상의 차가 관찰자(viewer)에게 부드럽지 않는 모션을 초래할 수 있다. 예를 들어, 만약 예측된 프레임들이 원래 화상의 모션을 앞선다면, 다음 내부 코드 프레임이 모션이 뒤쪽으로 가는 인상을 관찰자에게 줄 수 있다.
실시예에서, 도 2A의 다운변환 시스템은 다운샘플링 프로세서(232)에 의해 감소된 화소들이 삽입되도록 라그랑즈(lagrangian) 필터를 사용하는 업-샘플링 프로세서(226)를 포함한다. 라그랑즈 삽입은 본 분야의 기술자들에게 공지되어 있고, 아킨손(atkinson)이 교수했다. 수의 분석에 대한 소개(an introduction to numerical analysis), 107-10은 기준에 의해 통합된다. 라그랑즈 필터를 사용하여 등화-리플(equi-ripple) 필터의 사용에 비하여 상술한 모션 아티팩트들을 감소한다.
D. DCT 계수들의 가중치를 채용한 DCT 영역 필터링
다운변환 시스템의 실시예는 공간(spatial) 영역에서 저역 통과 필터를 교체하는 주파수 영역에서 DCT 계수들을 처리하는 DCT 필터(216)를 포함한다. MPEG 또는 JPEG 표준에 의해 고려되는 것처럼, DCT 코드 화상들에 대한 공간 영역 필터링 대신에 DCT 영역 필터링에서 몇가지 장점이 있다. 가장 현저하게, DCT 영역 필터는 계산적으로 보다 효과적이고 공간 화소들에 적용되는 공간 영역 필터보다 하드웨어를 덜 필요로 한다. 예를 들어, N 탭들을 가지는 공간 필터는 N 곱하기만큼 많이 사용될 수 있고, 각각의 공간 화소 샘플값들에 대한 부가를 사용할 수 있다. 이것은 DCT 영역 필터에서 하나의 곱하기에만 비교된다.
가장 간단한 DCT 영역 필터는 고주파수 DCT 계수들의 절단(truncaion)이다. 그러나 고주파수 DCT 계수들의 절단은 부드러운 필터를 초래하지 않고 디코드된 화상에서 엣지들 근처에 "공명(ringing)"처럼 약점을 가진다. 본 발명의 실시예의 DCT 영역 저역 통과 필터는 공간 영역에서 블록 미러(mirror) 필터로부터 유도된다. 예를 들어, 블록 미러 필터에 대한 필터 계수값은 공간 영역에서 최적화 되고, 이러한 값들이 DCT 영역 필터의 계수들로 변환된다.
비록 실시예가 수평 방향에서만 DCT 영역 필터링을 도시하지만, DCT 영역 필터링은 수평 또는 수직 방향, 또는 수평 및 수직 필터들을 조합한 모두 중 하나에서 행해질 수 있다.
E. DCT 영역 필터 계수들
본 발명의 하나의 실시예 필터는 두 제한(constraints)로부터 유도된다. 우선, 필터는 이전 화상로부터 또는 동일한 화상의 다른 블록들로부터 정보를 사용하지 않고 각각의 화상의 블록에 대한 블록 기초에 의해 블록상에 화상 데이터를 처리하고, 둘째, 필터는 필터가 경계 화소값들을 처리할 때 발생하는 블록 경계들의 가시도(visibility)를 감소한다.
제 1 제한에 따라, 예를 들어, MPEG 화상 순서의 DCT를 기초로 하는 압축에서 NXNDCT 계수들의 블록들이 NXN 공간 화소값들의 블록들을 생산한다. 결론적으로, 본 발명의 실시예는 현재 수신된 화상의 블록들만을 처리하는 DCT 영역 필터를 실행한다.
제 2 제한에 따라, 만약 필터가 단순히 공간 화소값의 블록에 적용된다면, 필터의 잔여를 채우는 경계를 넘어서 불충분한 수의 공간 화소에 의해 블록 경계상에 필터의 변화가 있다. 말하자면, 블록의 엣지는 N-탭 필터가 N이 짝수인지 홀수인지에 따라 (N/2)-1에 대한 또는, N/2에 대해서만 각각의 입력 화소들을 가지기 때문에 적절하게 여과될 수 없다. 잔존하는 입력 화소들은 블록의 경계를 넘어선다. 화소값들을 공급하는 몇가지 방법들이 존재한다: 1)경계를 넘어선 소정의 상수 화소값을 되풀이한다. 2)경계 화소값으로 동일한 화소값을 되풀이 한다. 3)처리된 블록에 이웃한 화소값들의 이전 및 이어서 일어나는 블록들을 형성하는 화소값들의 블록을 반영한다. 이전 또는 이후 블록의 내용상에 이전 정보 없이, 미러링(mirroring) 방법이 바람직한 방법으로 고려된다. 따라서, 본 발명의 실시예는 필터에 대한 미러링 방법을 채택하고 "블록 미러 필터"로 불린다.
다음은 블록의 8입력 공간 화소 샘플값들의 필터들을 저역 통과하는 수평 블록 미러를 실행하는 실시예를 설명한다. 만약 입력 블록의 크기가 화소 샘플값들의 8X8블록 매트릭스라면, 그후, 수평 필터링이 블록 미러 필터를 8화소 샘플값들의 각 행에 적용함으로써 행해질 수 있다. 필터링 처리가 블록 매트릭스의 열방향으로 필터 계수들을 적용함으로써 실행될 수 있거나 또는 다차원 필터링이 행의 필터링에 의해 이루어지고, 그후, 블록 매트릭스의 열을 필터링한다는 것은 본 분야의 기술자들에게는 당연한 것이다.
도 4는 탭 값들 h0 내지 h14에 의해 나타나는 15탭 공간 필터를 채택하는 8입력 화소들에 대한 실시예 미러 필터에 대한 입력 화소값들 x0 내지 x7(그룹 X0) 사이에 상호작용을 보여준다. 입력 화소들은 그룹 X0의 왼쪽상의 미러가 되고, 그룹(X1)으로 도시되고, 그룹 X0의 오른쪽에서 그룹(X2)로 도시된다. 필터의 출력 화소값은 상응하는 화소 샘플값으로 필터 탭 값들의 15 곱셈의 합이다. 도 4는 제 1 및 제 2 출력 화소값들의 곱셉 쌍으로 예시된다.
F. 블록 미러 필터의 실시예
본 발명의 블록 미러 필터링의 실시예는 다음의 단계들로 유도된다: 1)1차원 저역 통과 대칭 필터는 홀수의 탭들로 선택되고, 그것은 2N 탭들 미만이다. 2)필터 계수들이 0으로 패딩(padding)함으로써 2N값들로 증가된다. 3)필터 계수들이 재배열되어 원래 중간 계수가 왼쪽 원형 이동에 의해 0번째 위치로 간다. 4)재배열된 필터 계수들의 DFT 계수들이 결정된다. 5)DCT 필터 계수들이 입력 블록의 실수 DFT 계수들로 곱셈된다. 6)필터링된 DCT 계수들의 역 이산 코사인 변형(IDCT)은 감소하기 위하여 준비된 저역 통과-필터링된 화소들의 블록을 제공하도록 IDCT 계수들에 의해 곱셈이 실행된다.
저역 통과 필터의 컷오프가 데시메이션 비에 의해 결정된다. 하나의 실시예에서, 컷오프 주파수는 2:1 데시메이션에 대한 π/2이고, 여서기 π는 샘플링 주파수의 1.5배이다.
MPEG 및 JPEG 디코더들에서 DCT 영역 필터는 메모리 필수품들이 역 양자화 및 블록들의 IDCT 처리가 이전 기술의 디코더에서 존재하기 때문에 감소되고, DCT 영역 필터 계수들에 의해 DCT 계수들의 부가적인 스칼라 곱셈이 필요하다. 따라서, 분리된 DCT 영역 필터 블럭 곱셈이 특정 실행에서 물리적으로 필요하지 않고, 본 발명의 다른 실시예는 IDCT 처리 계수들과 DCT 영역 필터 계수들을 단순히 결합한다.
본 발명의 예시적인 다운변환 시스템에 대해서, DCT 계수들의 데시메이션 및 수평 필터링이 고려되고, 다음은 640H x 720V 진보적인 변환에 대한 1280H x 720V에 대한 구현예이다(수평 2:1 데시메이션).
표4는 DCT 블록 미러 필터(가중치) 계수들을 도시한다. 김 등에 의해 교수된 바와 같이, 공간 영역에서 블록 미러 필터"DCT Domain Filter For ATV Down Conversion"[IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol 43 (4) 1074-8(1997)]는 DCT 가중치 계수들에 의해 DCT 영역에서 실행될 수 있다. 표4에서 삽입구의 수는 10비트 2의 보수 표현이다. 표4의 "*"는 값이 1보다 크기 때문에 10비트 2의 보수 표현에 대한 영역을 넘어서는 것이다. 그러나, 본 분야에 전문가들에게 *에 의해 나타나는 값들에 의해 블록의 행 계수들의 곱셈이 필터값의 분수값(나머지)에 의해 곱해지는 계수에 계수값을 부가하여 쉽게 실행할 수 있다.
Figure 111999012710348-pat00014
이러한 수평 DCT 필터 계수들은 인코드된 비디오 화상의 8x8 DCT 계수들의 블록에서 각 열을 가중한다. 예를 들어, 열 0의 DCT 계수들은 H[0]에 의해 가중되고, 제 1 열의 DCT 계수들은 H[1]등에 의해 가중된다.
다운변환 필터의 주파수 응답(dB 대 주파수)은 도 5에서 커브(510)에 의해 예시되는 표4의 계수들을 특징으로 한다. 다운변환 필터가 직렬로 된 수학식1 내지 4를 특징으로 하는 평균화 필터의 주파수 응답(dB 대 주파수)은 도 6에서 커브(610)에 의해 예시되는 표4의 계수들을 특징으로 한다.
상기 설명은 1-차원 DCT를 사용하여 수평 필터 구현을 예시한다. 디지털 신호 처리 분야에서 공지된 바와 같이, 그러한 처리는 2-차원 시스템으로 확장될 수 있다. 2-차원 시스템에 대해서, 입력 순서는 값들의 매트릭스로 나타나고, 주기(M)을 가진 열 순서로 주기적인 순서로 도시되고, 정수인 주기(M,N 및 M)로 행 순서가 주기적이다. 2-차원 DCT는 입력 순서의 열들에서 실행되는 1차원 DCT로 실행될 수 있고, 그후, 제 2의 1차원 DCt가 입력 순서로 처리되는 DCT의 행상에 실행된다. 또한, 본 분야에서 공지된 바와 같이, 2-차원(IDCT)이 단일 처리로 실행될 수 있다.
G. 다운샘플링
다운샘플링은 다운변환된 화상에서 화소들의 수를 감소하도록 다운샘플링 프로세서(232)에 의해 이루어진다. 도 7은 4:2:0 색차형 2:1 데시메이션에 대한 입력 및 데시메이팅된 출력을 보여준다. 표5는 도 7의 휘도 및 색차 화소들에 대한 범례 식별을 보여준다. 도 7의 다운변환 이전 및 이후의 화소 위치들은 진보적인(2:1 데시메이션) 경우에 대한 것이다.
Figure 112004045856815-pat00036
1280x720화소 크기로부터 640x720화소 크기로 변환할 수 있는 진보적인 포맷 화상의 다운샘플링에 대하여, 휘도 신호는 매 제 2 샘플에 대하여 수평적으로 서브샘플링된다. 다시 말해서, 매 제 2 샘플은 수평축상에 데시메이팅된다. 색차 신호에 대하여, 다운-샘플링된 화소는 원래 화소 아래의 절반 화소이다. 원래 매크로블록에서의 화소들 및 데시메이팅된 화소들이 도 7에 도시된다.
본 발명의 실시예가 도시되고 설명되지만, 그러한 실시예들은 단순한 예로 제공된다. 다양한 변화, 변경 및 대용이 본 발명의 정신으로부터 분리되지 않고 본 분야의 기술자들에 의해 발생할 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에서 그러한 변화들을 포함하여야 한다.
본 발명은 비디오 화상을 표현하는 부호화 비디오 신호로부터 저해상도 2:1 다운변환된 비디오 신호를 형성할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (21)

  1. 비디오 화상을 표현하는 부호화 비디오 신호로부터 저해상도 비디오 신호를 형성하는 장치로서, 상기 부호화 비디오 신호는 주파수 영역 변환 고해상도 비디오 신호(frequency-domain transformed high resolution video signal)인, 상기 장치에 있어서:
    상기 부호화 비디오 신호를 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들로서 수신하는 수신 수단과;
    저역 통과 필터링된 주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 형성하기 위해, 상기 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들을 수신하여 가중화하는 다운변환 필터 수단과;
    상기 저역 통과 필터링된 주파수 영역 비디오 계수의 세트를 수신하여, 제 1 화소값들의 세트로 변환하는 역변환 수단과;
    상기 제 1 화소값들의 세트를 수신하고, 상기 제 1 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 평균화 화소값들로 변환하여, 상기 평균화 화소값들을 포함하는 제 2 화소값들의 세트를 제공하는 평균화 필터 수단과;
    상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해, 상기 제 2 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 제거하는 데시메이팅(decimating) 수단을 포함하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 평균화 필터 수단은 상기 제 1 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 모두를 평균화 화소값들로 변환하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 평균화 필터 수단은 상기 제 1 화소값들의 세트내의 상기 화소값들의 연속한 쌍들만을 평균화 화소값들로 변환하고, 상기 제 2 화소값들의 세트가 상기 평균화 화소값들만을 포함하며, 그에 따라 상기 평균화 필터 수단은 상기 데시메이팅 수단을 포함하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부호화 비디오 신호는 모션 예측(motion prediction)을 가진 잔차 비디오 화상을 표현하고, 상기 장치는:
    합산된 화소값들의 세트를 제공하기 위해, 이전 프레임의 모션 보상 비디오 신호 성분을 상기 잔차 비디오 화상의 상기 평균화 화소값들을 포함하는 상기 제 2 화소값들의 세트에 더하는 더 포함하며,
    상기 데시메이팅 수단은 상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해 상기 합산된 화소값들의 세트 중 선택된 화소값들을 제거하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 수단은 상기 부호화 비디오 신호를 수신하여, 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 블록을 상기 다운변환 필터 수단에 제공하고,
    상기 다운변환 필터 수단은 상기 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 블록을 수신하여 가중화된 주파수 영역 비디오 계수들의 블록을 생성하며;
    상기 역변환 수단은 상기 가중화된 주파수 영역 비디오 계수들의 블록을 제 1 화소값들의 블록으로 변환하고,
    상기 평균화 필터 수단은 상기 제 1 화소값들의 블록내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 평균화 화소값들로 변환함으로써 상기 제 1 화소값들의 블록을 제 2 화소값들의 블록으로 변환하고,
    상기 데시메이팅 수단은 상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해 상기 제 2 화소값들의 블록으로부터 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 제거하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 수단은 상기 부호화 비디오 신호를 수신하여 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 블록을 상기 다운변환 필터 수단에 제공하고,
    상기 다운변환 필터 수단은 상기 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 블록을 수신하여 가중화된 주파수 영역 비디오 계수들의 블록을 생성하고,
    상기 역변환 수단은 상기 가중화된 주파수 영역 비디오 계수들의 블록을 제 1 화소값들의 블록으로 변환하고,
    상기 평균화 필터 수단은 상기 제 1 화소값들의 블록내의 상기 화소값들 모두를 평균화 화소값들로 변환함으로써 상기 제 1 화소값들의 블록을 제 2 화소값들의 블록으로 변환하고,
    상기 데시메이팅 수단은 상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해 상기 제 2 화소값들의 블록의 선택된 평균화 화소값들을 제거하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 다운변환 필터 수단은 공간 영역내의 블록 미러 필터(block mirror filter)와 동등한, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 수신 수단은 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 N × N 블록을 상기 다운변환 필터에 제공하고,
    상기 평균화 필터 수단은 이하의 식에 따라 화소값들을 처리하고,
    Figure 112006055135616-pat00016
    (1)
    여기서, x(i)는 상기 화소값들의 N × N 블록의 수평행에서의 입력 화소들을 나타내고, α(i)는 대응하는 평균화 화소값들을 나타내고, 상기 제 2 화소값들의 블록은 평균화 화소값들 α(i)만을 포함하며, 그에 따라 상기 평균화 필터 수단은 상기 데시메이팅 수단을 포함하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 평균화 필터 수단은 2선형 필터(bi-linear filter)인, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 부호화 비디오 신호는 모션 예측을 가진 잔차 비디오 화상을 표현하고, 상기 장치는:
    상기 부호화 비디오 신호의 이전 프레임에 대응하는 저해상도 데시메이팅된 비디오 신호를 저장하는 메모리 수단과;
    상기 저장된 저해상도 데시메이팅된 비디오 신호를 상기 이전 프레임에 대응하는 저해상도 모션 보상된 비디오 신호 화소값들의 블록으로 변환하는 업샘플링 수단과;
    합산된 화소값들의 블록을 제공하기 위해, 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 저해상도 모션 보상된 비디오 신호 화소값들의 블록을 상기 제 2 화소값들의 블록에 더하는 합산 수단을 더 포함하며,
    상기 데시메이팅 수단은 상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해, 상기 합산된 화소값들의 블록으로부터 화소값들 중 선택된 화소값들을 제거하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 업샘플링 수단은 라그랑즈 보간(Lagrangian interpolation)을 사용하여, 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 저장된 저해상도 데시메이팅된 비디오 신호를 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 저해상도 모션 보상된 비디오 신호 화소값들의 블록으로 변환하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
  12. 비디오 화상을 표현하는 부호화 비디오 신호로부터 저해상도 비디오 신호를 형성하는 방법으로서, 상기 부호화 비디오 신호는 주파수 영역 변환 고해상도 비디오 신호인, 상기 방법에 있어서:
    (a) 상기 부호화 비디오 신호를 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들로서 수신하는 단계와;
    (b) 저역 통과 필터링된 주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 형성하기 위해, 상기 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 세트를 가중화하는 단계와;
    (c) 상기 저역 통과 필터링된 주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 제 1 화소값들의 세트로 변환하는 단계와;
    (d) 상기 제 1 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 평균화 화소값들로 변환하고, 상기 평균화 화소값들을 포함하는 제 2 화소값들의 세트를 제공하는 단계와;
    (e) 상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해, 상기 제 2 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 제거하는 단계를 포함하는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 단계(d)에서 상기 제 1 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 모두는 평균화 화소값들로 변환되는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 단계(d)에서 나중에 단계(e)에서 제거되지 않는 상기 상기 화소값들만이 평균화 화소값들로 변환되는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 부호화 비디오 신호는 모션 예측을 가진 잔차 비디오 화상을 표현하며, 상기 방법은:
    합산 화소값들의 세트를 제공하기 위해, 이전 프레임의 모션 보상된 비디오 신호 성분을 상기 잔차 비디오 화상의 상기 평균화 화소값들을 포함하는 상기 제 2 화소값들의 세트에 더하는 단계를 더 포함하며,
    상기 합산 화소값들의 세트 중 선택된 화소값들은 상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해 제거되는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 단계(a)에서, 상기 부호화 비디오 신호가 상기 비디오 화상의 화소들의 블록을 나타내는 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 블록으로서 수신되고,
    단계(b)에서, 상기 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 블록이 가중화된 주파수 영역 비디오 계수들의 블록을 형성하도록 가중화되고,
    단계(c)에서, 상기 가중화된 주파수 영역 계수들의 블록이 제 1 화소값들의 블록으로 변환되고,
    단계(d)에서, 상기 제 1 화소값들의 블록내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들이 평균화 화소값들로 변환되고, 평균화 화소값들을 포함하는 제 2 화소값들의 블록이 제공되고,
    단계(e)에서, 상기 저해상도 비디오 신호를 생성하기 위해, 비평균화 화소값들(non-averaged pixel values)이 상기 평균화 화소값들의 블록으로부터 제거되는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 단계(d)에서, 상기 제 1 화소값들의 블록내의 상기 화소값들 모두가 모션 아티팩트들(motion artifacts)을 감소시키기 위해 평균화 화소값들로 변환되고,
    단계(e)에서, 상기 제 2 화소값들의 블록 중 선택된 평균화 화소값들이 상기 저해상도 비디오 신호를 생성하기 위해 제거되는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 단계(b)에서 상기 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들의 가중화는 상기 공간 영역내의 블록 미러 필터링과 동등한, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 부호화 비디오 신호는 모션 예측을 가진 잔차 비디오 화상을 표현하며, 상기 방법은:
    (f) 상기 부호화 비디오 신호의 이전 프레임에 대응하는 저해상도 데시메이팅된 비디오 신호를 저장하는 단계와;
    (g) 상기 저장된 저해상도 데시메이팅된 비디오 신호를 상기 이전 프레임에 대응하는 저해상도 모션 보상된 비디오 신호 화소값들의 블록으로 변환하는 단계와;
    (h) 합산된 화소값들의 블록을 제공하기 위해, 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 저해상도 모션 보상된 비디오 신호 화소값들의 블록을 상기 제 2 화소값들의 블록에 더하는 단계를 더 포함하며;
    단계(e)에서, 상기 합산된 화소값들의 블록으로부터 화소값들 중 선택된 화소값들은 상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해 제거되는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    단계(g)에서, 라그랑즈 보간은 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 저장된 저해상도 데시메이팅된 비디오 신호를 상기 이전 프레임에 대응하는 상기 저해상도 모션 보상된 비디오 신호 화소값들의 블록으로 변환하는데 사용되는, 저해상도 비디오 신호 형성 방법.
  21. 비디오 화상을 표현하는 부호화 비디오 신호로부터 저해상도 비디오 신호를 형성하는 장치로서, 상기 부호화 비디오 신호는 주파수 영역 변환 고해상도 비디오 신호인, 상기 장치에 있어서:
    상기 부호화 비디오 신호를 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들로서 수신하는 수신 수단과;
    주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 형성하기 위해, 상기 복수의 고해상도 주파수 영역 비디오 계수값들 중 선택된 값들을 수신하여 가중화하는 다운변환 필터 수단과;
    상기 주파수 영역 비디오 계수들의 세트를 수신하여, 제 1 화소값들의 세트로 변환하는 역변환 수단과;
    상기 제 1 화소값들의 세트를 수신하고, 상기 제 1 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 평균화 화소값들로 변환하여, 상기 평균화 화소값들을 포함하는 제 2 화소값들의 세트를 제공하는 평균화 필터 수단과;
    상기 저해상도 비디오 신호를 제공하기 위해, 상기 제 2 화소값들의 세트내의 상기 화소값들 중 선택된 화소값들을 제거하는 데시메이팅 수단을 포함하는, 저해상도 비디오 신호 형성 장치.
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