KR20030048674A

KR20030048674A - 디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법

Info

Publication number: KR20030048674A
Application number: KR1020010078648A
Authority: KR
Inventors: 김학재
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-25
Also published as: US20030107679A1; US7098965B2

Abstract

본 발명은 밝기신호와 색차신호를 포함하는 영상신호를 입력받아 디지털RGB신호로 변환하는 스케일러를 포함하는 디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법에 관한 것으로서, 본 영상처리시스템은 상기 색차신호에 의해 표현되는 색상의 조정을 위한 색상조절부를 더 포함하고; 상기 스케일러는 상기 색상조절부를 통해 입력되는 색상 조정값에 따라, 상기 색차신호를 회전변환시켜 상기 색차신호의 색상을 조정하는 회전변환매트릭스연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 회전변환 매트릭스를 이용하여 색좌표의 변환을 용이하게 한 디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법을 제공할 수 있다.

Description

디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법 {DIGITAL SIGNAL PROCESSING SYSTEM AND PROCESSING METHOD}

본 발명은 디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스케일러의 색변환 매트릭스를 응용한 회전변환 매트릭스를 이용하여, 색좌표의 변환을 용이하게 하는 디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법에 관한 것이다.

디지털 기술의 발달 및 멀티미디어 서비스의 증대와 함께, 디지털 멀티미디어 서비스를 지원하는 다양한 매체들이 개발되었다. 또한, 디지털 방송 서비스의 상용화가 준비되고 있어 이에 따른 디지털 영상기기 산업은 더욱 확대 될 것으로 예상된다.

PDP, LCD 등, 디지털 영상을 처리 및 표시하는 디지털 디스플레이 장치는, 입력받은 비디오신호를 그대로 주사하는 CRT 장치와는 달리, 비디오신호를 패널에 표시 가능한 포맷으로 변환시키는 스케일러(105)를 갖는다. 스케일러(105)는 입력되는 비디오신호의 수직주파수, 해상도(픽셀), 화면비율(16:9, 4:3) 등을 조절하여 패널의 출력규격에 맞는 영상신호로 변환한다.

이러한, 종래의 디지털 영상처리시스템의 제어블럭도는 도 3에 도시된 바와 같다. 도면에 도시된 바와 같이 디지털 영상처리시스템은, 일반비디오 신호를 처리하는 비디오디코더(103) 및 디지털비디오 신호를 처리하는 ADC(101)와, 비디오디코더(103) 또는 ADC(101)에서 처리된 신호를 패널에 표시 가능한 신호로 변환하는 스케일러(105)를 포함한다.

여기서, 비디오디코더(103)는 NTSC-TV, VHS-Video 등의 일반적인 비디오신호를 입력받아, 밝기를 나타내는 신호인 Y, 색차신호인 R-Y와 B-Y로 분리한다. 여기서, 색차신호인 R-Y, B-Y는 컬러를 표현하기 위한 Red, Green, Blue(RGB) 신호를 재구성하는데 사용된다. 비디오디코더(103)로부터 출력되는 밝기신호(Y) 및 색차신호(R-Y, B-Y)는 YCbCr로 표시한다.

ADC(A/D converter)(101)는 DVD나 HDTV용 신호처리장치로서, ADC(101)로부터출력되는 영상신호 또한, 밝기신호(Y) 및 색차신호(R-Y, B-Y)를 포함하는데, ADC(101)로부터 출력되는 영상신호는 YPbPr로 표시한다.

스케일러(105)는 YCbCr신호 또는, YPbPr신호를 디지털RGB신호로 변환하는 색변환 매트릭스(109)를 포함한다. 이러한 매트릭스는 영상신호의 포맷에 따라 미리 설정되어 있으며, 도 4에 도시된 색변환 매트릭스(109)는 ITU-RBT601 규격의 YPbPr데이터를 디지털RGB로 변환시키는 경우 사용하는 표준매트릭스를 예시한 것이다. 따라서, 스케일러(105)는 YCbCr 및 YPbPr 신호를 패널의 출력규격에 맞는 수직주파수, 해상도, 화면비율 등에 맞도록 변환하는 한편, YCbCr신호 및 YPbPr신호를 색변환 매트릭스(109)에 대입하여 계산함으로써 YCbCr신호 및 YPbPr신호를 디지털RGB신호로 변환하여 출력한다.

이와 같이, 종래의 스케일러는 입력되는 영상신호를 미리 설정된 메트릭스식에 단순히 대입함으로써 디지털RGB신호를 추출한다. 그리고, 입력된 영상신호의 색좌표를 변환하여 색상(Hue)등을 조절하고자 하는 경우, 이를 지원하는 IC가 내장된 스케일러만이 색좌표변환기능을 지원하기 때문에, 색좌표 변환기능이 없는 경우에는 색좌표를 변환할 수가 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 스케일러의 색변환 매트릭스를 응용한 회전변환 매트릭스를 이용하여, 색좌표의 변환을 용이하게 하는 디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상처리시스템의 제어블럭도,

도 2는 색좌표의 회전변환을 예시한 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 영상처리방법의 제어흐름도,

도 4는 종래의 디지털 영상처리시스템의 제어블럭도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : ADC 3 : 비디오디코더

5 : 스케일러 7 : 회전변환 매트릭스

9 : 색변환 매트릭스10 : 색상조절부

상기 목적은 본 발명에 따라, 밝기신호와 색차신호를 포함하는 영상신호를 입력받아 디지털RGB신호로 변환하는 스케일러를 포함하는 디지털 영상처리시스템에 있어서, 상기 색차신호에 의해 표현되는 색상의 조정을 위한 색상조절부를 더 포함하고; 상기 스케일러는 상기 색상조절부를 통해 입력되는 색상 조정값에 따라, 상기 색차신호를 회전변환시켜 상기 색차신호의 색상을 조정하는 회전변환매트릭스연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상처리시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 회전변환매트릭스는, 각도p를 갖는 점P를 각도q를 갖는 점Q로 회전이동시키는 경우,

인 것이 가장 바람직하다.

그리고, 상기 색상조절부를 통해 입력되는 상기 조정값은 상기 색상신호의 회전 각도인 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야에 따르면, 밝기신호와 색차신호를 포함하는 영상신호를 입력받아 디지털RGB신호로 변환하는 스케일러를 포함하는 디지털 영상처리방법에 있어서, 상기 색차신호에 의해 표현되는 색상의 조정을 위한 조정값을 입력하는 단계와; 색상조절부로부터의 입력되는 색상 조정값에 따라, 상기 색차신호를 회전변환하여 색상을 조정하는 단계와; 상기 회전이동된 상기 색차신호를 디지털RGB신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상처리방법에 의해서도 달성된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상처리시스템의 제어블럭도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 디지털영상처리시스템은, 일반비디오 신호를 처리하는 비디오디코더(3) 및 디지털비디오 신호를 처리하는 ADC(1)와, 비디오디코더(3) 또는 ADC(1)에서 처리된 신호를 패널에 표시 가능한 신호로 변환하는 스케일러(5)를 포함한다.

여기서, 비디오디코더(3)는 NTSC-TV, VHS-Video 등의 일반적인 비디오신호를 처리하여 YCbCr형식의 영상신호를 출력하고, ADC(1)는 DVD나 HDTV로 부터의 영상신호를 처리하여 YPbPr형식의 영상신호를 출력한다. 여기서, Y는 밝기를 나타내는 신호이고, 다른 두가지는 색차차신호로서, Cb와 Pb는 블루(Blue)와 그린(Green)의 색차신호이고, Cr과 Pr은 레드(Red)와 그린(Green)의 색차를 나타낸다.

스케일러(5)는 YCbCr 및 YPbPr 영상신호를 입력받아 패널의 출력규격에 맞는 수직주파수, 해상도, 화면비율 등에 맞추어 영상신호 값을 변환하고, 색변환 매트릭스(9)에 영상신호를 대입하여, YCbCr 및 YPbPr값을 영상표시를 위한 디지털RGB신호로 출력한다.

여기서, 색변환 매트릭스(9)는 영상신호의 규격에 따라 적용하는 매트릭스가 이미 정해져 있으며, 도면에 도시된 매트릭스는 ITU-RBT601 규격의 YPbPr신호를 디지털RGB로 변환시키는 경우 사용하는 매트릭스를 예시한 것이다.

본 디지털영상처리시스템은 사용자가 색상(HUE)을 조절하기 위한색상조절부(10)와 색상조절부(10)로부터의 조정값에 따라 패널에 표시되는 색상들의 좌표평면인 색좌표를 회전변환시키는 회전변환 매트릭스(7)를 더 포함하여, 색상조절부(10)터의 설정된 조정값에 따라 회전변환 매트릭스(7)를 통해 영상신호를 회전변환 하여, 색변환 매트릭스(9)로 인가함으로써, 디지털RGB신호의 색상을 조절한다. 여기서, 색상(HUE)은 레드(Red)를 기준으로 할 때 블루(Blue)나 그린(Green) 등으로의 각도변환을 의미하며, 회전변환 매트릭스(7)는 보통의 회전공식을 이용한다.

회전변환 매트릭스(7)를 이용한 색상좌표의 변환과정을 도 2를 참조하여 자세히 설명한다. 도면에 도시된 바와 같이, 색상좌표는 가로축이 Cb(b-y)이고, 세로축이 Cr(r-y)이다. 이러한 색상좌표의 좌표축을 회전시키면 화면의 전체적인 색상(HUE)이 조절된다. 이때 사용되는 회전공식은 식<1>과 같다.

<식1>

좌표축 상에서 p°의 각도를 갖는 점을 q°의 각도를 갖도록 회전이동시키는 경우, 회전공식은 다음과 같다.

이러한 회전공식을 이용하여 점을 회전시키는 과정을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2의 점 R은 레드이며 점 B는 블루인데, 이들을 각 각 점 R′와 점 B′로 각도 α만큼 회전 이동시킨다면, 점 R과 점 B는 기준축(Cb, Cr)로부터 α만큼 회전 이동한 것이 된다.

점 R의 각도는 0°이고, 점 R°는 0°에서 α만큼 회전 이동한 것이므로, 이를 <식1>에 대입하면 다음과 같다.

또한, 점 B의 각도는 90°이고, 점 B°는 90°에서 α만큼 회전 이동한 것이므로, 이를 <식1>에 대입하면 다음과 같다.

위의 식 ① , ②의 매트릭스를 정리하면, 다음과 같다.

여기서 α는 색상조절부(10)를 통해 설정되는 색상 조정값으로서 색좌표 상에서 -180°~ 180°사이의 값을 취할 수 있다. 따라서, 색차신호인 R-Y, B-Y는 색좌표 상에서 입력되는 조정값α에 따라 -180°~ 180°사이에서 회전이동되어 색상이 조절된다. 이상과 같이, 색상조절부(10)를 통해 입력된 조정값(α)은 회전변환 매트릭스(7)에 대입되어 색좌표를 원하는 각도만큼 회전이동 시킬 수 있다.

한편, 밝기 성분인 Y는 색좌표의 색상의 변환과는 관계가 없으므로 색변환 매트릭스(9) 계산에서 제외된다.

이러한 방법으로 회전변환 매트릭스(7)에 의해 변환된 색차신호(식 ③, ④)와 밝기신호 Y를 색변환 매트릭스(9)에 대입하면 디지털RGB신호가 추출되며, 이때 추출된 디지털RGB신호는 색좌표 상에서 α만큼 회전이동됨으로써 조절된 색상이다.

도 1에 도시된 색변환 매트릭스(9)는 ITU-RBT601 규격의 YPbPr신호를 디지털RGB로 변환시키는 경우 사용하는 매트릭스를 예시한 것이며, 색변환 매트릭스(9)는 입력되는 영상신호에 따라 정해진 매트릭스를 대입하여 사용할 수 있다.

이러한 디지털 영상처리시스템의 영상처리방법은 도 3에 도시된 바와 같다. YPbPr 또는 YCbCr의 형태로 밝기 및 색차정보(Y, R-Y, B-Y)를 갖는 영상신호의 색상을 조절하기 위해 색상조절부(10)를 통해 색상 조정값(α)을 입력하면(S10), 입력된 조정값이 스케일러(5)의 회전변환 매트릭스(7)에 대입되어 색차신호인 R-Y 및 B-Y(PbPr, CbCr)를 조정값(α)만큼 회전이동 시킨다(S12). 회전이동된 색차신호와 밝기신호는 입력된 영상신호의 포맷에 따라 정해진 색변환 매트릭스(9)에 대입되어(S14), 디지털RGB신호가 추출된다(S16). 추출된 디지털RGB신호는 도시되지 아니한 패널드라이버에 제공되어 패널에 영상이 표시될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 종래에도 사용되었던 색변환 매트릭스의 이전 단계에 회전변환 매트릭스 연산을 수행하도록 하는 한편, 회전변환 매트릭스의 회전 이동각을 색상조절부를 통해 설정 가능하도록 함으로써, 스케일러 내부의 마이컴에 간단한 소프트웨어를 추가하는 것만으로도 색좌표의 조절이 가능하도록 하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전변환 매트릭스를 이용하여 색좌표의 변환을 용이하게 한 디지털 영상처리시스템 및 영상처리방법이 제공된다.

Claims

밝기신호와 색차신호를 포함하는 영상신호를 입력받아 디지털RGB신호로 변환하는 스케일러를 포함하는 디지털 영상처리시스템에 있어서,

상기 색차신호에 의해 표현되는 색상의 조정을 위한 색상조절부를 더 포함하고;

상기 스케일러는 상기 색상조절부를 통해 입력되는 색상 조정값에 따라, 상기 색차신호를 회전변환시켜 상기 색차신호의 색상을 조정하는 회전변환매트릭스연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 회전변환매트릭스는, 각도p를 갖는 점P를 각도q를 갖는 점Q로 회전이동시키는 경우,

인 것을 특징으로 하는 디지털 영상처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 색상조절부를 통해 입력되는 상기 조정값은 상기 색상신호의 회전 각도인 것을 특징으로 하는 디지털 영상처리시스템.
밝기신호와 색차신호를 포함하는 영상신호를 입력받아 디지털RGB신호로 변환하는 스케일러를 포함하는 디지털 영상처리방법에 있어서,

상기 색차신호에 의해 표현되는 색상의 조정을 위한 조정값을 입력하는 단계와;

색상조절부로부터의 입력되는 색상 조정값에 따라, 상기 색차신호를 회전변환하여 색상을 조정하는 단계와;

상기 회전이동된 상기 색차신호를 디지털RGB신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상처리방법.
제 4 항에 있어서,

상기 회전변환 매트릭스는 각도p를 갖는 점P를 각도q를 갖는 점Q로 회전이동시키는 경우,

인 것을 특징으로 하는 디지털 영상처리방법.