KR101681059B1 - 밝기 신호와 색차 신호간의 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 장치 및 방법 - Google Patents

밝기 신호와 색차 신호간의 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

밝기 신호와 색차 신호간의 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 장치 및 방법이 개시된다. 비디오 신호 생성 장치는 비선형 Y신호를 이용하여 밝기 신호 생성 후, 밝기 신호 및 색차 신호들간의 비상관 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ 신호를 이용하여 색차 신호들을 생성한다.

Description

밝기 신호와 색차 신호간의 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 장치 및 방법{VIDEO SIGNAL GENERATION APPARATUS AND METHOD FOR MINIMIZING CROSSTALK BETWEEN LUMINACE SIGNAL AND COLOR DIFFERENCE SIGNAL}
본 발명의 실시예들은 밝기 신호와 색차 신호간의 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
밝기 신호는 무색(Achromatic) 성분의 밝기를 나타내는 신호이며, 색차 신호는 노란색-파란색 채색(Yellow-Blue Chromatic) 성분의 상대적인 양을 나타내는 신호와 빨간색-녹색 채색(Red-Green Chromatic) 성분의 상대적인 양을 나타내는 신호이다. 밝기 신호가 색차 정보를 포함하고, 색차 신호가 밝기 정보를 포함하는 경우, 색차 신호와 밝기 신호간에 크로스토크(crosstalk)가 존재하게 된다. 기존 표준 (ITU-R BT.709)에 정의된 방법대로 생성되는 밝기 신호와 색차 신호간에는 크로스토크가 존재하며, 이 크로스토크의 원인은 다음과 같다.
먼저 특정한 색온도의 화이트(white)를 형성하기 위하여 필요한 RGB 기본 색상들(primary colors)의 휘도 혼합비가 선형(linear) RGB 신호에 적용되어야 함에도 불구하고 비선형(nonlinear) RGB 신호에 적용되는 점과, 형성된 비선형 RGB 신호의 합으로 밝기 신호를 생성함으로 인해 색차 신호와 밝기 신호간의 크로스토크가 존재한다.
다음으로 비선형 RGB 신호의 합으로 형성된 밝기 신호와 비선형 RGB 신호의 차이를 통해서 색차 신호를 생성함으로 인해 색차 신호와 밝기 신호간의 크로스토크가 존재한다. 따라서, 동일한 휘도를 가지는 두 색상들은 서로 다른 밝기 신호를 가지게 되는 경우가 발생하며, 휘도와 밝기 신호 차이는 색상들에 따라 의존적인 특성을 나타낸다.
비선형 Y 신호 또는 비선형 XYZ 신호의 합을 이용하여 밝기 신호(A)를 생성하는 밝기 신호 생성부 및 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB), 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ 신호로부터 색차 신호를 생성하는 색차 신호 생성부를 포함하는 비디오 신호 생성 장치가 제공된다.
비선형 Y 신호 또는 비선형 XYZ 신호의 합을 이용하여 밝기 신호(A)를 생성하는 단계 및 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB), 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ 신호로부터 색차 신호를 생성하는 단계를 포함하는 비디오 신호 생성 방법이 제공된다.
입력 영상에 대한 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하는 선형 밝기 신호 생성부, 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하는 밝기 신호 변환부, 선형 RGB 신호를 비선형 RGB 신호로 변환하는 RGB 신호 변환부 및 선형 밝기 신호 및 비선형 밝기 신호 중 하나의 밝기 신호와 선형 RGB 신호 및 비선형 RGB 신호 중 적어도 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성하는 색차 신호 생성부를 포함하는 비디오 신호 생성 장치가 제공된다.
비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환하는 밝기 신호 변환부, 비선형 색차 신호를 이용하여 비선형 RGB 신호 중 둘 이상의 비선형 신호를 생성하는 비선형 신호 생성부, 상기 둘 이상의 비선형 신호를 둘 이상의 선형 신호로 변환하는 RGB 신호 변환부 및 상기 선형 밝기 신호 및 상기 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성하는 선형 RGB 신호 생성부를 포함하는 비디오 신호 처리 장치가 제공된다.
입력 영상에 대한 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하는 단계, 상기 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하는 단계, 상기 선형 RGB 신호를 비선형 RGB 신호로 변환하는 단계 및 상기 선형 밝기 신호 및 상기 비선형 밝기 신호 중 하나의 밝기 신호와 상기 선형 RGB 신호 및 비선형 RGB 신호 중 적어도 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성하는 단계를 포함하는 비디오 신호 생성 방법이 제공된다.
비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환하는 단계, 비선형 색차 신호를 이용하여 비선형 RGB 신호 중 둘 이상의 비선형 신호를 생성하는 단계, 상기 둘 이상의 비선형 신호를 둘 이상의 선형 신호로 변환하는 단계 및 상기 선형 밝기 신호 및 상기 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성하는 단계를 포함하는 비디오 신호 처리 방법이 제공된다.
색차 정보의 양을 감소시키기 위하여 서브-샘플링에 의해 색차 신호에 변화가 주어지는 경우에도 밝기 신호가 보존되는 비디오 신호를 생성할 수 있다.
가시광 파장 대역의 장/중/단 파장에 대한 인간 시각 민감도 특성이 반영된 XYZ 신호를 분리하여 최대 비상관 특성을 가지는 밝기 신호와 색차 신호를 생성할 수 있다.
비선형 Y신호 또는 비선형 XYZ 신호의 합을 사용하여 밝기 신호를 생성한 후 밝기 신호와 색차 신호들간의 비상관 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ로부터 색차 신호를 생성할 수 있다.
밝기 정보의 물리적인 양을 나타내는 휘도와 비례관계를 갖는 선형 RGB 신호를 이용하여 밝기 신호를 생성함으로써, 원 영상의 밝기 정보가 유지되도록 할 수 있다.
밝기 성분과 색차 성분간의 크로스토크를 줄이고, 영상 정보의 압축 후 복원 시 원 영상 대비 손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밝기 신호와 색차 신호간 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 색상 매칭 함수의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 밝기/색차 신호 생성부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 XY 신호간의 상관을 나타내는 도면이다.
도 5는 XZ 신호간의 상관을 나타내는 도면이다.
도 6은 YZ 신호간의 상관을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따라 생성된 밝기 신호와 색차 신호를 사용하여 색차 신호 변화 시 밝기 정보의 변화가 없는 상황을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 밝기 신호와 색차 신호간 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 방법의 동작 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 신호 생성 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호를 생성하는 제1 예이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호를 생성하는 제2 예이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호 처리 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서, 결과 영상을 생성하는 제1 예이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서, 결과 영상을 생성하는 제2 예이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 신호 생성 장치에서 수행 가능한 서브샘플링을 설명하기 위한 일례이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밝기 신호와 색차 신호간 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 비디오 신호 생성 장치(100)는 이미지 캡쳐링부(110), 색상 신호 생성부(120), 비선형 신호 변환부(130), 밝기/색차 신호 생성부(140), 디지털화부(150) 및 압축부(160)를 포함한다.
이미지 캡쳐링부(110)는 이미지를 캡쳐하고, 상기 캡쳐된 이미지에 대한 RGB 신호를 출력한다.
색상 신호 생성부(120)는 상기 RGB 신호를 색상 매칭 함수를 이용하여 XYZ 신호로 변환하고, XYZ 신호로 변환된 색상 신호를 출력한다. 즉, 색상 신호 생성부(120)는 상기 RGB 신호를 인간의 장/중/단 파장의 민감도(sensitivity) 특성을 반영하는 색상 매칭 함수(color matching function)로부터 계산된 삼자극치 XYZ 신호를 출력한다. 일례로 색상 신호 생성부(120)는 상기 RGB 신호를 임의의 파장 영역에서 도 2에 도시된 것과 같은 CIE 1931 색상 매칭 함수들을 이용하여 적분함으로써 XYZ 신호를 계산할 수 있다.
비선형 신호 변환부(130)는 상기 XYZ 신호를 비선형 XYZ 신호로 변환한다. 즉, 비선형 신호 변환부(130)는 선형 신호를 비선형 신호로 변환하기 위한 함수(linear to nonlinear signal conversion function)를 적용하여 선형 신호인 XYZ 신호를 비선형 XYZ 신호로 변환한다. 일례로 비선형 신호 변환부(130)는 상기 XYZ 신호를 정규화(normalization)를 통하여 XrYrZr 신호로 변환하고, 상기 변환된 XrYrZr 신호를 수학식 1과 같은 함수를 이용하여 상기 비선형 Xr'Yr'Zr' 신호로 변환할 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00001
여기서, S는 XrYrZr 신호이다.
밝기/색차 신호 생성부(140)는 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 밝기 신호(A) 및 색차 신호를 생성한다(ACYBCRG). 즉, 밝기/색차 신호 생성부(140)는 밝기 신호(A), 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 및 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 도출된 밝기/색차(ACYBCRG) 신호 생성 매트릭스에 따라 밝기 신호(A) 및 색차 신호들(CYB, CRG)을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)는 노란색과 파란색간의 상대적인 양을 나타내는 색차 신호이고, 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)는 빨간색과 녹색간의 상대적인 양을 나타내는 색차 신호이다. 일례로 밝기/색차 신호 생성부(140)는 상기 비선형 Xr'Yr'Zr' 신호를 수학식 2와 같은 매트릭스를 이용하여 밝기 신호(A) 및 색차 신호들(CYB, CRG)로 변환할 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00002
도 2는 색상 매칭 함수의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 것과 같은 색상 매칭 함수들에서 장, 중, 단 파장 각각에 대한 민감도를 반영하는 X, Y, Z 곡선에서 X와 Y, X와 Z, Y와 Z 각각에서 중첩되는 면적비를 계산하면, XY:XZ:YZ = 1: 0.3: 0.2이므로 XY 신호 쌍이 가장 큰 중첩 면적비를 나타낸다.
도 4는 XY 신호간의 상관을 나타내는 도면이고, 도 5는 XZ 신호간의 상관을 나타내는 도면이고, 도 6은 YZ 신호간의 상관을 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, XY 신호간의 상관이 가장 크고, YZ 신호간의 상관 및 XZ 신호간의 상관은 비슷하다. 일례로 XY 신호간의 상관 계수는 0.87이고, YZ 신호간의 상관 계수는 0.50이고, XZ 신호간의 상관 계수는 0.56이므로 XY 신호간의 상관(correlation)이 가장 크다. 이러한 상관 특성은 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하기 위해 X 신호와 Y 신호, X 신호와 Z 신호를 분리하는 과정에서 반영될 수 있다. 일례로 밝기/색차 신호 생성부(140)에서 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하기 위해서는 X 신호와 Y 신호를 분리하는 것이 X 신호와 Z 신호를 분리하는 것보다 더 중요하게 고려되도록 하기 위하여 비선형 Z 신호에 주어지는 계수 절대값이 비선형 X 신호와 비선형 Y 신호에 주어지는 계수 절대값보다 작은 조건에서 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 할 수 있다.
이하 밝기/색차 신호 생성부(140)의 동작은 하기에서 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
디지털화부(150)는 상기 밝기 신호 및 색차 신호를 디지털화하고(DADCYBDCRG), 압축화부(160)는 상기 디지털화된 밝기 신호 및 색차 신호를 압축한다.
도 3은 밝기/색차 신호 생성부의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 밝기/색차 신호 생성부(140)는 밝기 신호 생성부(310), 색차 신호 생성부(320), 상관 계수 비교부(330), 결과 영상 생성부(340), 분석부(350) 및 밝기 차이 비교부(360)를 포함한다.
밝기 신호 생성부(310)는 비선형 Y 신호 또는 비선형 XYZ 신호의 합을 이용하여 밝기 신호(A)를 생성한다. 일례로 밝기 신호 생성부(310)는 도 2에 도시된 것과 같은 색상 매칭 함수들에서 Y 신호를 형성하는 중파장 대역 민감도가 photopic spectral luminous efficiency function와 유사한 특성을 가지고 있기 때문에 상기 비선형 Y 신호를 이용하여 색차 정보를 포함하지 않는 밝기 신호(A)를 생성할 수 있다.
색차 신호 생성부(320)는 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 색차 신호를 생성한다. 상기 색차 신호는 밝기 정보를 포함하지 않는다. 즉, 색차 신호 생성부(320)는 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB), 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ 신호로부터 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성한다.
색차 신호 생성부(320)는 XY 신호 쌍에서 X 신호와 Y 신호를 분리하고, XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하여 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성한다. 즉, 색차 신호 생성부(320)는 XY 신호 쌍에서 X 신호와 Y 신호를 분리하고, XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리함으로써 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 정보가 포함되지 않는 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성한다.
색차 신호 생성부(320)는 비선형 X 신호에 주어지는 계수값과 비선형 Y(Z) 신호에 주어지는 계수값이 서로 반대 부호를 형성하여 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관 특성이 최대가 되도록 하는 비선형 XYZ 신호로부터 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성할 수 있다.
색차 신호 생성부(320)는 XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하고, YZ 신호 쌍에서 Y 신호와 Z 신호를 분리하여 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성한다. 즉, 색차 신호 생성부(320)는 XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하고, YZ 신호 쌍에서 Y 신호와 Z 신호를 분리함으로써 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 정보가 포함되지 않는 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성한다.
색차 신호 생성부(320)는 비선형 Z 신호에 주어지는 계수값과 비선형 X(Y) 신호에 주어지는 계수값이 서로 반대 부호를 형성하여 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ 신호로부터 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성할 수 있다.
색차 신호 생성부(320)는 무채색들(Achromatic Colors)인 경우 '0'의 색차 신호를 가지도록 색차 신호를 생성할 수 있다.
상관 계수 비교부(330)는 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수(correlation coefficients), 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수를 상기 기준치와 비교한다. 일례로 상관 계수 비교부(330)는 밝기 신호(A)와 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수 또는 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관계수가 제1 기준치(0.2)보다 작은지 비교하거나 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수가 제2 기준치(0.5)보다 작은지 비교할 수 있다. 색차 신호를 서브 샘플링할 때 밝기 신호가 왜곡되는 경우에는 영상 화질에서 경계(edge) 및 상세(detail) 정보를 잃어버리게 되는 나쁜 영향을 미치기 때문에 밝기 신호(A)와 색차 신호(CYB, CRG)간의 상관 특성이 두 개의 색차 신호(CYB, CRG)간의 상관 특성보다 더 중요하게 고려될 수 있다.
상기 상관 계수와 상기 기준치를 비교한 결과로서 상기 상관 계수가 상기 기준치 이상인 경우, 색차 신호 생성부(320)는 상기 상관 계수가 상기 기준치 미만으로 최소가 되도록 색차 신호를 다시 생성한다. 즉, 색차 신호 생성부(320)는 상기 밝기 신호(A)와 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB), 상기 밝기 신호(A)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)의 상관(correlation) 특성이 최소가 되도록 상기 비선형 XYZ 신호로부터 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성한다.
결과 영상 생성부(340)는 상기 상관 계수를 비교한 결과에 따라 상기 상관 계수가 상기 기준치 미만인 색차 신호를 서브-샘플링한 후 역변환 과정을 거쳐서 결과 영상을 생성한다. 즉, 결과 영상 생성부(340)는 상기 밝기 신호 및 상기 색차 신호들간의 상관 계수가 기준치 미만으로 상기 밝기 신호 및 상기 색차 신호들간의 비상관 특성이 최대가 되는 색차 신호를 서브-샘플링한 후 역변환 과정을 거쳐서 결과 영상을 생성한다. 일례로 결과 영상 생성부(340)는 상기 밝기 신호 및 상기 색차 신호들간의 상관 계수가 기준치 미만으로 최소화된 경우, 16개 픽셀의 색차 신호를 평균하여 얻어진 1개의 색차 신호를 16개의 픽셀에 다시 할당하는 서브 샘플링한 후 상기 밝기 신호 및 색차 신호를 RGB 신호로 역변환 과정을 통해서 결과 영상을 생성할 수 있다.
분석부(350)는 상기 원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 분석한다. 즉, 분석부(350)는 상기 원영상에 대한 밝기 정보 및 상기 결과 영상에 대한 밝기 정보의 차이를 분석한다.
도 7은 본 발명에 따라 생성된 밝기 신호와 색차 신호를 사용하여 색차 신호 변화 시 밝기 정보의 변화가 없는 상황을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 밝기 차이 비교부(360)는 분석된 원영상에 대한 밝기 정보(710)와 결과 영상에 대한 밝기 정보(720)를 이용하여 상기 원영상과 상기 결과 영상의 밝기 차이를 비교한다. 일례로 밝기 차이 비교부(360)는 분석된 원영상에 대한 밝기 정보(710)와 결과 영상에 대한 밝기 정보(720)를 이용하여 상기 원영상과 상기 결과 영상의 밝기 차이가 설정된 값이 '0'에 근접하는지를 비교한다. 일례로 밝기 차이 비교부(360)는 원영상에 대한 밝기 정보(710)가 '23'이고, 결과 영상에 대한 밝기 정보(720)가 '23'인 경우, 상기 원영상과 상기 결과 영상의 밝기 차이를 비교한 결과 값이 '0'이므로 상기 결과 영상에 대한 색차 신호의 변화가 있더라도 밝기 신호가 보존되는 것을 파악할 수 있다.
색차 신호 생성부(320)는 상기 원영상과 상기 결과 영상의 밝기 차이를 비교한 결과 그 차이가 설정된 값에 근접하지 아니한 경우, 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간의 비상관 특성이 최대가 되도록 하는 색차 신호들을 생성한다. 일례로 색차 신호 생성부(320)는 상기 원영상과 상기 결과 영상의 밝기 차이를 비교한 결과 그 차이가 설정된 값인 '0'에 근접하지 아니한 경우, 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간의 비상관 특성이 최대가 되도록 하는 색차 신호들을 다시 생성할 수 있다.
상기 분석된 원영상과 결과 영상의 밝기 차이를 비교한 결과 상기 밝기 차이가 거의 없고, 상기 원영상의 밝기와 상기 결과 영상의 밝기가 거의 유사한 경우, 밝기/색차 신호 생성부(140)는 상기 밝기 신호와 상기 색차 신호간의 크로스토크가 최소화되는 밝기/색차 신호 생성 매트릭스가 도출된 것으로 판단하여 상기 도출된 밝기/색차 신호 생성 매트릭스를 이용하여 상기 밝기 신호 및 색차 신호들을 생성할 수 있다. 일례로 상기 분석된 원영상과 결과 영상의 밝기 차이를 비교한 결과가 설정된 값인 '0'에 근접하는 경우, 밝기/색차 신호 생성부(140)는 밝기 정보가 포함되지 않은 색차 신호가 생성된 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 밝기/색차 신호 생성부(140)는 밝기 신호와 색차 신호들간의 비상관 특성이 최대가 되고, 원영상과 결과 영상의 밝기 차이가 거의 없는 밝기 신호 및 색차 신호들을 생성함으로써 결과 영상에서 원영상의 밝기 정보가 거의 변하지 않고 유지되기 때문에 색차 신호의 변화가 밝기 신호에 영향을 미치지 않으므로 밝기 신호와 색차 신호간의 크로스토크를 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 밝기 신호와 색차 신호간 크로스토크를 최소화하는 비디오 신호 생성 방법의 동작 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 단계(S810)에서 비디오 신호 생성 장치는 캡쳐된 영상의 RGB 신호를 XYZ 신호로 변환함으로써 색상 신호를 생성한다. 즉, 단계(S810)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 캡쳐된 영상의 RGB 신호를 인간의 장/중/단 파장의 민감도 특성을 반영하는 색상 매칭 함수(color matching function)로부터 계산된 삼자극치 XYZ 신호로 색상 신호를 생성한다.
단계(S820)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 선형 신호를 비선형 신호로 변환하기 위한 함수를 적용하여 상기 XYZ 신호를 비선형 XYZ 신호로 변환한다.
단계(S830)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 비선형 Y 신호 또는 비선형 XYZ 신호의 합을 이용하여 밝기 신호(A)를 생성한다. 즉, 단계(S830)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 색상 매칭 함수에서 Y 신호를 형성하는 중파장 대역 민감도가 photopic spectral luminous efficiency function와 유사한 특성을 가지므로 비선형 Y 신호를 이용하여 밝기 신호(A)를 생성하거나 또는 비선형 XYZ 신호의 합을 이용하여 밝기 신호(A)를 생성할 수 있다.
단계(S840)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 색차 신호를 생성한다. 즉, 단계(S840)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB), 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간의 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 하는 비선형 XYZ 신호로부터 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성한다.
일례로 단계(S840)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하고, YZ 신호 쌍에서 Y 신호와 Z 신호를 분리함으로써 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성할 수 있다. 즉, 단계(S840)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 밝기 신호(A), 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 조합에서의 비상관 특성이 최대가 됨으로써 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 정보가 포함되지 않는 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성할 수 있다. 상기 비디오 신호 생성 장치는 X 신호와 Z 신호, Y 신호와 Z 신호를 분리하기 위하여 비선형 X(Y) 신호의 계수값과 비선형 Z 신호의 계수값이 서로 반대 부호를 형성함으로써 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 밝기 신호(A), 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 조합에서의 비상관 특성이 최대가 되도록 할 수 있다. 이때, 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 비선형 X 신호에 주어지는 계수의 절대값은 비선형 Y 신호와 비선형 Z 신호에 주어지는 계수 절대값보다 작은 조건으로써 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 밝기 신호(A), 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 조합에서의 비상관 특성이 최대가 되도록 할 수 있다.
다른 일례로 단계(S840)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 XY 신호 쌍에서 X 신호와 Y 신호를 분리하고, XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리함으로써 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성할 수 있다. 즉, 단계(S840)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)와 밝기 신호(A), 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 조합에서의 비상관 특성이 최대가 됨으로써 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 정보가 포함되지 않는 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성할 수 있다. 상기 비디오 신호 생성 장치는 X 신호와 Y 신호, X 신호와 Z 신호를 분리하기 위하여 비선형 X 신호의 계수값과 비선형 Y(Z) 신호의 계수값이 서로 반대 부호를 형성함으로써 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)와 밝기 신호(A), 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 조합에서의 비상관 특성이 최대가 되도록 할 수 있다. 이때, 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 비선형 Z 신호에 주어지는 계수의 절대값은 비선형 X 신호와 비선형 Y 신호에 주어지는 계수 절대값보다 작은 조건으로 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)와 밝기 신호(A), 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 조합에서의 비상관 특성이 최대가 되도록 할 수 있다.
또 다른 일례로 단계(S840)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 무채색들(Achromatic Colors)인 경우 '0'의 색차 신호를 가지도록 색차 신호를 생성할 수 있다.
단계(S850)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수 또는 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수를 기준치와 비교한다. 일례로 단계(S850)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수 또는 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관계수가 제1 기준치(0.2)보다 작은지 비교하거나 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수가 제2 기준치(0.5)보다 작은지 비교할 수 있다.
밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수 또는 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수가 상기 기준치보다 작지 않으면, 상기 비디오 신호 생성 장치는 단계(S840)부터의 동작을 다시 수행하여 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 상기 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간의 상관 특성이 최소가 되도록 하는 색차 신호들을 생성할 수 있다.
단계(S860)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수가 상기 기준치보다 작으면, 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 서브 샘플링한 후 결과 영상을 생성한다. 즉, 단계(S860)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 밝기 신호(A) 및 상기 색차 신호들(CYB , CRG)간의 상관 계수가 상기 기준치 미만으로 상기 밝기 신호 및 상기 색차 신호들간의 비상관 특성이 최대가 되는 색차 신호를 서브-샘플링한 후 역변환 과정을 거쳐서 상기 결과 영상을 생성한다. 일례로 단계(S860)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 밝기 신호 및 상기 색차 신호들간의 상관 계수가 기준치 미만으로 최소화된 경우, 16개 픽셀의 색차 신호를 평균하여 얻어진 1개의 색차 신호를 16개의 픽셀에 다시 할당하는 서브 샘플링한 후 상기 밝기 신호 및 색차 신호를 RGB 신호로 역변환 과정을 통해서 상기 결과 영상을 생성할 수 있다.
단계(S870)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 분석한다.
단계(S880)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 분석한 결과에 따라 상기 밝기 차이가 '0'에 근접하는지를 비교한다. 즉, 단계(S880)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 분석한 결과에 따라 상기 원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이가 '0'에 근접하는지를 비교함으로써 상기 결과 영상의 밝기 값이 상기 원영상의 밝기 값에서 거의 변하지 않고 보존되는지를 판단할 수 있다.
상기 비교 결과에 따라 상기 밝기 차이가 '0'에 근접하지 아니한 경우, 상기 비디오 신호 생성 장치는 단계(S840)부터의 동작을 다시 수행하여 상기 비선형 XYZ 신호를 이용하여 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간의 비상관 특성이 최대가 되도록 하는 색차 신호들을 생성할 수 있다. 즉, 상기 비교 결과에 따라 상기 밝기 차이가 '0'에 근접하지 아니한 경우, 상기 비디오 신호 생성 장치는 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB), 밝기 신호와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 특성이 최소가 되도록 상기 비선형 XYZ 신호에서 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성할 수 있다.
단계(S890)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 비교 결과에 따라 상기 밝기 차이가 '0'에 근접한 경우, 밝기/색차 신호(ACYB CRG) 생성 매트릭스를 도출한다. 즉, 단계(S890)에서 상기 비디오 신호 생성 장치는 상기 비교 결과에 따라 상기 밝기 차이가 '0'에 근접하면, 색차 신호의 변화에 상관없이 밝기 신호가 유지되는 밝기/색차 신호(ACYB CRG) 생성 매트릭스를 도출한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 신호 생성 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 실시예에 따른 비디오 신호 생성 장치(900)는 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하고, 생성된 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환한 후 양자화하여 비디오용 신호로서 이용할 수 있다. 또한, 비디오 신호 생성 장치(900)는 비선형 밝기 신호와 선형 RGB 신호 또는 비선형 RGB 신호 중 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성할 수 있다.
비디오 신호 생성 장치(900)는 도 9에 도시된 바와 같이 선형 밝기 신호 생성부(910), 밝기 신호 변환부(920) 및 색차 신호 변환부(930)를 포함할 수 있다.
선형 밝기 신호 생성부(910)는 입력 영상에 대한 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성한다. 이때, 밝기 신호의 생성에 있어서, 밝기 정보의 물리적인 양을 나타내는 휘도와 비례관계를 갖는 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성함으로써, 원래의 입력 영상의 밝기 정보가 유지될 수 있다. 일례로, 선형 밝기 신호 생성부(910)는 하기 수학식 3과 같이 표현되는 방법을 이용하여 선형 밝기 신호를 생성할 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00003
여기서, 'A'는 선형 밝기 신호를, 'R', 'G', 'B'는 선형 R 신호, 선형 G 신호 및 선형 B 신호(즉, 선형 RGB 신호)를 각각 의미할 수 있다. 또한, 'C1', 'C2', 'C3'는 각각 0과 1 사이의 소수일 수 있다. 예를 들어, ITU-R BT.709 표준에서 정의된 RGB 프라이머리 컬러(Primary Colors)와 D65 백색점(CIE XYZ = 95.04, 100.00, 108.89)의 경우, 선형 RGB 신호의 조합비로서 이용되는 'C1', 'C2', 'C3'는 각각 0.2126, 0.7152, 0.0722의 값을 가질 수 있다.
밝기 신호 변환부(920)는 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환한다. 즉, 비디오 신호 생성 장치(900)는 비선형 밝기 신호를 생성하는 대신 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하고, 생성된 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하여 비디오 신호로서 이용할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 밝기 신호의 생성에 선형 RGB 신호를 이용함으로써, 원래의 입력 영상의 밝기 정보가 유지될 수 있다. 이때, 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하기 위한 일례로, 수학식 4와 같은 비선형 함수가 이용될 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00004
여기서 'A'는 선형 밝기 신호를, 'A´'는 비선형 밝기 신호를 각각 의미할 수 있다. 이후, 선형 신호를 나타내는 인자에 기호 '´'가 붙는 경우, 해당 선형 신호에 대한 비선형 신호를 나타냄을 의미할 수 있다.
색차 신호 변환부(930)는 선형 밝기 신호 및 비선형 밝기 신호 중 하나의 밝기 신호와 선형 RGB 신호 및 비선형 RGB 신호 중 적어도 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성한다. 이를 위해, 비디오 신호 생성 장치(900)는 선형 RGB 신호를 비선형 RGB 신호로 변환하는 RGB 신호 변환부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 색차 신호 변환부(930)는 선형 RGB 신호 중 GB 신호를 비선형 GB 신호로 변환하고, 변환된 비선형 GB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 색차 신호 변환부(930)는 선형 RGB 신호 중 GB 신호를 비선형 GB 신호로 변환하는 GB 신호 변환부(미도시) 및 비선형 GB 신호 및 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성하는 비선형 색차 신호 생성부(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, GB 신호를 비선형 GB 신호로 변환하기 위해 일례로 하기 수학식 5와 같은 비선형 함수가 이용될 수도 있다.
Figure 112010050862006-pat00005
또한, 비선형 색차 신호 생성부(미도시)는 비선형 G 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호를 생성하고, 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호와 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성하는 일례를 아래 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00006
여기서, 'CYB'는 노란색-파란색 색차 신호를 의미하고, 상술한 바와 같이 기호 '´'는 해당 인자가 비선형임을 의미한다. 즉, 'CYB´'는 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 의미할 수 있다. 동일하게 'B´'는 비선형 B 신호를, 'A´'는 비선형 밝기 신호를, 'CRG´'는 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호를, 'G´'는 비선형 G 신호를 각각 의미할 수 있다.
다른 예로, 색차 신호 변환부(930)는 선형 RGB 신호 중 RB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 색차 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 색차 신호 변환부(930)는 선형 RGB 신호 중 RB 신호를 비선형 RB 신호로 변환하는 RB 신호 변환부(미도시) 및 비선형 RB 신호 및 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성하는 비선형 색차 신호 생성부(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, RB 신호를 비선형 RB 신호로 변환하기 위해 일례로 하기 수학식 7과 같은 비선형 함수가 이용될 수도 있다.
Figure 112010050862006-pat00007
또한, 비선형 색차 신호 생성부(미도시)는 비선형 R 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호를 생성하고, 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호와 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성하는 일례를 아래 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00008
여기서, 다른 인자들은 수학식 3과 동일하고, 'R´'는 비선형 R 신호를 의미할 수 있다.
색차 신호를 생성하는 상술한 두 가지 예에 따른 방법을 도 10 및 도 11을 통해 각각 더욱 자세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호를 생성하는 제1 예이다. 도 10은 입력 영상부(1010), 선형 밝기 신호 생성부(1020), 비선형 밝기 신호 생성부(1030), 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1040), 비선형 GB 신호 생성부(1050), 비선형 색차 신호 생성부(1060) 및 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1070)를 도시하고 있다.
여기서, 선형 밝기 신호 생성부(1020)는 도 9에서 설명한 선형 밝기 신호 생성부(910)에, 비선형 밝기 신호 생성부(1030)는 도 9에서 설명한 밝기 신호 변환부(920)에, 비선형 GB 신호 생성부(1050)와 비선형 색차 신호 생성부(1060)는 도 9에서 설명한 GB 신호 변환부(미도시) 및 비선형 색차 신호 생성부(미도시)에 각각 대응될 수 있다.
또한, 입력 영상부(1010), 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1040) 및 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1070)는 필요에 따라 비디오 신호 생성 장치(900)에 포함될 수도 있고, 비디오 신호 생성 장치(900)의 외부에서 비디오 신호 생성 장치(900)와 데이터 송수신하는 방식으로 동작할 수도 있다.
입력 영상부(1010)는 입력 영상에 대한 선형 RGB 신호(R, G, B)를 출력한다. 이때, 선형 밝기 신호 생성부(1020)는 입력 영상부(1010)에서 출력된 선형 RGB 신호(R, G, B)를 입력받을 수 있고, 비선형 GB 신호 생성부(1050)는 출력된 선형 RGB 신호(R, G, B) 중 선형 GB 신호(G, B)만을 입력받을 수 있다.
선형 밝기 신호 생성부(1020)는 입력된 선형 RGB 신호(R, G, B)를 이용하여 선형 밝기 신호(A)를 생성할 수 있다. 선형 밝기 신호 생성부(1020)에서 생성된 선형 밝기 신호(A)는 비선형 밝기 신호 생성부(1030)로 전송될 수 있고, 비선형 밝기 신호 생성부(1030)는 선형 밝기 신호(A)를 변환하여 비선형 밝기 신호(A´)를 생성할 수 있다.
디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1040)는 비선형 밝기 신호(A´)를 디지털화하여 디지털화된 비선형 밝기 신호(DA´)를 생성할 수 있다.
한편, 선형 GB 신호(G, B)를 입력받은 비선형 GB 신호 생성부(1050)는 입력된 선형 GB 신호(G, B)를 이용하여 비선형 GB 신호(G´, B´)를 생성할 수 있다.
이때, 비선형 색차 신호 생성부(1060)는 비선형 밝기 신호 생성부(1030)에서 생성된 비선형 밝기 신호(A´)와 비선형 GB 신호 생성부(1050)에서 생성된 비선형 GB 신호(G´, B´)를 이용하여 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)를 생성할 수 있다.
디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1070)는 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)를 디지털화하여 디지털화된 비선형 색차 신호(DCYB´, DCRG´)를 생성할 수 있다.
이때, 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1040)에서 생성된 디지털화된 비선형 밝기 신호(DA´)와 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1070)에서 생성된 디지털화된 비선형 색차 신호(DCYB´, DCRG´)가 비디오 신호로서 입력 영상을 재생하기 위한 단말기 등으로 제공될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호를 생성하는 제2 예이다. 도 10은 입력 영상부(1110), 선형 밝기 신호 생성부(1120), 비선형 밝기 신호 생성부(1130), 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1140), 비선형 RB 신호 생성부(1150), 비선형 색차 신호 생성부(1160) 및 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1170)를 도시하고 있다.
여기서, 선형 밝기 신호 생성부(1120)는 도 9에서 설명한 선형 밝기 신호 생성부(910)에, 비선형 밝기 신호 생성부(1030)는 도 9에서 설명한 밝기 신호 변환부(920)에, 비선형 GB 신호 생성부(1050)와 비선형 색차 신호 생성부(1060)는 도 9에서 설명한 RB 신호 변환부(미도시) 및 비선형 색차 신호 생성부(미도시)에 각각 대응될 수 있다.
또한, 입력 영상부(1110), 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1140) 및 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1170)는 필요에 따라 비디오 신호 생성 장치(900)에 포함될 수도 있고, 비디오 신호 생성 장치(900)의 외부에서 비디오 신호 생성 장치(900)와 데이터 송수신하는 방식으로 동작할 수도 있다.
입력 영상부(1110)는 입력 영상에 대한 선형 RGB 신호(R, G, B)를 출력한다. 이때, 선형 밝기 신호 생성부(1120)는 입력 영상부(1110)에서 출력된 선형 RGB 신호(R, G, B)를 입력받을 수 있고, 비선형 RB 신호 생성부(1150)는 출력된 선형 RGB 신호(R, G, B) 중 선형 RB 신호(R, B)만을 입력받을 수 있다.
선형 밝기 신호 생성부(1120)는 입력된 선형 RGB 신호(R, G, B)를 이용하여 선형 밝기 신호(A)를 생성할 수 있다. 선형 밝기 신호 생성부(1120)에서 생성된 선형 밝기 신호(A)는 비선형 밝기 신호 생성부(1130)로 전송될 수 있고, 비선형 밝기 신호 생성부(1130)는 선형 밝기 신호(A)를 변환하여 비선형 밝기 신호(A´)를 생성할 수 있다.
디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1140)는 비선형 밝기 신호(A´)를 디지털화하여 디지털화된 비선형 밝기 신호(DA´)를 생성할 수 있다.
한편, 선형 RB 신호(R, B)를 입력받은 비선형 RB 신호 생성부(1150)는 입력된 선형 RB 신호(R, B)를 이용하여 비선형 RB 신호(R´, B´)를 생성할 수 있다.
이때, 비선형 색차 신호 생성부(1160)는 비선형 밝기 신호 생성부(1130)에서 생성된 비선형 밝기 신호(A´)와 비선형 GB 신호 생성부(1150)에서 생성된 비선형 RB 신호(R´, B´)를 이용하여 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)를 생성할 수 있다.
디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1170)는 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)를 디지털화하여 디지털화된 비선형 색차 신호(DCYB´, DCRG´)를 생성할 수 있다.
이때, 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1140)에서 생성된 디지털화된 비선형 밝기 신호(DA´)와 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1170)에서 생성된 디지털화된 비선형 색차 신호(DCYB´, DCRG´)가 비디오 신호로서 입력 영상을 재생하기 위한 단말기 등으로 제공될 수 있다.
다시, 도 9를 참조하면 비디오 신호 생성 장치(900)는 색차 신호를 서브샘플링(subsampling)하는 서브샘플링부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 서브샘플링은 입력 영상의 데이터에 대한 정보량을 감소시키기 위해 이용될 수 있고, 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 색차 신호에 대해서만 수행될 수 있다. 이러한 서브샘플링에 대해서는 이후 도 15를 통해 더욱 자세히 설명한다.
또한, 도 10과 도 11에서 설명한 디지털화는 도 9에서 잠깐 언급한 양자화를 의미할 수 있다. 이때, 비선형 밝기 신호(A´)와 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)는 일례로 아래 수학식 9와 같이 필요로 하는 비트-뎁스(bit-depth)에 따라서 디지털화되어 정수형이 될 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00009
여기서, 'n'은 8, 10, 12 등과 같이 필요로 하는 비트-뎁스(bit-depth)를 의미할 수 있고, 기호 '*'는 곱셈 기호를 의미할 수 있다. 디지털화된 비선형 밝기 신호(DA´)와 디지털화된 비선형 색차 신호(DCYB´, DCRG´)는 이후 설명될 역 디지털화 등의 역 변환 과정을 통해 다시 선형 RGB 신호로 변환되어 결과 영상을 생성하는데 이용될 수 있다. 이러한 역 변환에 대해서는 도 12 내지 도 14를 통해 더욱 자세히 설명한다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호 처리 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 실시예에 따른 비디오 신호 처리 장치(1200)는 도 9 내지 도 11에서 설명된 비선형 밝기 신호와 비선형 색차 신호를 이용하여 결과 영상을 생성할 수 있다.
이때, 비디오 신호 처리 장치는 도 10에 도시된 바와 같이 밝기 신호 변환부(1210), 비선형 신호 생성부(1220), RGB 신호 변환부(1230) 및 결과 영상 생성부(1240)를 포함할 수 있다.
밝기 신호 변환부(1210)는 비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환한다. 이때, 비선형 밝기 신호는 도 9 내지 도 11을 통해 설명한 비선형 밝기 신호에 대응될 수 있다. 즉, 밝기 신호 변환부(1210)는 도 9의 비디오 신호 생성 장치(900)에서 생성된 비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환할 수 있다.
비선형 신호 생성부(1220)는 비선형 색차 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 RGB 신호 중 둘 이상의 비선형 신호를 생성한다. 여기서, 비선형 색차 신호는 일례로, 비선형 RGB 신호 중 비선형 G 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호 및 비선형 RGB 신호 중 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 포함할 수 있다. 다른 예로, 비선형 색차 신호는 비선형 RGB 신호 중 비선형 R 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호 및 비선형 RGB 신호 중 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 포함할 수 있다. 이러한 비선형 색차 신호 역시 도 9의 비디오 신호 생성 장치(900)에서 생성될 수 있다.
이 경우, 비선형 신호 생성부(1220)는 비디오 신호 생성 장치(900)에서 비선형 GB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성한 경우, 비선형 색차 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 GB 신호를 생성할 수 있다.
또한, 비선형 신호 생성부(1220)는 비디오 신호 생성 장치(900)에서 비선형 RB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성한 경우, 비선형 색차 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 RB 신호를 생성할 수 있다.
RGB 신호 변환부(1230)는 둘 이상의 비선형 신호를 둘 이상의 선형 신호로 변환한다. 예를 들어, 비선형 신호 생성부(1220)가 비선형 GB 신호를 생성하는 경우, RGB 신호 변환부(1230)는 비선형 GB 신호를 선형 GB 신호로 변환할 수 있다. 또한, 비선형 신호 생성부(1220)가 비선형 RB 신호를 생성하는 경우, RGB 신호 변환부(1230)는 비선형 RB 신호를 선형 RB 신호로 변환할 수 있다.
선형 RGB 신호 생성부(1040)는 선형 밝기 신호 및 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성한다. 즉, 선형 RGB 신호 생성부(1040)는 밝기 신호 변환부(1210)의 출력인 선형 밝기 신호와 RGB 신호 변환부(1230)의 출력인 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 선형 RGB 신호는 도 9의 비디오 신호 생성 장치(900)에서 설명한 입력 영상에 대응되는 결과 영상을 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서, 결과 영상을 생성하는 제1 예이다. 도 13은 역 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1310), 역 비선형 밝기 신호 생성부(1320), 역 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1330), 역 비선형 색차 신호 생성부(1340), 역 비선형 GB 신호 생성부(1350), 역 선형 밝기 신호 생성부(1360) 및 결과 영상 생성부(1370)를 도시하고 있다.
여기서, 역 비선형 밝기 신호 생성부(1320)는 도 12에서 설명한 밝기 신호 변환부(1210)에, 역 비선형 색차 신호 생성부(1340)는 도 12에서 설명한 비선형 신호 생성부(1220)에, 역 비선형 GB 신호 생성부(1350)는 도 12에서 설명한 RGB 신호 변환부(1230)에, 역 선형 밝기 신호 생성부(1360)는 도 12에서 설명한 선형 RGB 신호 생성부(1240)에 각각 대응될 수 있다.
또한, 역 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1310), 역 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1330), 결과 영상 생성부(1370)는 필요에 따라 비디오 신호 처리 장치(1200)에 포함될 수도 있고, 비디오 신호 처리 장치(1200)의 외부에서 비디오 신호 처리 장치(1200)와 데이터 송수신하는 방식으로 동작할 수도 있다.
역 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1310)는 디지털화된 비선형 밝기 신호(DA´)을 입력받아 역 디지털화함으로써, 비선형 밝기 신호(A´)를 생성한다.
이때, 역 비선형 밝기 신호 생성부(1320)는 비선형 밝기 신호(A´)를 변환하여 선형 밝기 신호(A)를 생성할 수 있다.
역 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1330)는 디지털화된 비선형 색차 신호(DCYB´, DCRG´)를 입력받아 역 디지털화함으로써, 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)를 생성할 수 있다.
이때, 역 비선형 색차 신호 생성부(1340)는 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)와 비선형 밝기 신호(A´)를 사용하여 비선형 GB 신호를 생성할 수 있다.
역 비선형 GB 신호 생성부(1350)는 비선형 GB 신호를 변환하여 선형 GB 신호를 생성할 수 있다.
역 선형 밝기 신호 생성부(1360)는 역 비선형 밝기 신호 생성부(1320)에서 생성된 선형 밝기 신호(A)와 역 비선형 GB 신호 생성부(1350)에서 생성된 선형 GB 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성할 수 있다.
결과 영상 생성부(1370)는 선형 RGB 신호를 이용하여 결과 영상을 생성할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서, 결과 영상을 생성하는 제2 예이다. 도 14는 역 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1410), 역 비선형 밝기 신호 생성부(1420), 역 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1430), 역 비선형 색차 신호 생성부(1440), 역 비선형 RB 신호 생성부(1450), 역 선형 밝기 신호 생성부(1460) 및 결과 영상 생성부(1470)를 도시하고 있다.
여기서, 역 비선형 밝기 신호 생성부(1420)는 도 12에서 설명한 밝기 신호 변환부(1210)에, 역 비선형 색차 신호 생성부(1440)는 도 12에서 설명한 비선형 신호 생성부(1220)에, 역 비선형 GB 신호 생성부(1450)는 도 12에서 설명한 RGB 신호 변환부(1230)에, 역 선형 밝기 신호 생성부(1460)는 도 12에서 설명한 선형 RGB 신호 생성부(1240)에 각각 대응될 수 있다.
또한, 역 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1410), 역 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1430), 결과 영상 생성부(1470)는 필요에 따라 비디오 신호 처리 장치(1200)에 포함될 수도 있고, 비디오 신호 처리 장치(1200)의 외부에서 비디오 신호 처리 장치(1200)와 데이터 송수신하는 방식으로 동작할 수도 있다.
역 디지털화된 비선형 밝기 신호 생성부(1410)는 디지털화된 비선형 밝기 신호(DA´)을 입력받아 역 디지털화함으로써, 비선형 밝기 신호(A´)를 생성한다.
이때, 역 비선형 밝기 신호 생성부(1420)는 비선형 밝기 신호(A´)를 변환하여 선형 밝기 신호(A)를 생성할 수 있다.
역 디지털화된 비선형 색차 신호 생성부(1430)는 디지털화된 비선형 색차 신호(DCYB´, DCRG´)를 입력받아 역 디지털화함으로써, 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)를 생성할 수 있다.
이때, 역 비선형 색차 신호 생성부(1440)는 비선형 색차 신호(CYB´, CRG´)와 비선형 밝기 신호(A´)를 사용하여 비선형 RB 신호를 생성할 수 있다.
역 비선형 RB 신호 생성부(1450)는 비선형 RB 신호를 변환하여 선형 RB 신호를 생성할 수 있다.
역 선형 밝기 신호 생성부(1460)는 역 비선형 밝기 신호 생성부(1420)에서 생성된 선형 밝기 신호(A)와 역 비선형 RB 신호 생성부(1450)에서 생성된 선형 RB 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성할 수 있다.
결과 영상 생성부(1470)는 선형 RGB 신호를 이용하여 결과 영상을 생성할 수 있다.
도 12 내지 도 14에서 설명한 역 디지털화나 역 비선형 등과 같은 역 변환들은 상술한 수학식 3 내지 수학식 9를 역으로 적용하여 수행될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 신호 생성 장치에서 수행 가능한 서브샘플링을 설명하기 위한 일례이다. 비디오 신호 용 밝기 신호와 색차 신호는 영상 데이터의 정보량 감소를 위하여 색차 신호를 서브샘플링할 수 있다. 제 1예(1510)는 4:2:0 서브샘플링 방법을 나타낸다. 즉, 2x2 픽셀 단위에서 색차 신호가 하나씩 서브샘플링될 수 있다. 예를 들어, 4 개의 픽셀의 색차 신호를 평균하여 하나의 색차 신호를 생성하여 이후 샘플링에 이용할 수 있다. 이때, 색차 신호가 밝기 신호 성분을 포함하고 있으면, 색차 신호의 서브샘플링에 의해 밝기 정보가 왜곡되고, 결과적으로 영상 정보 압축 후, 결과 영상의 화질에 악영향을 미칠 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예들에서는 밝기 정보의 물리적인 양을 나타내는 휘도와 비례관계를 갖는 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성함으로써, 원 영상의 밝기 정보가 유지되도록 하고, 휘도와 비례관계를 갖지 않는 비선형 RGB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 색차 정보를 생성함으로써, 결과 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.
결과 영상의 화질에 대한 정보는 확인하는 방법의 일례로는 우선, 원 영상과 색차 신호를 서브샘플링한 후의 결과 영상의 RGB 값들을 CIE XYZ 값들로 변환한다. 그 후, CIELAB 칼라 어피어런스(appearance) 모델을 통해 원 영상과 색차 신호를 서브샘플링한 후의 얻어진 결과 영상의 각 픽셀에서의 XYZ 값들에 대응하는 명도값들을 계산한다. 원 영상과 결과 영상 각각에 대한 대표 명도값은 아래 수학식 10과 같은 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio) 계산식을 이용하여 PNSR-명도값으로 다시 계산할 수 있다.
Figure 112010050862006-pat00010
여기서, 'MSE'는 평균 제곱오차(mean squared error)를, 'm'은 영상의 가로 픽셀수를, 'n'은 영상의 세로 픽셀 수를, 'I(i, j)'는 원 영상의 각 필셀 위치에서의 명도값을, 'K(i, j)'는 결과 영상에서의 각 필셀 위치에서의 명도값을, 'MAX'는 원 영상에서의 최대 명도값을 각각 의미할 수 있다. PSNR-명도값이 클수록 원 영상과 결과 영상간의 명도 차이가 상대적으로 작고, PSNR-명도값이 작을수록 원 영상과 결과 영상간의 명도 차이가 상대적으로 큼을 알 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호 생성 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 비디오 신호 생성 방법은 도 9에서 설명한 비디오 신호 생성 장치(900)에 의해 수행될 수 있다. 도 16에서는 비디오 신호 생성 장치(900)에서 각각의 단계를 수행하는 과정을 설명함으로써, 비디오 신호 생성 방법을 설명한다. 비디오 신호 생성 방법에 따르면, 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하고, 생성된 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환한 후 양자화하여 비디오용 신호를 생성할 수 있다. 또한, 비디오 신호 생성 방법에 따르면, 비선형 밝기 신호와 선형 RGB 신호 중 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성할 수 있다.
단계(1610)에서 비디오 신호 생성 장치(900)는 입력 영상에 대한 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성한다. 이때, 밝기 신호의 생성에 있어서, 밝기 정보의 물리적인 양을 나타내는 휘도와 비례관계를 갖는 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성함으로써, 원래의 입력 영상의 밝기 정보가 유지될 수 있다. 일례로, 비디오 신호 생성 장치(900)는 상술한 수학식 3과 같이 표현되는 방법을 이용하여 선형 밝기 신호를 생성할 수 있다.
단계(1620)에서 비디오 신호 생성 장치(900)는 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환한다. 즉, 비디오 신호 생성 장치(900)는 비선형 밝기 신호를 생성하는 대신 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하고, 생성된 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하여 비디오 신호로서 이용할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 밝기 신호의 생성에 선형 RGB 신호를 이용함으로써, 원래의 입력 영상의 밝기 정보가 유지될 수 있다. 이때, 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하기 위한 일례로, 상술한 수학식 4와 같은 비선형 함수가 이용될 수 있다.
단계(1630)에서 비디오 신호 생성 장치(900)는 선형 밝기 신호 및 비선형 밝기 신호 중 하나의 밝기 신호와 선형 RGB 신호 및 비선형 RGB 신호 중 적어도 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성한다. 이를 위해, 비디오 신호 생성 장치(900)는 선형 RGB 신호를 비선형 RGB 신호로 변환하는 단계(미도시)를 더 수행할 수 있다.
예를 들어, 색차 신호 변환부(930)는 선형 RGB 신호 중 GB 신호를 비선형 GB 신호로 변환하고, 변환된 비선형 GB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 비디오 신호 생성 장치(900)는 선형 RGB 신호 중 GB 신호를 비선형 GB 신호로 변환하고, 비선형 GB 신호 및 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, GB 신호를 비선형 GB 신호로 변환하기 위해 일례로 상술한 수학식 5와 같은 비선형 함수가 이용될 수도 있다.
또한, 비디오 신호 생성 장치(900)는 단계(1630)에서 비선형 G 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호를 생성하고, 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호와 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성하는 일례를 상술한 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
다른 예로, 비디오 신호 생성 장치(900)는 단계(1630)에서 선형 RGB 신호 중 RB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 색차 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 비디오 신호 생성 장치(900)는 선형 RGB 신호 중 RB 신호를 비선형 RB 신호로 변환하고, 비선형 RB 신호 및 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, RB 신호를 비선형 RB 신호로 변환하기 위해 일례로 상술한 수학식 7과 같은 비선형 함수가 이용될 수도 있다.
또한, 비디오 신호 생성 장치(900)는 비선형 R 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호를 생성하고, 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호와 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성하는 일례를 상술한 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
비디오 신호 생성 장치(900)는 단계(1630)에서 생성된 색차 신호를 서브샘플링(subsampling)할 수 있다. 서브샘플링은 입력 영상의 데이터에 대한 정보량을 감소시키기 위해 이용될 수 있고, 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 색차 신호에 대해서만 수행될 수 있다. 이러한 서브샘플링에 대해서는 도 15를 통해 자세히 설명하였기에 반복적인 설명은 생략한다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, 비디오 신호 처리 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 비디오 신호 처리 방법은 도 12를 통해 설명한 비디오 신호 처리 장치(1200)에 의해 수행될 수 있다. 도 17에서는 비디오 신호 처리 장치(1200)에 의해 각각의 단계가 수행되는 과정을 설명함으로써, 비디오 신호 처리 방법을 설명한다.
단계(1710)에서 비디오 신호 처리 장치(1200)는 비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환한다. 이때, 비선형 밝기 신호는 도 16을 통해 설명한 비선형 밝기 신호에 대응될 수 있다. 즉, 비디오 신호 처리 장치(1200)는 도 16에서 설명한 비디오 신호 생성 방법에 의해 생성된 비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환할 수 있다.
단계(1720)에서 비디오 신호 처리 장치(1200)는 비선형 색차 신호를 이용하여 비선형 RGB 신호 중 둘 이상의 비선형 신호를 생성한다. 여기서, 비선형 색차 신호는 일례로, 비선형 RGB 신호 중 비선형 G 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호 및 비선형 RGB 신호 중 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 포함할 수 있다. 다른 예로, 비선형 색차 신호는 비선형 RGB 신호 중 비선형 R 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호 및 비선형 RGB 신호 중 비선형 B 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 포함할 수 있다. 이러한 비선형 색차 신호 역시 도 16에서 설명한 비디오 신호 생성 방법에 의해 생성될 수 있다.
이 경우, 비디오 신호 처리 장치(1200)는 비디오 신호 생성 장치(900)에서 비선형 GB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성한 경우, 비선형 색차 신호를 이용하여 비선형 GB 신호를 둘 이상의 비선형 신호로서 생성할 수 있다.
또한, 비디오 신호 처리 장치(1200)는 비디오 신호 생성 장치(900)에서 비선형 RB 신호와 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성한 경우, 비선형 색차 신호를 이용하여 비선형 RB 신호를 둘 이상의 비선형 신호로서 생성할 수 있다.
단계(1730)에서 비디오 신호 처리 장치(1200)는 둘 이상의 비선형 신호를 둘 이상의 선형 신호로 변환한다. 예를 들어, 단계(1720)에서 비선형 GB 신호가 생성되는 경우, 비디오 신호 처리 장치(1200)는 단계(1730)에서 비선형 GB 신호를 선형 GB 신호로 변환할 수 있다. 또한, 단계(1720)에서 비선형 RB 신호가 생성되는 경우, 비디오 신호 처리 장치(1200)는 비선형 RB 신호를 선형 RB 신호로 변환할 수 있다.
단계(1740)에서 비디오 신호 처리 장치(1200)는 선형 밝기 신호 및 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성한다. 즉, 비디오 신호 처리 장치(1200)는 단계(1710)에서 변환된 선형 밝기 신호와 단계(1730)에서 변환된 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 선형 RGB 신호는 도 16에서 설명한 입력 영상에 대응되는 결과 영상을 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 16 및 도 17에서 생략된 내용은 도 9 내지 도 15를 참조할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 밝기 신호와 색차 신호들간의 비상관 특성이 최대가 되고, 색차 신호를 서브 샘플링 한 결과 영상과 원영상의 밝기 차이가 거의 없는 밝기 신호 및 색차 신호들을 생성함으로써 색차 신호의 변화가 밝기 신호에 영향을 미치지 않으므로 밝기 신호와 색차 신호간의 크로스토크를 최소화할 수 있다. 또한, 밝기 정보의 물리적인 양을 나타내는 휘도와 비례관계를 갖는 선형 RGB 신호를 이용하여 밝기 신호를 생성함으로써, 원 영상의 밝기 정보가 유지되도록 할 수 있고, 밝기 성분과 색차 성분간의 크로스토크을 줄이고, 영상 정보의 압축 후 복원 시 원 영상 대비 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
900: 비디오 신호 생성 장치
910: 선형 밝기 신호 생성부
920: 밝기 신호 변환부
930: 색차 신호 변환부

Claims (34)

  1. 비선형 Y 신호를 통해 밝기 신호(A)를 생성하는 밝기 신호 생성부; 및
    밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 간 조합, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 간 조합, 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ 신호로부터 색차 신호를 생성하는 색차 신호 생성부
    를 포함하는 비디오 신호 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    XY 신호 쌍에서 X 신호와 Y 신호를 분리하고, XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하여 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하고, YZ 신호 쌍에서 Y 신호와 Z 신호를 분리하여 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    비선형 X 신호에 주어지는 계수값과 비선형 Y(Z) 신호에 주어지는 계수값이 서로 반대 부호를 형성하여 상기 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합, 및 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관 특성이 최대가 되도록 상기 비선형 XYZ 신호로부터 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    비선형 Z 신호에 주어지는 계수 절대값이 비선형 X 신호와 비선형 Y 신호에 주어지는 계수 절대값보다 작은 조건의 비선형 XYZ 신호로부터 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    비선형 Z 신호에 주어지는 계수값과 비선형 X(Y) 신호에 주어지는 계수값이 서로 반대 부호를 형성하여 상기 밝기 신호와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 간 조합, 및 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관 특성이 최대가 되도록 하는 상기 비선형 XYZ 신호로부터 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수를 기준치와 비교하는 상관 계수 비교부; 및
    상기 상관 계수를 비교한 결과에 따라 상기 상관 계수가 상기 기준치 미만인 색차 신호를 서브-샘플링한 후 결과 영상을 생성하는 결과 영상 생성부를 더 포함하는, 비디오 신호 생성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 분석하는 분석부; 및
    상기 분석된 원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 비교하는 밝기 차이 비교부를 더 포함하고,
    상기 색차 신호 생성부는,
    상기 상관 계수가 상기 기준치 이상인 경우 또는 상기 분석된 밝기 차이가 설정된 값 이상인 경우, 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 간 조합, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 간 조합, 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 상관 특성이 최소가 되도록 상기 비선형 XYZ 신호에서 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    인간의 장/중/단 파장의 민감도 특성을 반영하는 색상 매칭 함수(color matching function)로부터 계산된 삼자극치 XYZ 신호를 생성하는 색상 신호 생성부; 및
    상기 XYZ 신호를 비선형 변환 함수를 이용하여 상기 비선형 XYZ 신호로 변환하는 비선형 신호 변환부
    를 더 포함하는, 비디오 신호 생성 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    무채색인 경우, '0'의 색차 신호를 가지도록 색차 신호를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  12. 입력 영상에 대한 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하는 선형 밝기 신호 생성부;
    상기 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하는 밝기 신호 변환부;
    상기 선형 RGB 신호를 비선형 RGB 신호로 변환하는 RGB 신호 변환부; 및
    상기 선형 밝기 신호 및 상기 비선형 밝기 신호 중 하나의 밝기 신호와 상기 선형 RGB 신호 및 상기 비선형 RGB 신호 중 적어도 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성하는 색차 신호 생성부
    를 포함하는 비디오 신호 생성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    상기 선형 RGB 신호 중 GB 신호를 비선형 GB 신호로 변환하는 GB 신호 변환부; 및
    상기 비선형 GB 신호 및 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성하는 비선형 색차 신호 생성부
    를 포함하는, 비디오 신호 생성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비선형 색차 신호 생성부는,
    상기 비선형 G 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호를 생성하고, 상기 비선형 B 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 색차 신호 생성부는,
    상기 선형 RGB 신호 중 RB 신호를 비선형 RB 신호로 변환하는 RB 신호 변환부; 및
    상기 비선형 RB 신호 및 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형 색차 신호를 생성하는 비선형 색차 신호 생성부
    를 포함하는, 비디오 신호 생성 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 비선형 색차 신호 생성부는,
    상기 비선형 R 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호를 생성하고, 상기 비선형 B 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 생성하는, 비디오 신호 생성 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 색차 신호를 서브샘플링(subsampling)하는 서브샘플링부
    를 더 포함하는, 비디오 신호 생성 장치.
  18. 비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환하는 밝기 신호 변환부;
    비선형 색차 신호를 이용하여 비선형 RGB 신호 중 둘 이상의 비선형 신호를 생성하는 비선형 신호 생성부;
    상기 둘 이상의 비선형 신호를 둘 이상의 선형 신호로 변환하는 RGB 신호 변환부; 및
    상기 선형 밝기 신호 및 상기 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성하는 선형 RGB 신호 생성부
    를 포함하는 비디오 신호 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 비선형 색차 신호는 상기 비선형 RGB 신호 중 비선형 G 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호 및 상기 비선형 RGB 신호 중 비선형 B 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 포함하는, 비디오 신호 처리 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 비선형 색차 신호는 상기 비선형 RGB 신호 중 비선형 R 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 빨간색-녹색 색차 신호 및 상기 비선형 RGB 신호 중 비선형 B 신호와 상기 비선형 밝기 신호를 이용하여 생성된 비선형의 노란색-파란색 색차 신호를 포함하는, 비디오 신호 처리 장치.
  21. 비선형 Y 신호를 통해 밝기 신호(A)를 생성하는 단계; 및
    밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 간 조합, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 간 조합, 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관(Decorrelation) 특성이 최대가 되도록 비선형 XYZ 신호로부터 색차 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 비디오 신호 생성 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 색차 신호를 생성하는 단계는,
    XY 신호 쌍에서 X 신호와 Y 신호를 분리하고, XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하여 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 색차 신호를 생성하는 단계는,
    XZ 신호 쌍에서 X 신호와 Z 신호를 분리하고, YZ 신호 쌍에서 Y 신호와 Z 신호를 분리하여 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성하는, 비디오 신호 생성 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 색차 신호를 생성하는 단계는,
    비선형 X 신호에 주어지는 계수값과 비선형 Y(Z) 신호에 주어지는 계수값이 서로 반대 부호를 형성하여 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG) 간 조합, 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관 특성이 최대가 되도록 하는 상기 비선형 XYZ 신호로부터 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 색차 신호를 생성하는 단계는,
    비선형 Z 신호에 주어지는 계수 절대값이 비선형 X 신호와 비선형 Y 신호에 주어지는 계수 절대값보다 작은 조건의 비선형 XYZ 신호로부터 상기 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 색차 신호를 생성하는 단계는,
    비선형 Z 신호에 주어지는 계수값과 비선형 X(Y) 신호에 주어지는 계수값이 서로 반대 부호를 형성하여 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 간 조합, 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 비상관 특성이 최대가 되도록 하는 상기 비선형 XYZ 신호로부터 상기 노란색-파란색 색차 신호(CYB)를 생성하는, 비디오 신호 생성 방법.
  27. 삭제
  28. 제21항에 있어서,
    밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB)간 상관 계수, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 상관 계수를 기준치와 비교하는 단계; 및
    상기 상관 계수를 비교한 결과에 따라 상기 상관 계수가 상기 기준치 미만인 색차 신호를 서브-샘플링한 후 결과 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는, 비디오 신호 생성 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 분석하는 단계; 및
    상기 분석된 원영상과 상기 결과 영상간의 밝기 차이를 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 색차 신호를 생성하는 단계는,
    상기 상관 계수가 상기 기준치 이상인 경우 또는 상기 분석된 밝기 차이가 설정된 값 이상인 경우, 밝기 신호(A)와 노란색-파란색 색차 신호(CYB) 간 조합, 밝기 신호(A)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합, 및 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)간 조합에서 상관 특성이 최소가 되도록 상기 비선형 XYZ 신호에서 노란색-파란색 색차 신호(CYB)와 빨간색-녹색 색차 신호(CRG)를 생성하는, 비디오 신호 생성 방법.
  30. 제21항에 있어서,
    인간의 장/중/단 파장의 민감도 특성을 반영하는 색상 매칭 함수(color matching function)로부터 계산된 삼자극치 XYZ 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 XYZ 신호를 비선형 변환 함수를 이용하여 상기 비선형 XYZ 신호로 변환하는 단계
    를 더 포함하는, 비디오 신호 생성 방법.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 색차 신호를 생성하는 단계는,
    무채색인 경우, '0'의 색차 신호를 가지도록 색차 신호를 생성하는, 비디오 신호 생성 방법.
  32. 입력 영상에 대한 선형 RGB 신호를 이용하여 선형 밝기 신호를 생성하는 단계;
    상기 선형 밝기 신호를 비선형 밝기 신호로 변환하는 단계;
    상기 선형 RGB 신호를 비선형 RGB 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 선형 밝기 신호 및 상기 비선형 밝기 신호 중 하나의 밝기 신호와 상기 선형 RGB 신호 및 상기 비선형 RGB 신호 중 적어도 둘 이상의 신호를 이용하여 색차 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 비디오 신호 생성 방법.
  33. 비선형 밝기 신호를 선형 밝기 신호로 변환하는 단계;
    비선형 색차 신호를 이용하여 비선형 RGB 신호 중 둘 이상의 비선형 신호를 생성하는 단계;
    상기 둘 이상의 비선형 신호를 둘 이상의 선형 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 선형 밝기 신호 및 상기 둘 이상의 선형 신호를 이용하여 선형 RGB 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 비디오 신호 처리 방법.
  34. 제21항 내지 제26항, 및 제28항 내지 제33항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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