KR19990067417A - 비디오 소스 데이터 보간 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 소스 데이터 보간 방법 및 장치

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KR19990067417A
KR19990067417A KR1019980703428A KR19980703428A KR19990067417A KR 19990067417 A KR19990067417 A KR 19990067417A KR 1019980703428 A KR1019980703428 A KR 1019980703428A KR 19980703428 A KR19980703428 A KR 19980703428A KR 19990067417 A KR19990067417 A KR 19990067417A
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느고 캘빈
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그리게인 랜스
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Abstract

입력 소스 데이터의 2개의 라인 사이에 위치된 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 방법은 생성될 업샘플링된 타겟 픽셀을 둘러싸는 영역 내의 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 적어도 2개의 상이한 방향으로 비교하는 단계를 포함한다(50,52,54). 이 비교에 의거하여 보간 방향이 선택되며(58), 결정된 보간 방향으로의 소스 데이터의 선택된 픽셀 사이의 보간을 실행하여 업샘플링된 타겟 픽셀을 통과하는 라인 세그먼트 상의 중간 픽셀을 계산한다(60,62). 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하기 위해 중간 픽셀 사이의 보간이 실행된다(64). 또한 본 발명을 수행하기 위한 장치가 개시된다.

Description

비디오 소스 데이터 보간 방법 및 장치
비디오 영상은 어레이 내의 각 데이터 포인트가 디지탈화된 비디오 영상의 픽셀을 표시하는 디지탈 데이터의 2차원 어레이로서 표시될 수 있다. 각 픽셀에 할당된 값은 비디오 영상이 재생될 때 그 강도 및/또는 컬러를 결정한다. 비디오 영상 기술에 있어서, 종종 확대된 비디오 영상을 생성하기 위해 임의의 배율로 비디오 영상을 확대하는 것이 필요하다. 디지탈 데이터 어레이에 의해 표시된 원래의 영상으로부터 확대된 영상을 생성할 때, 연속적인 라인 사이에 업샘플링된 픽셀(upsampled pixel)을 생성하도록 원래의 디지탈 데이터 어레이의 픽셀 사이를 보간하고 확대된 영상의 픽셀을 "채우기 위해(fill)" 원래의 디지탈 데이터 어레이의 픽셀을 보간하는 것이 필요하다. 이러한 확대된 비디오 영상을 생성하기 위한 기술은 종래로부터 고려되어 왔다.
종래 기술에서는 확대될 디지탈 비디오 영상의 수직 및 수평 디멘젼을 분리하여 보간하기 위해 직교 카티시안 방법(orthogonal cartesian approch)을 통상적으로 사용하였다. 그러나, 이 기술에서는 확대된 비디오 영상에 일반적으로 "스테어스테핑(stairstepping)"으로 지칭되는 고르지 못한 에지가 생성된다. 사용된 보간 방법의 개량을 통해 스테어스테핑을 감소시킬 수는 있지만, 이러한 스테어스테핑은 이 기술에서는 반드시 발생되는 것이기 때문에 완전히 제거할 수는 없다.
방향성 보간 방법이 이러한 스테어스테핑 문제를 해소할 수 있다. 방향성 보간은 영상 내의 기하학적 구조를 인식한다. 방향성 보간에서는, 에지를 따르는 보간이 에지를 교차하는 보간에 비해 개선된 결과를 발생하는 것으로 밝혀진 바 있다. 방향성 보간은 국소 영상 구조를 분석하는 단계와 이 영상 구조에 기초하여 보간을 실행하는 단계를 포함한다.
Dougall 등에게 허여된 미국 특허 제5,019,903호는 슈퍼샘플링된 디지탈 신호의 라인 사이를 방향성을 가지고 보간하는 장치를 개시하고 있다. 이 장치는 수직으로 업샘플링된 라인을 방향성을 가지고 보간하는데 사용하기 위한 기울기 벡터를 계산한다. 이러한 동작에 의해 이 장치는 라인-더블링 디인터레이싱 어플리케이션(line-doubling deinterlacing applications)에 가장 적합한 장치가 되었다.
Yamashita 등에게 허여된 미국 특허 제5,347,599호는 적응성 보간 방법과 상관 검출을 이용한 장치를 개시하고 있다. 이 장치는 원하는 업샘플링 방향을 선택하기 위해 소스 데이터의 픽셀의 라인에 대한 계산을 수행한다. 그러나, Dougall 등의 특허와 유사하게, 이 장치 또한 라인-더블링 디인터레이싱 어플리케이션에 가장 적합한 장치이다.
Dougall 등의 특허와 Yamashita 등의 특허가 업샘플링된 픽셀을 생성하기 위한 상이한 방향성 보간 방법을 개시하고 있지만, 이러한 설계는 고정된 정수 수직 리사이즈 비율(fixed integral vertical resize factor)만을 지원하기 위한 것이다. 따라서, 수직 및 수평 디멘젼 모두에 대해 임의의 분수 리사이즈 비율을 지원하는 개선된 보간 방법 및 장치가 필요하다.
따라서, 본 발명의 타겟은 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 신규의 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 데이터 보간에 관한 것으로, 특히 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 방법 및 이 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 비디오 영상 소스 데이터의 3개의 연속 라인의 픽셀, 생성될 업샘플링된 타겟 픽셀의 위치, 및 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 소스 데이터의 픽셀을 둘러싸는 영역을 나타내는 도면.
도 2는 업샘플링된 타겟 픽셀의 생성시에 사용될 보간 방향을 결정하기 위해 소스 데이터의 픽셀간에 이루어지는 비교를 나타내는 도면.
도 3은 2개의 경사 방향에서의 비교가 유사한 값을 산출할 때 소스 데이터의 픽셀간에 이루어지는 추가의 비교를 나타내는 도면.
도 4는 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 수직 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 5는 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 음(-)의 기울기 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 6은 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 양(+)의 기울기 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 7A 및 도 7B는 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성할 때 제1 방법에서 실행되는 단계들을 나타내는 플로우차트.
도 8은 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 장치를 나타내는 블록도.
도 9는 도 8에 도시된 장치의 지연 회로 형성부의 개략도.
도 10은 도 8에 도시된 장치의 일부분을 형성하는 결정 회로의 개략도.
도 11은 도 8에 도시된 장치의 일부분을 형성하는 β 계산기의 개략도.
도 12는 도 8에 도시된 장치의 일부분을 형성하는 경사 업샘플러의 개략도.
도 13은 제2 실시예의 보간 방향을 결정할 때 이루어지는 소스 픽셀간의 비교를 나타내는 도면.
도 14는 경계 교차 상태를 나타내는 도면.
도 15는 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 수직 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 16은 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 양(+)의 45°기울기의 경사 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 17은 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 음(-)의 45°기울기의 경사 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 18은 26.6°기울기의 경사 업샘플링 기술에 사용되는 소스 픽셀을 나타내는 도면.
도 19는 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 양(+)의 26.6°기울기의 경사 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 20은 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 음(-)의 26.6°기울기의 경사 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 21은 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 양(+)의 63.4°기울기의 경사 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 22는 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 사용되는 음(-)의 63.4°기울기의 경사 업샘플링 기술을 나타내는 도면.
도 23A 및 도 23B는 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성할 때 제2 방법에서 수행되는 단계들을 나타내는 플로우차트.
도 24는 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 제2 장치를 나타내는 블록도.
도 25는 도 24에 도시된 장치의 일부분을 형성하고 있는 지연 회로의 구조도.
도 26은 도 24에 도시된 장치의 일부분을 형성하고 있는 결정 회로의 구조도.
도 27은 도 24에 도시된 장치의 일부분을 형성하고 있는 β 계산기의 구조도.
도 28은 도 24에 도시된 장치의 일부분을 형성하고 있는 경사 업샘플러의 구조도.
본 발명은 임의의 분수 리사이즈 비율로 방향성 보간을 실행한다. 먼저, 소스 데이터에서의 임의의 저빈도 에지(low-frequency edge)에 대응하여 보간 방향이 선택된다. 이어서, 중간 픽셀을 생성하도록 방향성 보간이 실행된다. 그 후, 중간 픽셀은 요구된 업샘플링된 픽셀을 생성하도록 가능하다면 직교하지 않게 보간된다.
특히, 본 발명의 일 특징에 따라서, 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 방법이 제공되는데, 이 방법은:
(ⅰ) 생성될 업샘플링 타겟 픽셀을 둘러싸는 영역 내의 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 적어도 2개의 상이한 방향으로 비교하는 단계와;
(ⅱ) 단계 (ⅰ)의 비교에 기초하여 보간 방향을 선택하는 단계와;
(ⅲ) 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 선택된 픽셀 사이를 단계 (ⅱ)에서 결정된 보간 방향으로 보간하고, 상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 통과하는 라인 세그먼트 상의 중간 픽셀을 계산하는 단계와;
(ⅳ) 상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하도록 중간 픽셀 사이를 보간하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 라인 세그먼트는 소스 데이터의 라인에 평행하다. 라인 세그먼트를 그 자체가 수평이 되도록 제한하면, 중간 픽셀과 업샘플링된 타겟 픽셀의 계산을 매우 간단하게 할 수 있다.
하나의 가능한 실시예에서, 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀은 수직 방향과 이 수직 방향과 0<각<90°의 범위내에 있는 각을 형성하는 반대의 경사 방향을 포함하는 3개의 상이한 방향으로 비교된다. 단계 (ⅰ)의 비교 동안, 비교된 픽셀간의 차분값이 발생되고, 그 차분값은 단계 (ⅱ)에서 보간 방향을 선택하는데 사용된다.
이 실시예에서, 단계 (ⅱ) 이전에, 3 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값은 이들간의 차분이 임계치 이내에 있는 지의 여부를 결정하도록 비교된다. 임계치 이내에 있는 차분이 존재하지 않는 경우 가장 작은 차분값에 관련된 방향이 보간 방향으로 선택된다. 3 방향 모두에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계치 이내에 있는 경우, 수직 방향이 보간 방향으로 선택된다. 수직 방향과 하나의 경사 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계치 이내에 있는 경우, 그 경사 방향이 보간 방향으로 선택된다. 2개의 경사 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계치 이내에 있는 경우, 소스 데이터의 상이한 라인의 추가의 픽셀이 반대의 경사 방향으로 비교된다. 이 비교 결과로서 발생된 차분값이 비교된다. 추가 픽셀의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계치 이내에 있는 경우, 수직 보간 방향이 보간 방향으로 선택된다.
다른 실시예에서, 라인 세그먼트가 소스 데이터의 라인에 역시 평행하지만, 이 실시예에서는 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀이 단계 (ⅰ)에서 7개의 방향으로 비교된다. 이 방향은 수직 방향과 이 수직 방향과 0°<각도<90°범위내에의 수직 방향으로 변화하는 각도를 형성하는 3쌍의 반대의 경사 방향을 포함한다. 단계 (ⅰ)의 비교된 픽셀간의 차분값이 계산된다.
이 실시예에서, 세트의 좌측에 대한 차분값의 세트가 고려되며, 우측에 대한 세트 또한 검사된다. 각각의 가능한 경사 보간 방향에 대한 3개의 차분값이 합산되고, 이들 차분값간의 차분이 임계치 이내에 있는 지를 결정하도록 비교된다. 그 차가 소스 영상 내의 저빈도 에지를 나타내도록 충분히 작지 않은 경우, 수직 방향이 보간 방향으로 선택된다. 임계치 이내에 있는 차분이 존재하지 않는 경우, 최저 차분값과 관련된 경사 방향이 보간 방향으로 선택된다. "우측" 경사 방향 및 "좌측" 경사 방향에 관련된 차분값이 임계치 이내에 있는 경우, 수직 방향이 다시 한번 보간 방향으로 선택된다. 그렇지 않은 경우, 경사 방향중 하나가 보간 방향으로 선택된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 장치가 제공되는데, 이 장치는:
생성될 업샘플링 타겟 픽셀을 둘러싸는 영역 내의 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 적어도 2개의 상이한 방향으로 비교하는 비교 수단과;
상기 비교 수단에 응답하여 보간 방향을 선택하는 선택 수단과;
상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 통과하는 라인 세그먼트 상의 중간 픽셀을 계산하도록 상기 선택 수단에 의해 선택된 보간 방향으로 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 선택된 픽셀 사이를 보간하고, 상기 업샘플링 타겟 픽셀을 생성하도록 중간 픽셀 사이를 보간하는 업샘플링 수단을 포함한다.
본 발명은 특히, 고배율의 경우에 고배율의 확대된 영상이 감소된 스테어스테핑을 가지고 작성될 수 있도록 업샘플링된 타겟 픽셀이 생성될 수 있다는 장점을 제공한다.
확대된 비디오 영상을 작성하기 위해 입력된 비디오 영상 소스 데이터를 업샘플링할 경우, 디지털 소스 데이터의 픽셀과 라인 사이에 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성시킬 필요가 있다. 리사이즈 비율 및 리사이즈 방향(예,수직 및/또는 수평)은 생성될 업샘플링된 타겟 픽셀의 수 뿐만 아니라 위치를 결정한다.
스테어스텝핑을 감소시키고, 고해상도의 확대된 비디오 영상을 작성하기 위해, 생성될 여러가지의 업샘플링된 타겟 픽셀에 대한 정확한 값들을 계산할 필요가 있다. 그러므로, 이러한 정확한 계산을 달성하기 위해, 업샘플링된 타겟 픽셀의 값을 발생하는데 이용되는 업샘플링 보간 방향이 선택되어야만 한다. 업샘플링된 타겟 픽셀에 대한 정확한 값을 달성할 수 있게 하는 업샘플링된 보간 방향은 스테어스텝핑을 확인할 수 있는 확대된 영상을 발생시킨다.
본 발명의 방법 및 장치는 수 개의 방향으로 발생될 수 있는 업샘플링된 타겟 픽셀을 둘러싸는 영역 내에서 디지털 소스 데이터의 픽셀 값의 차분을 계산함에 의해 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성한다. 다음, 계산된 차분값은 보간 방향을 선택하기 위해 조사된다. 다음에, 생성될 업샘플링된 타겟 픽셀을 통과하는 라인 세그먼트 상에 중간 픽셀을 생성시키도록 결정된 보간 방향으로 디지털 소스 데이터의 선택된 픽셀들 사이의 보간이 행해진다. 소스 데이터에 평행(즉, 수평)하는 라인 세그먼트를 제한하는 것은 중간 픽셀의 계산을 간소화시킨다. 다음에, 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하기 위해 중간 픽셀들 사이의 보간이 수행된다.
이하, 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 본 발명의 실시예의 방법을 도 1 내지 도 7B를 참조하여 구체적으로 설명한다.
업샘플링된 타겟 픽셀 w가 생성될 경우, 디지털 소스 데이터 내에서 업샘플링된 타겟 픽셀에 대한 최인접 픽셀이 결정되고, 보간 방법에서 기준 픽셀 PR로서 사용된다. 또한, 그 사이에 업샘플링된 타겟 픽셀이 위치되는 소스 데이터의 2개의 연속 라인이 결정된다. 기준 픽셀 즉, 기준 픽셀 PR로서의 소스 데이터의 동일 라인 상의 인접 픽셀과, 업샘플링된 타겟 픽셀을 둘러싸는 직사각 영역 R을 형성하는 소스의 상이한 라인 상의 2개의 픽셀이 결정된다(도 7A의 블록 50을 참조). 영역 R의 경계를 형성하는 4개의 소스 픽셀들은 설명되는 바와 같이 보간 방향을 결정하기 위해 최초에 이용된다. 영역 R은 4개의 4분면 즉, 기준 픽셀 PR을 둘러싸는 상단 좌측, 상단 우측, 하단 좌측 및 하단 우측 중 임의의 하나에 대응할 수 있다.
도 1은 디지털 소스 데이터의 작은 세그먼트를 나타낸다. 소스 픽셀은 기준 픽셀과 관련하여 PR=U0으로 라벨된다. 소스 데이터의 제1 라인은 5개의 픽셀 U-1-2내지 U-12에 의해 표시되며, 소스의 제2 라인은 픽셀 U0-2내지 U2에 의해 표시되고, 소스의 제3 라인은 픽셀 U1-2내지 U12에 의해 표시된다. 명백하게도, 픽셀 U0은 업샘플링된 타겟 픽셀 w에 가장 근접한 픽셀이며, 지정된 기준 픽셀 PR이 된다. 이 예에서, 업샘플링된 타겟 픽셀 w는 영역 R의 4분면중 상단 좌측 내의 제1 라인 및 제2 라인 사이에 위치된다. 픽셀 U-1-1,U-10,U0-1및 U0은 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 둘러싸는 영역 R을 형성하는 픽셀이며, 보간 방향을 결정하는데 이용된다. 다음의 표 1은 기준 픽셀을 둘러싸는 4분면의 영역 R을 형성하는 소스 데이터의 픽셀을 나타낸다.
사분면 영역 R 내의 픽셀
상단 좌측 U0,U0-1,U-1-1,U-10
상단 우측 U0,U1,U-11,U-10
하단 좌측 U0,U0-1,U1-1,U10
하단 우측 U0,U1,U11,U10
일단 영역 R의 4개의 픽셀이 결정되었다면, 3개의 보간 방향에 대응한 계산이 행해진다(블록 52를 참조). 도 1의 예에서, 영역 R은 픽셀 U-1-1,U-10,U0-1,U0에 의해 형성되며, 다음의 표 2 내의 계산이 수행된다.
계산 관련된 보간 방향
abs[U0-U-1-1] 상측-좌측 45°경사 라인 OL
abs[U0-1-U-10] 상측-우측 45°경사 라인 OR
abs[U0-U-10] 수직 V
도 2는 픽셀 U-1-1,U-10,U0-1및 U0에 대해 수행된 3개의 계산과 관련된 보간 방향 OL, OR, V를 예시한다. 이와 유사한 계산이 상이한 3개의 4분면에도 적용된다.
가장 작은 차분값을 산출하는 계산은 소스 데이터의 픽셀을 둘러싸는 값에 가장 유사한 값을 갖는 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 산출하는 보간 방향과 항상 관련된다. 그러나, 이러한 계산 결과에 기초하여 보간 방향이 선택되기 앞서, 계산된 차분값의 차분이 서로의 임계값 이내에 있는 지를 결정하도록 계산된 차분값이 서로 비교된다(블록 54와 56을 참조).
만일 계산된 차분값중의 하나가 상이한 2개의 값보다 명백히 작을 경우, 가장 작은 계산값에 관련한 보간 방향이 선택된다(블록 58). 만일 3개의 계산된 차분값 모두가 임계값 이내에 있을 경우, 수직 보간 방향 V가 선택된다(블록 66, 68).
만일 수직 보간 방향 V와 관련하여 계산된 값과 경사 방향 OL또는 OR중의 한 경사 방향에 관련된 계산된 차분값이 서로의 임계값 이내에 있을 경우, 경사 보간 방향이 선택된다(블록 70, 72).
2개의 경사 보간 방향 OL또는 OR에 관련하여 계산된 차분값이 서로의 임계값 이내에 있을 경우, 부정확한 결정이 대각선 방향으로 식별 가능한 불연속성을 갖는 확대된 영상을 생성할 것이기 때문에 적절한 보간 방향을 선택하는 것이 중요하다. 이러한 선택 처리를 보조하기 위해, 소스 데이터의 동일 라인으로부터의 추가의 픽셀을 이용한 계산이 수행된다(블록 74). 도 3은 도 1 및 도 2의 예에 대한 추가의 계산을 나타낸다.
계산 관련된 보간 방향
abs[U0-U-11] 상측-우측 45°경사 O1AR
abs[U0-1-U-1-2] 상측-좌측 45°경사 O1AL
이러한 추가 계산된 차분값은 이들 차분값이 서로의 임계값 이내에 있는 지를 결정하기 위해 비교된다(블록 76). 만일 이 차분값들 중의 하나가 그 나머지의 것 보다 명백히 작을 경우, 그 계산된 차분값에 관련된 경사진 보간 방향 OL또는 OR이 선택된다(블록 58). 하지만, 2개의 추가 계산된 차분값이 서로의 임계값 이내에 있다면, 소스 데이터의 동일 라인으로부터의 추가의 픽셀을 이용하여 다음의 표 4 내의 계산이 추가 수행된다(블록 78).
계산 관련된 보간 방향
abs[U0-2-U-1-1] 경사 45°상단 우측 O2AR
abs[U1-U-10] 경사 45°상단 좌측 O2AL
유사하게, 이들 추가 계산된 차분값이 서로의 임계값 이내에 있는 지를 결정하기 위해 이들 추가 계산된 차분값이 비교된다(블록 80). 만일 이 차분값들 중의 하나가 그 나머지의 것 보다 명백히 작을 경우, 그 계산된 차분값에 관련된 경사 보간 방향 OL또는 OR이 선택된다(블록 58). 하지만, 이 2개의 계산된 차분값이 서로의 임계값 이내에 있다면, 수직 보간 방향 V가 디폴트로서 선택되어, 부정확한 경사 보간 방향이 선택되었을 경우에 발생될 수 있는 해상도의 문제를 방지할 수 있다(블록 82).
일단 보간 방향이 결정되면, 소스 데이터의 선택된 픽셀은 보간 방향에 기초하여 결정되며(블록 60), 보간 방향은 중간 픽셀 v를 생성하도록 소스 데이터의 선택된 픽셀 사이를 보간하는데 이용된다(블록 62). 다음에, 중간 픽셀은 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 생성하도록 수평으로 보간된다(블록 64).
업샘플링된 타겟 픽셀 w가 생성되기 앞서, 업샘플링된 타겟 픽셀 w의 위치가 결정되어야만 한다. 업샘플링된 타겟 픽셀 w는 수직 및 수평 방향 모두에서 기준 픽셀 PR로 부터의 거리에 의해 정의된다. 이러한 거리는 기호 αy및 αx에 의해 표시된다. 여기서, -0.5＜αy≤0.5이고, -0.5＜αx≤0.5이다. αy는 양의 하방향이며, αx는 양의 우측 방향이다. αy및 αx의 부호는 다음의 표 5와 같이 4분면과 관련된다.
사분면 αX αy
상단 좌측 αx＜0 αy＜0
상단 우측 αx≥0 αy＜0
하단 좌측 αx＜0 αy≥0
하단 우측 αx≥0 αy≥0
αy및 αx의 값을 구한 후, 선택된 소스 데이터의 픽셀 사이에서 결정된 보간 방향으로 보간이 수행된다. 그 결과의 중간 픽셀 v는 업샘플링된 타겟 픽셀을 통과하는 수평 라인 세그먼트 상에 위치된다. 본 실시예에서 선형 업샘플링이 설명되었지만, 더 높은 순위의 보간이 이용될 수 있다.
도 4는 4분면의 하단 우측에 위치된 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 나타낸다. 이 경우에 있어서, αy및 αx는 양이다. 영역 R은 픽셀 U0,U1,U10및 U11에 의해 형성되며, 픽셀 U0은 기준 픽셀 PR을 형성한다. 중간 픽셀 v0,v1,및 v2가 또한 도시되어 있으며, 수직 방향으로의 선형 업샘플링을 이용하여 계산된 것이다. 이 경우에 중간 픽셀 v0,v1,및 v2는 다음의 수학식에 의해 산출된다.
v1=(1-αy)U0+αyU10
v0=(1-αy)U0-1+αyU1-1
v2=(1-αy)U1+αyU11
3개의 업샘플링된 중간 픽셀을 계산한 후, 업샘플링된 타겟 픽셀 w의 반대측상의 두 개의 중간 픽셀 사이를 직각으로 수평으로 보간을 실행하여 업샘플링된 타겟 픽셀의 값을 구한다. 그러므로, 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 계산하기 전에, 어느 두 개의 중간 픽셀을 선택할 것인 지를 결정할 필요가 있다. 중간 픽셀을 선택하기 위해, 기호 β는 중앙의 중간 픽셀 v1에서 업샘플링된 타겟 픽셀 w까지의 수평 거리로서 정의된다. β는 우측에 대하여 양수이다. 수직 보간에 대하여, β=αx이다. β의 부호는 어느 두 개의 중간 픽셀이 타겟 픽셀 w를 둘러싸는 지를 결정한다. 도 4의 예에서, β≥0이므로, 보간은 v1과 v2사이에서 실행된다. 업샘플링된 타겟 픽셀 w의 값은 다음의 수학식 4를 이용하여 계산된다.
w=(1-αx)v1+ αxv2
상이한 4분면, 즉 αy및 αx에 대한 경우, 중간 픽셀 v 및 업샘플링된 타겟 픽셀 w는 기준 픽셀 PR을 둘러싸는 소스의 상이한 픽셀을 이용하는 유사 방법으로 계산된다.
상측-좌측 경사 보간 방향 OL이 선택되는 경우, 중간 픽셀 v0, v1, v2는 음의 기울기를 가진 대각선을 따라 선택된 소스 데이터의 픽셀 사이를 선형적으로 보간함으로써 계산된다. 선형적으로 보간할 때, 중요한 파라미터는 보간되는 픽셀 엔드포인트 간의 거리의 비율이다. 소스 데이터의 라인과 중간 픽셀에 의해 형성되는 수평 라인 세그먼트가 평행하기 때문에, 중간 픽셀은 수직 업샘플링 경우와 유사하게 αy에 의해 형성될 수 있다.
도 5는 αx,αy만큼 떨어져 하부 우측 4분면에 위치된 업샘플링된 타겟 픽셀 w의 경우를 도시하고 있다. 영역 R은 픽셀 U0, U1, U10, U11,에 의해 형성되며 픽셀 U0은 기준 픽셀 PR을 형성한다. 중간 픽셀 v0, v1, v2또한 도시되어 있으며, 상측-좌측 경사 보간을 이용하여 계산된 것이다. 중간 픽셀 v0, v1, v2은 다음의 수학식 5 내지 수학식 7을 이용하여 계산된다.
v0= (1-αy)U0-1+ αyU10
v1= (1-αy)U0+ αyU11
v2= (1-αy)U1+ αyU12
3개의 업샘플링된 중간 픽셀이 계산된 후, 업샘플링된 타겟 픽셀 w의 반대측 상에 있는 두 개의 중간 픽셀 사이를 비직각으로 수평으로 보간을 실행하여 업샘플링된 타겟 픽셀 값을 구한다. 도 5의 예에서, 업샘플링이 45。 대각선을 따라 실행되기 때문에, 중간 픽셀 v1에서 기준 픽셀 U0까지의 수평 거리는 수직 거리, 즉 αy와 동일하다. 그러므로, 업샘플링되는 타겟 픽셀 w에서 중간 픽셀 v1까지의 거리 β는 'αx-αy'와 동일하다. 사실상, 상측-좌측 경사 업샘플링에서 β에 대한 식은 모든 4분면에 대해서 유효하다. β는 보간이 중간 픽셀 v1과 v0사이에서 행해질 경우는 음수이다. 그러므로, 업샘플링된 타겟 픽셀 w의 값은 이하의 수학식 8을 사용하여 계산된다.
w = (1-(-β))v1+ (-β)v0
상이한 4분면에서, 중간 픽셀 v 및 업샘플링된 타겟 픽셀 w은 기준 픽셀 PR을 둘러싸는 선택된 소스 데이터의 상이한 픽셀을 사용하는 유사 방법으로 계산된다.
상측-좌측 경사 보간 방향 OR이 선택되는 경우, 중간 픽셀 v0, v1, v2는 도 5에 관하여 전술된 바와 같은 유사 방법으로 음의 기울기를 가진 대각선을 따라 위치되는 선택된 소스 데이터의 픽셀 사이를 선형적으로 보간함으로써 계산된다.
도 6은 픽셀 U0, U1, U10, U11에 의해 형성되는 영역 R 내에 위치되는 업샘플링된 타겟 픽셀 w와, 기준 픽셀 PR을 형성하는 U0을 도시한다. 중간 픽셀 v0, v1, v2또한 도시되어 있으며, 상측-우측 경사 보간을 이용하여 계산된 것이다. 중간 픽셀 v0, v1, v2는 다음의 수학식 9 내지 수학식 11을 이용하여 계산된다.
v0= (1-αy)U0-1+ αyU1-2
v1= (1-αy)U0+ αyU1-1
v2= (1-αy)U1+ αyU10
3개의 업샘플링된 중간 픽셀이 계산된 후, 업샘플링된 타겟 픽셀의 반대측상의 두 개의 중간 픽셀 사이를 비직각으로 수평으로 보간을 행하여 업샘플링된 타겟 픽셀의 값을 구한다. 상측-우측 경사 업샘플링에 대하여, β=αx+αy임을 알 수 있다. 도 6의 경우에, β는 양(+)으로서, 중간 픽셀 v1과 v2사이에서 보간이 실행되었음을 암시한다. 업샘플링되는 타겟 픽셀 w의 값은 다음의 수학식 12를 이용하여 구한다.
w = (1-β)v1+ βv2
상이한 4분면에서, 중간 픽셀 v 및 업샘플링된 타겟 픽셀 w는 기준 픽셀PR을 둘러싸는 소스 데이터의 상이한 선택된 픽셀을 이용하여 유사 방법으로 계산된다.
전술된 방법은 4개의 가능한 4분면에 대한 경우를 예시하기 위해 소스 데이터의 3개의 라인에 대한 접근을 나타낸다. 그러나, 일단 업샘플링 4분면을 알아내기만 하면, 보간을 실행하여 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는데 소스 데이터의 두 개의 라인만이 요구된다고 하는데 주목해야 한다.
도 8에 관하여, 전술된 방법을 실행하기 위한 소스 데이터 보간 장치가 도시되고 통상적으로 도면 부호 100으로 나타낸다. 이 장치(100)는 입력 소스 데이터 Din의 스트림을 수신하고 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 생성하기 위해 소스 데이터의 선택된 픽셀 U 사이를 보간한다.
장치(100)는 소스 데이터의 스트림을 수신하는 지연 회로(102)를 구비한다. 지연 회로는 소망의 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 생성하는데 필요한 소스 데이터의 요구 픽셀을 추출하여 경사 업샘플러(106) 뿐만 아니라 판정 회로(104)에 그 소스 데이터의 요구 픽셀을 통과시킨다. 판정 회로(104)는 필요하다면 그 소스 데이터의 픽셀에 대해 표 2 내지 표 4 내의 계산을 행하고 그 계산된 차분값과 임계값을 비교하여 소망의 보간 방향을 결정한다. 판정 회로(104)의 보간 방향 출력은 경사 업샘플러(106) 및 β 계산기(108)에 공급된다. β 계산기(108)의 출력은 소망의 업샘플링된 타겟 픽셀 w을 생성하기 위해 입력 데이터를 사용하는 경사 업샘플러(106)에 공급된다.
도 9는 지연 회로(102)를 더 상세하게 나타낸다. 도시된 바와 같이, 지연 회로는 소망의 업샘플링된 타겟 픽셀 w을 생성하는데 필요한 입력 소스 데이터의 스트립을 수신하는 입력 라인(112)을 갖는다. 입력 라인 브랜치중 하나의 브랜치(114)는 직렬 접속된 3개의 소자(120,122,124)에 접속된다. 다른 브랜치(116)는 라인 기억 장치(126)에 접속된다. 라인 기억 장치(126)의 출력은 직렬 접속된 3개의 지연 소자(128,130,132)에 접속된다. 라인 기억 장치 및 각각의 브랜치의 지연 소자들로 하여금 입력 소스 데이터의 두 개의 연속 라인으로부터 4개의 픽셀을 동시에 출력할 수 있게 된다. 하단 우측 4분면에서 보간하는 경우에 대하여 양수 αx, αy를 이용하여 추출된 8개의 픽셀은 도시된 픽셀 U0-1, U0, U1, U2, U0-1, U10, U11, U12에 해당한다.
판정 회로(104)는 도 10에 상세히 도시되어 있으며, 6개의 입력 라인을 가지며, 그 각각의 입력 라인은 지연 회로(102)에 의해 출력되는 선택된 픽셀을 수신한다. 입력은 쌍을 이루어 감산 회로(140, 146, 150)에 공급된다. 감산 회로의 출력은 지연 소자(142, 144, 148, 152, 154)를 통해 선택 논리 회로(156)에 공급되고, 표 2 내의 계산의 차분값 결과를 나타낸다. 지연 소자는 표 3 및 표 4 내의 계산에 대응하는 차분값 결과를 제공하는데 필요하다. 특히, 감산 회로(140)의 출력은 OR의 "미래(future)" 값인 O1AR에 해당한다. 이 값은 지연 회로(142)에 인가되어 OR을 제공하며, 이 OR은 지연 소자(144)에 인가되어 O2AR을 제공한다. 반면에, 감산 회로(150)의 출력 O2AR은 지연 소자(152)에 인가되어 OL을 제공하며, OL은 다시 지연 소자(154)에 인가되어 O1AL을 제공한다. 지체 시간을 "균등"하게 하기 위해, 지연 소자(148)는 감산 회로(146)의 출력을 지연시키는데 필요하다. 이 출력 값은 V에 해당한다. 모든 이러한 값들은 선택 논리 회로(156)를 통과한다.
임계값 및 상수 αx및 αy를 수신하는 선택 논리 회로(156)는 계산된 차분값과 임계값을 비교하여, 임의의 두 개 또는 세 개의 계산된 값이 임계값 이내에 있는지의 여부를 판정한다. 하나의 계산된 차분값이 매우 작은 경우에, 수직 보간 방향과 관련된 계산된 차분값과 오직 하나의 경사 보간 방향과 관련된 계산된 차분값 모두가 임계값 이내에 있거나, 또는 세 개의 계산된 차분값 모두가 임계값 이내에 있는 경우, 선택 논리 회로(156)는 경사 업샘플러 및 β 계산기(108)에 선택된 보간 방향을 출력한다. 두 개의 경사 방향과 관련된 계산된 차분값이 임계값 이내에 있는 경우, O1AR및 O1AL, O2AR및 O2AL은 보간 방향이 β 계산기(108) 및 경사 업샘플러(106) 중 어디로 출력되는 지를 판정하는데 사용된다.
도 10에 도시된 소스 픽셀은 하부 우측 4분면에서 보간하는데 사용되는 소스 픽셀에 해당한다. 이러한 소스 픽셀들은 차분값의 "미래" 값을 나타낸다.
β 계산기(108)는 도 11에 상세히 도시되어 있고, 선택 회로(156)에 의해 출력되는 보간 방향 뿐만 아니라 상수 αy, -αy를 수신하는 멀티플렉서(160)를 구비한다. 멀티플렉서 출력은 상수 αx도 수신하는 가산 회로(162)에 공급된다. 가산 회로(162)의 출력은 β 계산기(108)의 출력 상수 β를 구성한다.
도 12는 경사 업샘플러(106)를 도시하며, 도시된 바와 같이 비록 원리면에서는 상위 보간을 사용하긴 하지만 이 업샘플러(106)는 3개의 선형 보간 회로(106a, 106b, 106c)를 구비한다. 두 개의 선형 보간 회로는 방향성 보간 및 수평 보간에도 사용된다. 또한, 경사 업샘플러는 상수 β를 수신하는 멀티플렉서(165∼168)와, 선택 논리 회로(156)로부터 보간 방향을 각각 수신하는 4개의 멀티플렉서(170∼176)를 구비한다. 멀티플렉서(165, 166)의 출력은 멀티플렉서(170) 에 제공되고, 멀티플렉서(167, 168)의 출력은 멀티플렉서(172)로 제공된다.
멀티플렉서(165∼168) 및 멀티플렉서(174∼176)에 입력되는 소스 픽셀은 하단 우측 4분면을 보간하는 경우를 나타낸다. 멀티플렉서(170, 172)의 출력은 선형 보간 회로(106a)에 제공된다. 선형 보간 회로(106a)의 입력은 멀티플렉서(170, 172)로부터 수신하는 가산 회로(178)를 구비하며, 이 가산 회로의 출력은 멀티플렉서(180)에 제공된다. 상수 αx를 수신하는 멀티플렉서(180)의 입력은 또다른 가산 회로(182)에 제공되며, 또한 가산 회로(182)의 입력은 멀티플렉서로부터 수신한다.
이와 유사하게, 2개의 멀티플렉서(174,176)의 출력은 선형 보간 회로(106b)에 제공된다. 이 선형 보간 회로(106b)는 멀티플렉서(174,176)로부터 제공되는 입력을 수신하는 가산기(184)와, 이 가산기(184)의 값이 제공되는 승산기(186)를 포함한다. 이 승산기(186)는 상수 αy를 수신하여, 멀티플렉서(176)로부터 제공되는 입력을 갖는 또다른 가산기(188)에 제공한다.
2개의 선형 보간 회로(106a,106b) 각각의 출력은 선형 보간 회로(106c)에 제공된다. 이 선형 보간 회로(106c)는 가산기(182 및 188)로부터 제공되는 입력을 수신하는 가산기(190)를 포함하며, 이 가산기(190)의 출력이 승산기(192)의 입력으로 제공된다. 이 승산기(192)는 β 계산기(108)로부터 상수 β 를 수신하여 가산기(194)에 제공한다. 이 가산기(194)는 가산기(188)의 출력을 수신하고 업샘플링된 타겟 픽셀 w 의 값을 발생시켜 출력한다.
입력 픽셀 및 멀티플렉서(174,176)의 시프팅을 제어함으로써, 가산기(188)의 출력은 중간 픽셀 v1(즉 기준 픽셀 PR에 가장 가까운 중간 픽셀)을 나타내게 된다. 멀티플렉서(165~168, 170,172)의 입력 픽셀 및 시프팅을 제어함으로써, 가산기(182)의 출력은 중간 라인 세그먼트의 업샘플링된 타겟 픽셀 w 의 위치에 따라 중간 픽셀 v0및 v2중 하나를 나타내게 된다. 도 12에 표시된 멀티플렉서(170 내지 176)의 V, OR및 OL입력은 수직, 우측 경사 방향 및 좌측 경사 방향으로 보간하는데 사용된 소스 픽셀을 나타낸다.
선형 보간 회로(106c)는 가산기(190 및 194) 및 승산기(192)로 구성되어 중간 픽셀 사이의 비직교 수평 보간을 나타내는 계산을 수행한다.
다음 표는 중간 픽셀 v 를 발생시키기 위해 αx및 βy의 모든 값에 대하여 경사 업샘플러(106)에 의해 수행된 방향성 보간을 나타낸다. 각각의 보간 방향에 대한 β의 값 또한 포함된다.
보간 방향 αy 중간픽셀 v0,v1,v2 β
수직 αy≥0αy＜0 v0=u0-1+(u1-1-u0-1)αyv1=u0+(u10-u0)αyv2=u1+(u11-u1)αyv0=u0-1+(u-1-1-u0-1)(-αy)v1=u0+(u-10-u0)(-αy)v2=u1+(u-11-u1)(-αy) β=αx
상측-좌측 경사 αy≥0αy＜0 v0=u0-1+(u10-u0-1)αyv1=u0+(u11-u0)αyv2=u1+(u12-u1)αyv0=u0-1+(u-1-2-u0-1)(-αy)v1=u0+(u-1-1-u0)(-αy)v2=u1+(u-10-u1)(-αy) β=αx-αy
상측-우측 경사 αy≥0αy＜0 v0=u0-1+(u1-2-u0-1)αyv1=u0+(u1-1-u0)αyv2=u1+(u10-u1)αyv0=u0-1+(u-10-u0-1)(-αy)v1=u0+(u-11-u0)(-αy)v2=u1+(u-12-u1)(-αy) β=αx+αy
당업자가 알 수 있는 바와 같이, 중간 픽셀 v 와 β 의 값이 정해지면, 업샘플링된 타겟 픽셀 w 는 다음 수학식 중에서 하나를 이용한 수평 보간법에 의해 생성될 수 있다.
w = v1 + (v2 - v1)β; β ≥ 0
w = v1 + (v0 - v1)(-β); β ＜ 0
이제 도 13 내지 도 28을 참조하여, 7가지 가능한 보간 방향과 4-점 보간 회로를 이용하여 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하기 위한 방법의 다른 실시예가 기술될 것이다.
이전 실시예와 유사하게, 업샘플링된 타겟 픽셀 w 에 가장 가까운 소스 픽셀을 결정하기 위해 입력 소스 데이터가 조사되며, 이 소스 픽셀은 기준 픽셀 PR로 사용된다. 업샘플링된 타겟 픽셀의 위에 있는 2개의 소스 라인과 업샘플링된 타겟 픽셀의 아래에 있는 2개의 소스 라인으로부터 소스 픽셀을 결정하고(도 23A의 블록 210 참조), 이들 소스 라인의 선택된 픽셀들을 비교하여 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성할 때 선택되는 보간 방향을 결정하게 된다. 이 소스 픽셀은 6가지 가능한 경사 방향에 대한 상이한 값들을 계산하는데 사용된다(블록 212). 이 계산은 보간의 4분면에 따라 변동되며 다음 표에 나타나 있다.
상단-좌측 상단-우측 하단-좌측 하단-우측 관련 보간 방향
abs[U0-1-U-10]abs[U0-U-1-1]abs[U0-1-U-11]abs[U0-U-1-2]abs[U1-1-U-10]abs[U0-U-2-1] abs[U0-U-11]abs[U1-U-10]abs[U0-U-12]abs[U1-U-1-1]abs[U0-U-21]abs[U11-U-10] abs[U0-U1-1]abs[U0-1-U10]abs[U0-U1-2]abs[U0-1-U11]abs[U0-U2-1]abs[U-1-1-U10] abs[U1-U10]abs[U0-U11]abs[U1-U1-1]abs[U0-U12]abs[U-11-U10]abs[U0-U21] 상측-우측 45°라인상측-우측 45°라인상측-우측-우측26.6°라인상측-좌측-좌측26.6°라인상측-상측-우측 63.4°라인상측-상측-좌측 63.4°라인수직 OUROULOURROULLOUUROUULV (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)
보간 방향 OUR, OUL, OURR, OULL, OUUR, OUUL및 V 는 도 13에 상단-좌측 4분면에 대해 도시되어 있다. 도시된 수직 방향 V 에 대해 계산된 값은 동일하다.
이러한 계산으로 각각의 경사 보간 방향과 관련된 상이한 값들의 세트가 제공된다. 또한, 기준 픽셀의 우측에 대한 상이한 값들의 세트와 기준 픽셀의 좌측에 대한 상이한 값들의 세트가 사용된다. 이들 상이한 값들의 3개 세트는 각각의 경사 보간 방향에 대해 합산되어 상이한 값들의 "작업" 세트를 제공하게 된다. 이들 작업 세트의 상이한 값들은 서로 비교되어 임계값 내의 가장 작은 차분을 결정하게 된다(블록 214 및 216). 가장 작은 차분이 저빈도 에지를 나타내기에 충분히 작다면, 이 차분은 가능한 보간 방향 세트를 제공하게 된다.
"경계 교차" 상황이 발생하는지를 조사하기 위해 가능한 보간 방향이 검사된다(블록 218 및 220). 도 14는 이 상황을 나타낸 것이다. 여기서 픽셀 U0및 U-1-2와 인접하는 흰색 라인을 나타내는 상측-좌측-좌측 방향이 고려되지만, 픽셀 U0-1및 U-1-1과 인접하는 진한 회색 "경계"가 있다. 상측-좌측-좌측 방향을 선택하게 되면 경계를 교차하게 되므로, 상측-좌측-좌측 방향은 고려하지 않아도 된다. 이 상황은 B1및 B2의 차를 검사함으로써 검출된다.
이어서 가능한 보간 방향이 검사되고, 하나의 보간 방향이 선택된다(블록 222). 블록 222은 도 23B에 확대되어 나타나 있다. 만일 단지 하나의 경사 보간 방향이 가능하다면, 이 방향이 선택된다(블록 230 및 232). 만일 저빈도 에지가 검출되지 않으면, 수직 보간 방향이 디폴트(자동설정)로서 선택된다(블록 238 및 240). 좌측 및 우측 경사 보간 방향이 모두 가능하다고해도, 수직 방향이 디폴트로서 선택된다(블록 248 및 250).
이와 달리, 우측 및 좌측 경사 보간 방향 중에서 한가지만이 선택되는 경우, 만일 "최대" 경사 방향(26.6° 또는 63.4°)과 45° 경사 방향중 하나만 가능하다면, 최대 경사 방향이 선택된다(블록 252 및 254). 이와 달리 2개의 최대 경사 방향이 모두 가능하면, "중간" 경사 방향(45°)이 선택된다(블록 256).
보간 방향이 선택되면, 방향성 보간에 필요한 픽셀들이 결정되어야 한다(블록 224). 소스 데이터가 방향성을 갖도록 보간되어 중간 픽셀들을 생성하게 된다(블록 226). 최종적으로, 이 중간 픽셀들은 수평으로 보간되어 소망의 업샘플링된 타겟 픽셀 w 를 생성하게 된다(블록 228).
업샘플링된 타겟 픽셀 w 의 위치는 x 및 y 방향에서 기준 픽셀 PR로부터의 거리에 의해 정의된다. 이들 거리는 αx및 αy항으로 표시된다. 여기서, -0.5 ＜ αx≤ 0.5 이고, -0.5 ＜ αy≤ 0.5 이며, αx는 우측에 대해 양의 값을 가지며, αy는 하측에 대해 양의 값을 갖는다.
이 실시예에 있어서, 4-점 "필터" 보간 회로가 사용된다. 보간되고 업샘플링된 타겟 픽셀 w 는 4개의 소스 픽셀 S0, S1, S2및 S3와, S1으로부터 바람직한 픽셀의 거리를 나타내는 파라미터 α 의 함수, 즉 w = f(S0,S1,S2,S3,α) 로서 계산된다. 이 함수는 파라미터 α로 색인된 ROM 으로부터 판독된 계수를 갖는 4-탭 필터가 될 수 있다.
도 15는 수직 보간 방향 V가 선택된 경우를 나타낸다. 타겟 픽셀 w 는 αx및 αy가 모두 음의 값인 "상단-좌측" 4분면에 위치한다. 값 vi에 의해 표시된 중간 수평 라인 세그먼트는 수직 4-점 보간에 의해 다음과 같이 결정된다.
v0= f(U1-2, U0-2, U-1-2, U-2-2, -αy)
v1= f(U1-1, U0-1, U-1-1, U-2-1, -αy)
v2= f(U10, U0, U-10, U-20, -αy)
v3= f(U11, U1, U-11, U-21, -αy)
v4= f(U12, U2, U-12, U-22, -αy)
5개의 중간 픽셀이 계산된 후에, 이들 픽셀에 대해 보간이 수행되어 소망의 업샘플링된 타겟 픽셀의 값을 계산할 수 있게 된다. 타겟 픽셀 w 로부터 중앙 중간 픽셀 v2까지의 거리 β 가 반드시 제일 먼저 계산되어야 한다. 상이한 3개의 4분면에 대한 β 의 계산도 도 15에 도시되어 있다. 수직 방향의 경우에, β는 모든 4분면에서 αx와 동일하다. 도 15에 나타난 경우에서, 업샘플링된 타겟 픽셀 w 는 상단-좌측 4분면이며, β는 음의 값을 갖는다. 그러므로 업샘플링된 타겟 픽셀, w = f(v3, v2, v1, v0, -β) 로 표현된다. 기준 픽셀 PR을 둘러싸는 상이한 4분면에 있어서, 업샘플링된 타겟 픽셀 w 는 상기와 유사한 방식으로 계산된다.
상측-우측 경사 방향 OUR이 선택된 경우, 중간 픽셀은 양의 45°대각선 방향들 사이에 보간된다. 도 16은 상단-우측의 경우를 나타낸다. 타겟 픽셀 w 는 αx가 양의 값이고 αy가 음의 값인 상단-우측 4분면에 위치한다. 표시된 대각선들 사이에서 4-점 보간법을 이용하게 되면, 다음 값들이 얻어진다.
v0= f(U1-3, U0-2, U-1-1, U-20, -αy)
v1= f(U1-2, U0-1, U-10, U-21, -αy)
v2= f(U1-1, U0, U-11, U-22, -αy)
v3= f(U10, U1, U-12, U-23, -αy)
v4= f(U11, U2, U-13, U-24, -αy)
5개의 중간 픽셀이 비직교로 계산된 후에, 업샘플링된 타겟 픽셀 w 를 결정하기 위해 수평 보간법이 수행된다.
보간은 45°각도에서 이루어지기 때문에, 기준 픽셀 PR로부터 중간 픽셀 v2까지의 수평 간격은 간단하게 수직 간격, 즉 -αy이다. 따라서 β는 간단히 αx+αy이다. 이러한 경우, β는 양이 되어, 업샘플링된 타겟 픽셀은 다음과 같이 표시된다.
w=f(v1,v2,v3,v4,β)
상이한 4분면에 대해, 유사한 방법이 업샘플링된 타겟 픽셀을 결정하는데 이용될 수 있다. 사용된 중간 픽셀 및 β는 4분면마다 다르다. 도 16은 또한 각각의 4분면에 대한 β의 계산을 증명하고 있다. 이들 결과는 추후의 표 8A 내지 표 8G에 요약된다.
상측-좌측 경사 방향 OUL에서의 보간 실행은 상측-우측 경사 방향에서와 매우 유사하다. 중간 픽셀은 음으로 기울어진 45°대각선을 따라 보간되어 있다. 도 17에서, 업샘플링된 타겟 픽셀 w는 αx및 αy모두가 양의 값을 갖는 하단-우측 4분면에 존재한다. 대각선을 따른 4-점 보간을 이용한다.
vO=f(U-1-3,U0-2,U1-1,U20,αy)
v1=f(U-1-2,U0-1,U10,U21,αy)
v2=f(U-1-1,U0,U11,U22,αy)
v3=f(U-10,U1,U12,U23,αy)
v4=f(U-11,U2,U13,U24,αy)
업샘플링된 타겟 픽셀은 중간 픽셀 상에서 비직교, 수평 보간을 수행함으로써 계산된다. 다시 말해, 보간은 45°대각선을 따라 실행되기 때문에, 중간 픽셀에 대한 수평 간격은 수직 간격과 동일하다. 하단-우측 4분면에 대해, β=αx-αy이다. 양의 β에 있어서, 업샘플링된 타겟 픽셀은 다음과 같이 표시된다.
w=f(v1,v2,v3,v4,β)
다시 말해, 유사한 방법이 상이한 4분면에 대해 적용되고, β는 4분면마다 다르다. 도 17은 표 8A 내지 표 8G의 결과에 있어서의 상이한 4분면에 대한 β의 계산을 증명한다.
상측-우측-우측 경사 OURR또는 상측-좌측-좌측 경사 OULL보간 방향이 선택되면, 보간은 26.6°대각선을 따라 실행된다. 4-점 보간에 사용되는 소스 픽셀/대각선은 도 18에서 상측-우측-우측 방향 및 상측-좌측-좌측 방향에 대해 나타난다.
도 19는 음의 αx와 양의 αy을 가진 하단-좌측 4분면의 업샘플링된 타겟 픽셀에 대한 상측-우측-우측 OURR보간에 사용되는 몇개의 소스 픽셀을 나타낸다. 양으로 기울어진 26.6°대각선을 따른 4-점 보간을 이용한다.
vO=f(U-10,U0-2,U1-4,U2-6,αy)
v1=f(U-11,U0-1,U1-3,U2-5,αy)
v2=f(U-12,U0,U1-2,U2-4,αy)
v3=f(U-13,U1,U1-1,U2-3,αy)
v4=f(U-14,U2,U10,U2-2,αy)
업샘플링된 타겟 픽셀은 수평 보간에 의해 계산된다. 보간은 26.6°대간선을 따라 이루어지기 때문에, 중간 픽셀에 대한 수평 간격은 수직 간격의 2배이다. 하단-우측 4분면에 대해 β=2αy-(-αx)=αx+2αy이다. 양의 β에 대해, 업샘플링된 타겟 픽셀은 다음과 같이 표시된다.
w=f(v1,v2,v3,v4,β)
유사하게 상이한 4분면에 대해서도 적용된다. 도 19는 표 8A 내지 표 8G에 요약한 바와 같은 상이한 4분면에 대한 β의 계산을 나타낸다.
상측-좌측-좌측 보간 방향 OULL이 보간에 대해 선택되면, 중간 픽셀은 음으로 기울어진 26.6°대각선을 따라 보간된다. 도 20에는 사용된 몇개의 소스 픽셀이 음의 αx및 βy를 가진 상단-좌측 4분면에 대해 도시되어 있다. 4-점 보간을 이용한다.
vO=f(U10,U0-2,U-1-4,U-2-6,-αy)
v1=f(U11,U0-1,U-1-3,U-2-5,-αy)
v2=f(U12,U0,U-1-2,U-2-4,-αy)
v3=f(U13,U1,U-1-1,U-2-3,-αy)
v4=f(U14,U2,U-10,U-2-2,-αy)
다시 말해, 보간은 26.6°대각선을 따라 실행되기 때문에, 중간 픽셀에 대한 수평 간격은 수직 간격의 2배이다. 상단-좌측 4분면에 대해 β=-2αy-(-αx)=αx-2αy이다. 양의 β에 대해, 업샘플링된 타겟 픽셀은 다음과 같이 표시된다.
w=f(v1,v2,v3,v4,β)
유사한 방법이 상이한 4분면에 적용되며, β는 변화한다. 도 20은 상이한 4분면에 대한 β의 계산을 증명한다. 이 결과는 표 8A 내지 표 8G에 요약되어 있다.
상측-상측-우측 경사 OUUR또는 상측-상측-좌측 경사 OUUL의 보간 방향이 선택되면, 방향성 보간은 이전의 경우보다 더 많은 소스 라인을 가로지르는 보간 실행을 수반한다. 너무 많은 소스 라인이 요구되는 것을 피하기 위해, 선형 보간이 상측-상측-우측 방향 및 상측-상측-좌측 방향에 대한 방향성 보간에 사용된다.
도 21은 상측-상측-우측 OUUR보간 방향에 필요한 보간을 도시한다. 업샘플링된 타겟 픽셀 w는 αx및 αy가 양의 값을 가진 하단-우측 4분면에 존재한다. 보간은 양으로 기울어진 63.4°대각선을 따라 실행된다. 이들 오프셋팅 대각선에는,라인 U1-1U-10및 U0U2-1에 의해 표시되는 "내부(inside)" 및 "외부(outside)" 대각선의 2 종류가 있다. 외부 대각선에 대한 선형 업샘플링 파라미터는 중간 픽셀에서 소스 픽셀까지의 수직 간격 αy에 의해 주어진다. 보간은 소스 라인을 스킵하기 때문에, 선형 업샘플링 파라미터는 2등분한 상태, 즉 αy/2이다. 내부 대각선에 대해서도 유사하게, 파라미터는 (1-αy)/2이다. 선형 보간을 이용하여, 중간 픽셀은 다음과 같이 계산된다.
vO=(1-0.5(1-αy))U1-1+0.5(1-αy)U-10
v1=(1-0.5αy)U0+0.5αyU2-1
v2=(1-0.5(1-αy))U10+0.5(1-αy)U-11
v3=(1-0.5αy)U1+0.5αyU20
v4=(1-0.5(1-αy))U11+0.5(1-αy)U-12
업샘플링된 타겟 픽셀은 비직교, 수평 보간에 의해 계산된다. 여기에서도 4-점 보간이 수평적으로 사용된다. 보간은 63.4°대각선을 따라 행해지기 때문에, 중간 픽셀까지의 수평 간격은 수직 간격의 1/2이다. 또한, 중간 픽셀 사이의 간격은 이전의 보간 방향을 위한 간격의 1/2이기 때문에, β는 중앙의 중간 픽셀에서 타겟 픽셀까지의 간격의 2배이다. 하단-우측 4분면에 대해 0.5=αx-0.5β+0.5αy이다. 음의 β에 있어서, 업샘플링된 타겟 픽셀은 다음과 같이 표시된다.
w=f(v3,v2,v1,v0,-β)
상이한 4분면에 대해서도 유사하다. 도 21은 표 8A 내지 표 8G에 요약된 바와 같이, 상이한 4분면에 대한 β의 계산을 나타낸다.
도 22에 도시된, 상측-상측-좌측 경사 OUUL의 보간 방향에 대해서 업샘플링된 타겟 픽셀 w는 αx가 양의 값이고 αy가 음의 값인 상단-우측 4분면에 존재한다. 보간은 63.4°대각선을 따라 행해진다. 내부 대각선에 대한 선형 업샘플링 파라미터는 (1+αy)/2이고, 외부 대각선에 대한 파라미터는 -αy/2이다. 또, 선형 보간을 이용한다.
vO=(1-0.5(1+αy))U-1-1+0.5(1+αy)U10
v1=(1-0.5(-αy))U0+0.5(-αy)U-2-1
v2=(1-0.5(1+αy))U10+0.5(1+αy)U11
v3=(1-0.5(-αy))U1+0.5(-αy)U-20
v4=(1-0.5(1+αy))U-11+0.5(1+αy)U12
4-점 수평 보간은 중간 픽셀 상에서 수행된다. 또, 중간 픽셀까지의 수평 간격이 수직 간격의 1/2이면, β는 중앙의 중간 픽셀에서 타겟 픽셀까지의 간격의 2배이다. 업샘플링된 타겟 픽셀 w가 상단-우측 4분면에 존재하는 경우, β=2(αx+(-0.5αy)-1)=-1+2αx-αy이다. β는 양이기 때문에 업샘플링된 타겟 픽셀은 다음과 같이 표시된다.
w=f(v1,v2,v3,v4,β)
유사한 방법이 상이한 4분면에 적용된다. 도 22는 표 8A 내지 표 8G에 요약된 바와 같은 상이한 4분면에 대한 β의 계산을 나타낸다.
도 24는 상술된 방법을 수행하는 베이직 소스 데이터 보간 장치(300)를 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 장치(300)는 제1 실시예에 사용된 장치와 동일한 것이다. 동일한 블록도가 바로 전에 상술된 제2 실시예에 적용된다. 소스 데이터 Din은 보간에 요구되는 필수 소스 픽셀을 추출하는 지연 회로(302)에 전달된다. 이들 소스 픽셀은 보간 방향을 선택하기 위해 결정 회로(304)에 의해 이용된다. 선택된 보간 방향은 β 계산기(308)로 전달되어 β의 값을 결정한다. 소스 픽셀, 보간 방향 및 β 모두는 방향성 보간을 위한 경사 업샘플러(306)로 전달되어 업샘플링된 타겟 픽셀 w를 생성한다.
도 25는 본 실시예의 지연 회로(302)을 보다 상세하게 도시한다. 이 지연 회로는, 4개의 연속적인 소스 라인으로의 액세스를 제공하는 3개의 라인 기억 장치(344,370,396)와, 4개의 각 소스 라인 상의 13개의 인접한 소스 픽셀로의 액세스를 순차적으로 제공하는 48개의 지연 소자(320-342,346-368,372-394,398-420)를 포함한다. 지연 회로는 보간에 필요한 13x4 소스 매트릭스를 추출한다. 상위 4분면에서 보간이 실행되면, 추출된 픽셀은 라벨이 부착된 소스 픽셀에 대응한다.
결정 회로(304)는 도 26에 더 상세히 도시한다. 입력 소스 픽셀은 6개의 감산기(446,452,458,464,470,476)에 공급된다. 각 감산기는 6개의 경사 방향중 하나에 대응하는 서로 상이한 값을 계산한다. 각 차분값(448,450,454,456,460,462, 466, 468,472,474,478,480)을 위한 2개의 지연 소자는 각 방향에 대한 3개의 연속적인 서로 상이한 값으로의 액세스를 제공한다. 이들 서로 상이한 값은 6개의 가능한 경사 보간 방향 또는 수직 보간 방향을 선택하는 선택 수단(482)으로 전달된다. 라벨이 부착된 소스 픽셀은 상단-좌측 4분면에서의 보간에 대응한다.
도 27에 도시된 β 계산기는 3개의 입력 가산기(508)를 포함한다. 가산기 입력은 3개의 멀티플렉서(502,504,506)의 출력이다. 멀티플렉서(502)는 선택된 보간 방향 및, 업샘플링된 타겟 픽셀의 4분면을 획득하는 디코더(500)의 출력에 좌우되어 0, 1, 또는 -1을 출력한다. 멀티플렉서(504)는 선택된 보간 방향에 좌우되어 αx또는 2αx를 출력한다. 최종적으로 멀티플렉서(506)는 또한 보간 방향에 따라 αy, -αy, 2αy또는 -2αy를 출력한다. 가산기(508) 출력은 β이다.
경사 업샘플러(306)는 도 28에 상세히 도시되어 있다. 이 경사 업샘플러는 주요한 3부분, 즉 입력 디코더(532), 방향성 보간기(306a), 및 수평 보간기(306b)를 포함한다. 입력 소스 픽셀은 업샘플링된 타겟 픽셀이 위치하는 4분면 및 보간 방향에 따라 입력 디코더(532)에서 디코딩된다. 필요한 소스 픽셀은 4개의 중간 픽셀을 생성하기 위해 4개의 4-점 보간을 수행하는 방향성 보간기(306a)로 전송된다. 4-점 방향성 보간은 ｜αy｜에 의해 어드레스된, ROM(530)으로부터 공급된 계수를 갖는 4개의 4-탭 필터(534,536,538,540)에 의해 수행된다. 4개의 중간 픽셀은 업샘플된 타겟 픽셀 w을 계산하기 위해 4-점 수평 보간기(306b)로 전송된다. 수평 보간기(306b)는 β에 의해 어드레스된, 4-탭 필터(544) 및 ROM(542)로 구성된다.
표 8A 내지 표 8G는 7개의 각 보간 방향에 대한 중간 픽셀을 생성하기 위해 수행되는 방향성 보간을 나타낸다. 표 A는 또한, 다양한 방향 및 4분면에 대한 β를 계산하기 위한 공식을 포함한다.
보간 방향 4분면 중간픽셀 V0, V1, V2, V3, V4 β
수직V 상단-좌측αx<0, αy<0 V0=f(U1-2,U0-2,U-1-2,U-2-2,-αy) αx
V1=f(U1-1,U0-1,U-1-1,U-2-1,-αy)
V2=f(U10,U0,U-10,U-20,-αy)
V3=f(U11,U1,U-11,U-21,-αy)
V4=f(U12,U2,U-12,U-22,-αy)
상단-우측αx≥0, αy<0 V0=f(U1-2,U0-2,U-1-2,U-2-2,-αy) αx
V1=f(U1-1,U0-1,U-1-1,U-2-1,-αy)
V2=f(U10,U0,U-10,U-20,-αy)
V3=f(U11,U1,U-11,U-21,-αy)
V4=f(U12,U2,U-12,U-22,-αy)
하단-좌측αx<0, αy≥0 V0=f(U-1-2,U0-2,U1-2,U2-2,αy) αx
V1=f(U-1-1,U0-1,U1-1,U2-1,αy)
V2=f(U-10,U0,U10,U20,αy)
V3=f(U-11,U1,U11U21,αy)
V4=f(U-12,U2,U12,U22,αy)
하단-우측αx≥0, αy≥0 V0=f(U-1-2,U0-2,U1-2,U2-2,αy) αx
V1=f(U-1-1,U0-1,U1-1,U2-1,αy)
V2=f(U-10,U0,U10,U20,αy)
V3=f(U-11,U1,U11,U21,αy)
V4=f(U-12,U2,U12,U22,αy)
보간방향 4분면 중간픽셀 V0, V1, V2, V3, V4 β
상측-우측OUR 상단-좌측αx<0, αy<0 V0=f(U1-4,U0-3,U-1-2,U-2-1,-αy) 1+αx+αy
V1=f(U1-3,U0-2,U-1-1,U-20,-αy)
V2=f(U1-2,U0-1,U-10,U-21,-αy)
V3=f(U1-1,U0,U-11,U-22,-αy)
V4=f(U10,U1,U-12,U-23,-αy)
상단-우측αx≥0, αy<0 V0=f(U1-3,U0-2,U-1-1,U-20,-αy) αx+αy
V1=f(U1-2,U0-1,U-10,U-21,-αy)
V2=f(U1-1,U0,U-11,U-22,-αy)
V3=f(U10,U1,U-12,U-23,-αy)
V4=f(U11,U2,U-13,U-24,-αy)
하단-좌측αx<0, αy≥0 V0=f(U-1-1,U0-2,U1-3,U2-4,αy) αx+αy
V1=f(U-10,U0-1,U1-2,U2-3,αy)
V2=f(U-11,U0,U1-1,U2-2,αy)
V3=f(U-12,U1,U10,U2-1,αy)
V4=f(U-13,U2,U11,U20,αy)
하단-우측αx≥0, αy≥0 V0=f(U-10,U0-1,U1-2,U2-3,αy) 1+αx+αy
V1=f(U-11,U0,U1-1,U2-2,αy)
V2=f(U-12,U1,U10,U2-1,αy)
V3=f(U-13,U2,U11,U20,αy)
V4=f(U-14,U3,U12,U21,αy)
보간 방향 4분면 중간픽셀 V0, V1, V2, V3, V4 β
상측-좌측OUL 상단-죄측αx<0, αy<0 V0=f(U1-1,U0-2,U-1-3,U-2-4,-αy) αx-αy
V1=f(U10,U0-1,U-1-2,U-2-3,-αy)
V2=f(U11,U0,U-1-1,U-2-2,-αy)
V3=f(U12,U1,U-10,U-2-1,-αy)
V4=f(U13,U2,U-11,U-20,-αy)
상단-우측αx≥0, αy<0 V0=f(U10U0-1,U-1-2,U-2-3,-αy) -1+αx-αy
V1=f(U11,U0,U-1-1,U-2-2,-αy)
V2=f(U12,U1,U-10,U-2-1,-αy)
V3=f(U13,U2,U-11,U-20,-αy)
V4=f(U14,U3,U-12,U-21,-αy)
하단-좌측αx<0, αy≥0 V0=f(U-1-4,U0-3,U1-2,U2-1,αy) 1+αx-αy
V1=f(U-1-3,U0-2,U1-1,U20,αy)
V2=f(U-1-2,U0-1,U10,U21,αy)
V3=f(U-1-1,U0,U11,U22,αy)
V4=f(U-10,U1,U12,U23,αy)
하단-우측αx≥0, αy≥0 V0=f(U-1-3,U0-2,U1-1,U20,αy) αx-αy
V1=f(U-1-2,U0-1,U10,U21,αy)
V2=f(U-1-1,U0,U11,U22,αy)
V3=f(U-10,U1,U12,U23,αy)
V4=f(U-11,U2,U13,U24,αy)
보간 방향 4분면 중간픽셀 V0, V1, V2, V3, V4 β
상측-우측-우측OURR 상단-좌측αx<0, αy<0 V0=f(U1-5,U0-3,U-1-1,U-21,-αy) 1+αx+2αy
V1=f(U1-4,U0-2,U-10,U-22,-αy)
V2=f(U1-3,U0-1,U-11,U-23,-αy)
V3=f(U1-2,U0,U-12,U-24,-αy)
V4=f(U1-1,U1,U-13,U-25,-αy)
상단-우측αx≥0, αy<0 V0=f(U1-4,U0-2,U-10,U-22,-αy) αx+2αy
V1=f(U1-3,U0-1,U-11,U-23,-αy)
V2=f(U1-2,U0,U-12,U-24,-αy)
V3=f(U1-1,U1,U-13,U-25,-αy)
V4=f(U10,U2,U-14,U-26,-αy)
하단-좌측αx<0, αy≥0 V0=f(U-10,U0-2,U1-4,U2-6,αy) αx+2αy
V1=f(U-11,U0-1,U1-3,U2-5,αy)
V2=f(U-12,U0,U1-2,U2-4,αy)
V3=f(U-13,U1,U1-1,U2-3,αy)
V4=f(U-14,U2,U10,U2-2,αy)
하단-우측αx≥0, αy≥0 V0=f(U-11,U0-1,U1-3,U2-5,αy) 1+αx+2αy
V1=f(U-12,U0,U1-2,U2-4,αy)
V2=f(U-13,U1,U1-1,U2-3,αy)
V3=f(U-14,U2,U10,U2-2,αy)
V4=f(U-15,U3,U11,U2-1,αy)
보간 방향 4분면 중간픽셀 V0, V1, V2, V3, V4 β
상측-좌측-좌측OULL 상단-좌측αx<0, αy<0 V0=f(U10,U0-2,U-1-4U-2-6,-αy) αx-2αy
V1=f(U11,U0-1,U-1-3,U-2-5,-αy)
V2=f(U12,U0,U-1-2,U-2-4,-αy)
V3=f(U13,U1,U-1-1,U-2-3,-αy)
V4=f(U14,U2,U-10,U-2-2,-αy)
상단-우측αx≥0, αy<0 V0=f(U11,U0-1,U-1-3,U-2-5,-αy) -1+αx-2αy
V1=f(U12,U0,U-1-2,U-2-4,-αy)
V2=f(U13,U1,U-1-1,U-2-3,-αy)
V3=f(U14,U2,U-10,U-2-2,-αy)
V4=f(U15,U3,U-11,U-2-1,-αy)
하단-좌측αx<0, αy≥0 V0=f(U-1-5,U0-3,U1-1,U21,αy) 1+αx-2αy
V1=f(U-1-4,U0-2,U10,U22,αy)
V2=f(U-1-3,U0-1,U11,U23,αy)
V3=f(U-1-2,U0,U12,U24,αy)
V4=f(U-1-1,U1,U13,U25,αy)
하단-우측αx≥0, αy≥0 V0=f(U-1-4,U0-2,U10,U22,αy) 1-2αy
V1=f(U-1-3,U0-1,U11,U23,αy)
V2=f(U-1-2,U0,U12,U24,αy)
V3=f(U-1-1,U1,U13,U25,αy)
V4=f(U-10,U2,U14,U26,αy)
보간 방향 4분면 중간픽셀 V0, V1, V2, V3, V4 β
상측-상측-우측OUUR 상단-좌측αx<0, αy<0 V0=U-1-1+(U1-2-U-1-1)(0.5+0.5αy) 1+2αx+αy
V1=U0-1+(U-20-U0-1)(-0.5αy)
V2=U-10+(U1-1-U-10)(0.5+0.5αy)
V3=U0+(U-21-U0)(-0.5αy)
V4=U-11+(U10-U-11)(0.5+0.5αy)
상단-우측αx≥0, αy<0 V0=U0-1+(U-20-U0-1)(-0.5αy) 2αx+αy
V1=U-10+(U1-1-U-10)(0.5+0.5αy)
V2=U0+(U-21-U0)(-0.5αy)
V3=U-11+(U10-U-11)(0.5+0.5αy)
V4=U1+(U-22-U-01)(-0.5αy)
하단-좌측αx<0, αy≥0 V0=U0-1+(U2-2-U0-1)(0.5αy) 2αx+αy
V1=U1-1+(U-10-U1-1)(0.5-0.5αy)
V2=U0+(U2-1-U0)(0.5αy)
V3=U10+(U-11-U10)(0.5-0.5αy)
V4=U1+(U20-U1)(0.5αy)
하단-우측αx≥0, αy≥0 V0=U1-1+(U-10-U1-1)(0.5-0.5αy) 1+2αx+αy
V1=U0+(U2-1-U0)(0.5αy)
V2=U10+(U-11-U10)(0.5-0.5αy)
V3=U1+(U20-U1)(0.5αy)
V4=U11+(U-12-U11)(0.5-0.5αy)
보간 방향 4분면 중간픽셀 V0, V1, V2, V3, V4 β
상측-상측-우측OUUL 상단-좌측αx<0, αy<0 V0=U0-1+(U-2-2-U0-1)(-0.5αy) 2αx-αy
V1=U-1-1+(U10-U-1-1)(0.5+0.5αy)
V2=U0+(U-2-1-U0)(-0.5αy)
V3=U-10+(U11-U-10)(0.5+0.5αy)
V4=U1+(U-20-U1)(-0.5αy)
상단-우측αx≥0, αy<0 V0=U-1-1+(U10-U-1-1)(0.5+0.5αy) -1+2αx-αy
V1=U0+(U-2-1-U0)(-0.5αy)
V2=U-10+(U11-U-10)(0.5+0.5αy)
V3=U1+(U-20-U1)(-0.5αy)
V4=U-11+(U12-U-11)(0.5+0.5αy)
하단-좌측αx<0, αy≥0 V0=U1-1+(U-1-2-U1-1)(0.5-0.5αy) 1+2αx-αy
V1=U0-1+(U20-U0-1)(0.5αy)
V2=U10+(U-1-1-U-10)(0.5-0.5αy)
V3=U0+(U21-U0)(0.5αy)
V4=U1-1+(U-10-U1-1)(0.5-0.5αy)
하단-우측αx≥0, αy≥0 V0=U0-1+(U20-U0-1)(0.5αy) 2αx-αy
V1=U10+(U-1-1-U10)(0.5-0.5αy)
V2=U0+(U21-U0)(0.5αy)
V3=U1-1+(U-10-U1-1)(0.5-0.5αy)
V4=U1+(U22-U1)(0.5αy)
상술된 바와 같이, 중간 픽셀이 생성되면 4-점 수평 보간이 중간 픽셀에 대해 수행되어 원하는 업샘플링된 타겟 픽셀 w가 생성된다.
w=f(v1,v2,v3,v4,β) β≥0
w=f(v3,v2,v1,v0,-β) β＜0
본 발명에 따른 방법 및 장치에 의하면, 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성할 수 있어, 소스 데이터의 이미지가 확장되거나 재생성될 때 확장된 이미지가 고해상도를 가질 수 있고, 스테어스탭핑이 최소화된다.
당업자에게 명백하듯이, 다양한 변형이 첨부된 청구의 범위에 의해 규정된 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서에서 본 발명의 2개의 실시예가 개시되었지만, 상이한 실시예가 가능하고 각 세트에 있어서의 경사 방향의 갯수가 임의로 선택될 수 있음은 당업자에게 명백하다.

Claims (46)

  1. 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 방법에 있어서,
    생성될 업샘플링된 타겟 픽셀을 둘러싸는 지역 내의 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 적어도 2개의 상이한 방향으로 비교하는 단계와;
    상기 비교 단계에 의거하여 보간 방향을 선택하는 단계와;
    상기 소스 데이터의 상이한 라인의 선택된 픽셀들 사이를 상기 선택 단계에서 결정된 보간 방향으로 보간하고, 상기 업샘플링 타겟 픽셀을 통과하는 라인 셋그먼트 상의 중간 픽셀을 계산하는 보간 및 계산 단계와;
    상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하기 위해 중간 픽셀 사이를 보간하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 라인 세그먼트는 상기 소스 데이터의 라인과 평행한 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀은 적어도 3개의 상이한 방향으로 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비교 단계에서, 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀은 3개의 상이한 방향으로만 비교되며, 상기 3개의 상이한 방향은 수직 방향 및 상기 수직 방향과 각을 형성하는 반대의 경사 방향이며, 상기 각은 0<각<90°이며, 상기 경사 방향의 각각의 방향으로 비교되는 상기 소스 데이터의 픽셀은 상기 업샘플링된 타겟 픽셀의 대향 측면에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비교 단계에서의 비교 동안, 비교된 픽셀간의 차분값이 생성되고, 이 차분값은 보간 방향을 선택하기 위해 상기 선택 단계에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 선택 단계 이전에, 상기 3개의 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값은 이들간의 차분이 임계값 이내에 있는 지의 여부를 판정하기 위해 비교되며, 임계값 이내에 존재하는 차분이 없는 경우에는 최저 차분값과 관련된 보간 방향이 선택되며, 적어도 2개의 차분값간의 차분이 임계값 이내에 있는 경우에는 상기 선택 단계에서의 상기 보간 방향의 선택이 영향받는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 3개의 방향 모두에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 상기 임계값 이내에 있는 경우, 상기 선택 단계에서는 수직 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 수직 방향과 한 경사 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 상기 선택 단계에서는 경사 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 2개의 경사 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 소스 데이터의 상이한 라인의 추가 픽셀이 반대의 경사 방향으로 비교되며, 상기 경사 방향의 각각의 방향으로 비교되는 상기 소스 데이터의 픽셀은 상기 업샘플링된 타겟 픽셀의 반대의 측면에 위치되며, 이러한 비교의 결과로 발생된 차분값은 상기 선택 단계에서의 상기 보간 방향의 선택에 영향을 주기 위해 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 추가 픽셀의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 상기 선택 단계에서는 수직 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제4항에 있어서, 상기 비교 단계 동안, 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀은 상기 업샘플링된 타겟 픽셀에 대한 최인접 픽셀을 결정하기 위해 검사되며, 상기 영역은 상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 둘러싸는 직사각 영역의 코너를 형성하는 소스 데이터의 2개의 라인에서의 연속 픽셀에 의해 형성되며, 상기 픽셀들 중의 하나가 상기 최인접 픽셀이 되며, 상기 경사 방향은 상기 수직 방향과 45°각도를 형성하고 상기 직사각 영역의 대각선을 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 비교 단계에서의 비교 동안, 비교된 픽셀간의 차분값이 발생되며, 이 차분값은 보간 방향을 선택하기 위해 상기 선택 단계에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 선택 단계 이전에, 상기 3개의 방향에서의 비교의 결과로 발생된 차분값은 이들간의 차분이 임계값 이내에 있는 지의 여부를 판정하기 위해 비교되며, 임계값 이내에 존재하는 차분이 없는 경우에는 최저 차분값과 관련된 보간 방향이 선택되며, 적어도 2개의 차분값간의 차분이 임계값 이내에 있는 경우에는 상기 선택 단계에서의 상기 보간 방향의 선택이 영향받는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 3개의 보간 방향 모두에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 상기 임계값 이내에 있는 경우, 상기 선택 단계에서는 수직 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 수직 방향과 하나의 경사 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 상기 선택 단계에서는 경사 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 2개의 경사 방향에서의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 소스 데이터의 상이한 라인의 추가 픽셀이 반대의 경사 방향으로 비교되며, 이러한 비교의 결과로 발생된 차분값은 상기 선택 단계에서의 상기 보간 방향의 선택에 영향을 주기 위해 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 추가 픽셀의 비교의 결과로 발생되는 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 상기 선택 단계에서는 수직 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제3항에 있어서, 상기 선택 단계에서, 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀은 적어도 7개의 상이한 방향으로 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 비교 단계에서, 상기 소스 데이터의 픽셀은 7개의 상이한 방향으로만 비교되며, 상기 7개의 상이한 방향은 수직 방향 및 상기 수직 방향과 각을 형성하는 2세트의 반대의 경사 방향을 포함하며, 상기 각은 0<각<90°이며, 반대의 경사 방향의 각각의 세트는 3개의 경사 방향을 포함하며, 이 3개의 경사 방향의 각각의 방향은 상기 수직 방향과 상이한 각도를 형성하며, 각 세트의 경사 방향으로 비교되는 소스 데이터의 픽셀은 상기 업샘플링된 타겟 픽셀의 대향 측면에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 세트에서의 경사 방향 중의 한 방향은 수직 방향과 26.6°의 각도를 형성하며, 각각의 세트에서의 경사 방향 중의 상이한 한 방향은 수직 방향과 63.4°의 각도를 형성하며, 각각의 세트에서의 경사 방향의 상이한 한 방향은 상기 수직 방향과 45°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 비교 단계에서의 비교 동안, 비교된 픽셀간의 차분값이 발성되고, 이 차분값은 보간 방향을 선택하기 위해 상기 선택 단계에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 각각의 세트에서의 상기 경상 방향에서의 비교 동안 발생된 차분값은 작업 차분값을 산출하도록 합산되며, 이 작업 차분값과 상기 수직 방향과 관련된 차분값은 이들의 차분이 임계값 이내에 있는 지의 여부를 판정하기 위해 비교되며, 임계값 이내의 차분값과 관련된 보간 방향은 한 세트의 가능한 보간 방향을 산출하며, 상기 세트에서의 보간 방향은 경계를 교차하는 방향으로 픽셀 사이를 보간하는 보간 방향을 제거하기 위해 우선적으로 검사되며, 나머지 보간 방향은 상기 보간 방향을 선택하기 위해 상기 선택 단계에서 추가로 비교되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 경계를 교차하는 보간 방향이 제거된 후, 상기 선택 단계에서, 오직 하나의 경사 보간 방향이 상기 세트에서 남아있는 경우에는 그 보간 방향이 선택되고, 반대의 경사 보간 방향이 상기 세트에서 남아 있는 경우에는 상기 수직 보간 방향이 선택되며, 동일 방향에서의 하나 이상의 경사 보간 방향이 세트에서 존재하는 경우에는 45°의 경사 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 보간 및 계산 단계에서, 상기 소스 데이터의 4개의 상이한 라인 상의 선택된 픽셀간의 보간은 5개의 중간 픽셀을 산출하도록 선택된 보간 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 입력 소스 데이터로부터 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하는 장치에 있어서,
    업샘플링된 타겟 픽셀을 둘러싸는 영역 내의 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 적어도 2개의 상이한 방향으로 비교하는 비교 수단과;
    상기 비교 수단에 응답하여 보간 방향을 선택하는 선택 수단과;
    상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 통과하는 라인 세그먼트 상의 중간 픽셀을 계산하기 위해 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 선택된 픽셀 사이를 상기 선택 수단에 의해 선택된 보간 방향으로 보간하고, 상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 생성하기 위해 중간 픽셀 사이를 보간하는 업샘플링 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 업샘플링 수단은 상기 소스 데이터의 라인과 평행한 라인 세그먼트 상의 픽셀을 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 적어도 3개의 상이한 방향으로 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 수직 방향 및 이 수직 방향과 각도를 형성하는 반대의 경사 방향으로 비교하며, 이 각도는 0<각도<90°인 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 3개의 비교의 각각에 대한 차분값을 생성하고, 상기 선택 수단은 이 차분값을 서로 비교하여 이 차분값들간의 차분이 임계값 이내에 있는 지의 여부를 판정하며, 상기 선택 수단은 임계값 이내에 있는 차분이 존재하지 않는 경우 최저 차분값과 관련된 보간 방향을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 선택 수단은 모든 차분값이 상기 임계값 이내에 있는 경우 수직 보간 방향을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제30항에 있어서, 수직 방향과 하나의 경사 방향에서의 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 상기 선택 수단은 그 경사 보간 방향을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제31항에 있어서, 2개의 경사 방향에서의 차분값간의 차분이 임계값 이내인 경우, 소스 데이터의 상이한 라인의 추가 픽셀이 비교 수단에 의해 반대의 경사 방향으로 비교되며, 이들 비교의 결과로서 생성된 차분값은 상기 선택 수단에 의해 비교되며, 추가 픽셀의 비교의 결과로서 상기 선택 수단에 의해 생성된 차분값간의 차분이 임계값 이내에 있는 경우 상기 선택 수단에 의해 수직 보간 방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제29항에 있어서, 상기 업샘플링된 타겟 픽셀에 대한 상기 소스 데이터의 최인접 픽셀 및 상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 둘러싸는 직사각 영역의 코너를 형성하는 상기 소스 데이터의 2개의 라인에서의 연속 픽셀을 결정하는 수단을 추가로 구비하며, 상기 연속 픽셀 중의 한 픽셀이 상기 최인접 픽셀이 되며, 상기 비교 수단은 상기 결정 수단에 응답하고, 상기 직사각 영역을 형성하는 픽셀간을 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제27항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 적어도 7개의 상이한 방향으로 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 소스 데이터의 상이한 라인의 픽셀을 7개의 상이한 방향으로 비교하며, 상기 7개의 상이한 방향은 수직 방향 및 이 수직 방향과 각도를 형성하는 2세트의 반대의 경사 방향을 포함하며, 각각의 세트의 반대의 경사 방향은 3개의 경사 방향을 포함하며, 상기 3개의 경사 방향의 각각의 방향은 상기 수직 방향과 상이한 각도를 형성하며, 각각의 세트의 3개의 경사 방향에서의 비교된 픽셀은 상기 업샘플링된 타겟 픽셀의 반대의 측면에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 수직 방향과 각각 26.6°, 45° 및 63.4°의 각도를 형성하는 경사 방향으로 픽셀을 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제25항에 있어서, 상기 업샘플링 수단은 상기 중간 픽셀을 계산하기 위한 방향성 보간기 및 상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 계산하기 위한 제2 보간기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 선형 보간기의 각각은 한쌍의 가산기와 하나의 승산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 제35항에 있어서, 상기 비교 수단은 각각이 상기 경사 방향의 한 방향과 관련되는 복수의 감산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제37항에 있어서, 상기 업샘플링 수단은 상기 중간 픽셀을 계산하기 위한 한쌍의 선형 보간기 및 상기 업샘플링된 타겟 픽셀을 계산하기 위한 제3 선형 보간기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 방향성 보간기는 각각이 메모리로부터 계수를 수신하는 복수의 다상 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제2 보간기는 제2 메모리로부터 계수를 수신하는 다상 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  43. 제36항에 있어서, 상기 비교 수단은 상기 7개의 비교의 각각의 비교에 대해 차분값을 생성하며, 상기 각각의 세트에서의 상기 경사 방향에 대한 차분값은 작업 차분값을 산출하도록 가산되는 것을 특징으로 하는 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 선택 수단은 작업 차분값과 수직 방향과 관련된 차분값을 서로 비교하여 이들간의 차분이 임계값 이내에 있는 지의 여부를 판정하며, 상기 선택 수단은 임계값 이내에 있는 차분이 존재하지 않는 경우 최저 차분값과 관련된 한 세트의 가능한 보간 방향을 선택하며, 상기 세트에서의 보간 방향은 경계를 교차하는 방향으로 픽셀 사이를 보간하는 보간 방향을 제거하도록 우선적으로 검사되는 것을 특징으로 하는 장치.
  45. 제44항에 있어서, 상기 선택 수단은 반대의 경사 보간 방향이 가능한 보간 방향의 세트에 남아 있는 경우에는 수직 보간 방향을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  46. 제45항에 있어서, 오직 하나의 경사 보간 방향만이 가능한 보간 방향의 세트에 남아 있는 경우, 상기 선택 수단은 그 경사 보간 방향을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
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