KR20050084219A - Ｍｐｅｇ-2 ｍｐ＠ｍｌ 압축된 비디오로부터 고화질 비디오효과를 생성하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20050084219A
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릴라 보로츠키
츠-화 랜, (존)
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

(예를 들어, DVD와 같은) 표준 화질 호환가능한 매체 상에서 고 화질 비디오를 기록하고 재구축하기 위한 시스템 및 방법. 상기 HD 비디오 영상을 SD 비디오 포맷으로 하향 스케일링하는 시스템, 상기 SD 비디오를 인코딩하는 시스템, 각각의 HD 비디오 영상에 대해 파인 디테일 맵을 생성하는 시스템, 및, 상기 SD 비디오 및 파인 디테일 맵을 상기 SD 호환가능한 매체 상에 저장하는 시스템을 포함하는 기록 시스템이 제공된다.

Description

ＭＰＥＧ-2 ＭＰ＠ＭＬ 압축된 비디오로부터 고화질 비디오 효과를 생성하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CREATING A HIGH DEFINITION VISUAL EFFECT FROM MPEG-2 MP@ML COMPRESSED VIDEO}
본 발명은 일반적으로 디지털 영상 데이터를 기록하고 재생하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히, 표준 또는 고 화질 모드에서 매체가 재생될 수 있도록 표준 화질의 호환가능한 매체(예컨대, DVD) 상에 고 화질 자료를 기록하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
디지털 비디오의 증대된 인기와 함께, DVD(디지털 다용도 디스크), 디지털 비디오 레코더, 디지털 비디오 전송, 가정 네트워크, 고 화질 TIVO 등을 포함한 디지털 비디오 애플리케이션은 더 표준화되었다. 예를 들어, DVD 재생기 및 DVD 레코더는 디지털 비디오를 기록하고 재생하기 위한 간편하고 저렴한 가격의 방법을 달성하기 위해 표준화된 포맷들을 제공한다. MPEG-2 등을 포함한 디지털 비디오 정보를 기록하기 위한 다양한 표준화된 포맷들이 존재한다.
아직까지 적절하게 해결되지 않은 디지털 비디오 애플리케이션에 대한 문제들 중 하나는 고 화질(HD) 자료의 증가하는 인기와 연관되었다. 현재, 고 화질(HD) 자료를 기록하고 재생하기 위해 표준 화질(SD) 포맷을 사용하는 세트 포맷이 존재하지 않는다. 예를 들어, 4.7GB 단면 DVD(이후에, SD-DVD-상의-HD로 지칭됨) 상에 고 화질 자료를 기록하기 위한 표준 포맷은 존재하지 않는다. 이 문제는, 차세대 텔레비전 시스템 위원회(ATSC)가 고 화질 방송이 미국 텔레비전 채널에 대한 표준이 되도록 법으로 강요하는 2006년이 되면서, 더 중요하게 될 것이다.
위와 같은 내용에 근거하여, (DVD 애플리케이션, 다른 디지털 기록 애플리케이션, 비디오 전송, 또는 방송 애플리케이션이든) 표준 포맷으로 HD 비디오를 기록하는 것은 디지털 시스템 및 소비자 가전 제품, 반도체, 영화 산업 등에 대한 새로운 시장에 대한 중요한 선택사항이 될 것이란 것을 알 수 있다. 더 나아가, SD-DVD-상의-HD를 제공하는 기술은 다른 애플리케이션 및 HD-DVD 레코더나 하드-디스크 기반 레코더와 같은 장시간 재생 모드 기록을 지원하는 매체에 대해 더욱 유용하게 될 것이다.
따라서, SD-DVD와 같은, SD 호환가능 포맷으로 HD 자료를 제공할 수 있는 시스템에 대한 필요가 존재한다.
본 발명은 기록 중에 원래의 HD 영상에서 추출된 향상된 정보를 사용하여 상향-변환된 SD 영상에서 HD의 느낌을 제공하는 HD 기록 및 재생 시스템을 제공하기 위한 시스템 및 방법을 제공함으로써 다른 문제 뿐 아니라 위에서 언급된 문제들을 해결한다.
도 1은 본 발명에 따른 기록 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 재생 시스템을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 비디오-기반 파인 디테일 주입 시스템을 도시하는 도면.
제 1양상에서, 본 발명은 표준 화질(SD) 호환가능 포맷으로 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하기 위한 기록 시스템으로서, HD 비디오 영상을 SD 비디오 포맷으로 하향 스케일링하기 위한 시스템, 상기 SD 비디오를 인코딩하기 위한 시스템, 각 HD 비디오 영상에 대한 파인 디테일 맵을 생성하기 위한 시스템, SD 호환가능 포맷으로 상기 SD 비디오 및 파인 디테일 맵(fine detail map)을 저장하기 위한 시스템을 포함하는 표준 화질(SD) 호환가능 포맷으로 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하기 위한 기록 시스템을 제공한다.
제 2양상에서, 본 발명은 표준 화질(SD) 포맷 비트 스트림으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하기 위한 재생 시스템으로써, 비트 스트림으로부터 SD 데이터를 추출하고 디코딩하기 위한 시스템, 상기 비트 스트림으로부터 각각의 영상과 연관된 파인 디테일 맵을 추출하기 위한 시스템, 디코딩된 SD 데이터를 역-비월시키기 위한 시스템, 및 HD 비디오 영상을 생성하기 위해 상기 디코딩된 SD 데이터를 상향 스케일링하고 파인 디테일 맵으로 후-처리하기 위한 시스템을 포함하는, 표준 화질(SD) 포맷 비트 스트림으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하기 위한 재생 시스템을 제공한다.
제 3양상에서, 본 발명은 고 화질(HD) 비디오 영상을 표준 화질(SD) 호환가능 매체 상에 기록하는 방법으로써, 상기 HD 비디오 영상을 SD 비디오 포맷으로 하향 스케일링하는 단계, 상기 SD 비디오를 인코딩하는 단계, 각각의 HD 비디오 영상으로부터 파인 디테일 맵을 생성하는 단계로서, 상기 파인 디테일 맵은 각각의 영상에서 에지 디테일을 확인하는, 파인 디테일 맵을 생성하는 단계, 및 상기 SD 비디오와 파인 디테일 맵을 SD 호환가능 매체 상에 저장하는 단계를 포함하는, 기록하는 방법을 제공한다.
제 4양상에 있어서, 본 발명은 표준 화질(SD) 포맷 기록으로부터 고 화질 (HD) 비디오 영상을 재구축하는 방법으로서, 기록으로부터 SD 데이터를 추출하고 디코딩하는 단계, 파인 디테일 맵을 추출하는 단계로서, 파인 디테일 맵은 에지 디테일을 확인하는, 기록으로부터 파인 디테일 맵을 추출하는 단계, 상기 디코딩된 SD 데이터를 역-비월시키는 단계, 및 상기 HD 비디오 영상을 생성하기 위해 상기 디코딩된 SD 데이터를 상향 스케일링하고 파인 디테일 맵으로 후-처리하는 단계를 포함하는, 고 화질 (HD) 비디오 영상을 재구축하는 방법을 제공한다.
제 5양상에 있어서, 본 발명은 표준 화질(SD) 매체로부터 (HD) 비디오 영상이 저장되고 재생될 수 있도록 하기 위해 파인 디테일 맵을 생성하도록 기록가능한 매체 상에 저장된 프로그램 제품으로써, HD 비디오 영상으로부터 고 주파수 영상 데이터를 추출하는 수단, HD 비디오 영상 안의 각 영역의 밝기 레벨과 활동 레벨로부터 도출된 임계치를 갖는 임계치 맵을 생성하는 수단, 및 상기 임계치를 대응하는 고 주파수 영상 데이터에 비교하는 수단을 포함하는, 프로그램 제품을 제공한다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 특징들은 첨부되는 도면을 참조로 본 발명의 다양한 양상에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 쉽게 이해될 것이다.
1. 개요
본 발명은 SD 호환가능한 매체가 일반 SD 시청을 위한 일반 SD 재생기에서 또는 HD 시청을 위한 HD 인에이블된 SD 재생기에서 재생될 수 있는 방식으로 HD 자료를 (예컨대, SD-DVD와 같은)SD 호환가능한 포맷으로 기록할 수 있는 비디오 처리 시스템 및 방법을 제공한다. 더 상세하게, 본 발명은 (예컨대, DVD 재생기, 디지털 비디오 레코더, 전송 매체 등과 같은 현재 디지털 비디오 디바이스와 호환가능하기 위해서) MPEG-2 메인 프로파일@메인 레벨 표준을 사용하여 낮은 비트율(~5 Mbps)에서, 비트스트림 안의 임베드된 HD 연관 정보(E-데이터)로, HD 비디오를 인코딩하기 위한 독창적인 방법을 제공한다. 여기에 개시된 실시예들이 일반적으로 DVD 시스템에 연관되었으나, 본 발명은 특정 시스템 또는 매체에 한정되지 않고, 오히려, 본 발명은 임의의 형태의 디지털 기록, 전송 및/또는 재생 시스템에 적용되고, 예를 들어, 임의의 형태의 기록/재-기록가능한 매체(예를 들어, DVD-R, -RW, +RW, -RAM, 전송 신호, 디지털 테이프, 비트 스트림 등)를 사용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 발명은 MPEG-2 메인 프로파일@메인 레벨 표준(MPEG-2 MP@ML)포맷이나, 비슷한 포맷을 활용할 수 있는 임의의 애플리케이션으로서,
(1) HD 비디오가 SD 비디오로 하향 변환될 수 있고, E-데이터가 추출되고, 코딩되고, SD 비디오로 패키지될 수 있으며,
(2) 상기 E-데이터를 사용해 향상된 HD 해상도로 다시 디스플레이될 수 있는, 임의의 애플리케이션에 적용될 수 있다.
그러한 애플리케이션들의 예는 방송, 가정 네트워킹, 웹 전송, HD 티보, 개인용 비디오 레코더 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
여기 개시된 기술을 이용하여, 두-시간의 "거의" HD 품질의 비디오를 4.7GByte DVD로, 또는 네-시간의 거의 HD 품질 비디오를 9GByte DVD로 기록할 수 있는 예시적인 시스템이 제공되었다. 아래에 더 상세히 설명되는 것처럼, 기록 도중에, 상기 시스템은, 동시에, (1) 입력된 HD 신호를 SD 신호로 변환하고, (2) 상기 HD 신호로부터 향상된 정보를 생성한다. 상기 시스템은, 그런후, 예를 들어, MPEG-2 인코더를 사용해 상기 SD 신호를 인코딩하고, 예를 들어, MPEG 비트 스트림의 사용자 데이터 필드에 향상 정보를 저장한다.
여기에 개시된 예시적인 실시예들은 중요한 HD 영상 특징, 즉, 영상에 대한 임계치에 상대적으로 모아지는 에지 디테일을 포착하는 상대적으로 작은 양의 향상 정보만을 활용한다. 이런 식으로, 낮은 비트 율이(즉, 1.0 메가바이트/초 이하) 향상 정보에 대해 사용될 수 있고, 상기 SD 신호와 향상 정보의 결합은 대략 5 메가바이트/초로 유지될 수 있다. MPEG-2 레이어드 또는 스케일러블 코딩과 같은 종래 기술의 접근 방식은 적당한 품질을 얻는데 그러한 낮은 비트율을 유지할 수 없었다.
DVD 애플리케이션의 경우에 있어서, 기록된 DVD는 현재의 DVD 재생 표준과 완전히 호환가능하지 않았다. 하지만, 상기 DVD는 "가상" HD 품질 비디오를 생성하기 위해 향상 데이터를 사용하는 HD 인에이블된 DVD 재생기에서 또한 재생될 수 있다. 위에서 언급된 것처럼, 여기 제공된 실시예들이 도 1 및 2에서 SD 포맷 출력(24)을 DVD로 묘사하고 있으나, 임의의 디지털 비디오 애플리케이션이 활용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
2. 기록 시스템
도 1을 참조로, 본 발명에 따른 예시적인 기록 시스템(10)이 도시되었다. 시스템(10)은 HD 입력 신호(11)를 수신하고, SD 포맷 출력(24)을 생성한다. 시스템의 입력은 비트 스트림 형태로든 또는 요소-신호 형태로든 모든 ATSC 포맷을 수용할 수 있다(비트 스트림 형태에 대해, HD MEPG-2 디코더가 요구될 것이다). 하지만, 예시의 목적으로, 1080i(비월) 및 720p(순차) 포맷을 수용하는 시스템(10)이 도시되었다. 따라서, 예시적인 시스템은 두 개의 다른 포맷들, 즉, 현재의 SD 표준과 호환가능한 순차와 비월 포맷을 처리할 수 있다. 순차 포맷은 (필름 모드와 비슷하게) 30p 또는 60i 순차로 표시되고, 이것들은 "순차-비월"블록(16) 이후의 화살표의 윗 부분에 있다. 60i 순차가 비월 포맷으로서 처리된다는 것을 제외하고, 60i순차가 구조적으로 30p와 동일하다는 것을 주지하라. 30p를 60i 순차 포맷으로 변환하는 이유는 (재)기록가능 DVD를 지원하는 모든 DVD 재생기에 대해 기록된 DVD의 호환성을 보장하기 위해서이다. 비월된 포맷은 60i로 나타나고, 이것은 화살표의 아래 부분에 있다.
기록 시스템(10)의 기본적인 동작은 다음과 같다. 입력 영상(즉, 비디오)은 SD 영상으로 하향 스케일링되고, 몇 몇 중요한 HD 특징들 또는 (여기서, E-데이터로 지칭되는)HD 향상 데이터는 상기 입력으로부터 추출된다. MPEG-2 인코더는 그런 후 SD 시퀀스를 코딩하고, MPEG-2 비트 스트림은 E-데이터와 함께 (예를 들어, DVD+RW와 같은)저장기에 저장된다. 상기 E-데이터는, 예를 들어, MPEG 비트 스트림의 사용자 데이터 필드에 저장될 수 있다.
시스템(10)은 상기 입력 신호(11)를 30p 또는 60p 포맷으로 역비월하거나 서브샘플링하는 역-비월기/비율 서브샘플링 시스템(12)을 포함한다. 하향-변환/종횡비(AR) 포맷팅 시스템(14)은, 그런 후, 넓은 스크린, 문자삽입, 또는 확장(팬 또는 스캔) 종횡비 포맷으로 신호를 포맷시킨다. 순차-비월 컨버터(16)는 30p에서 60i 순차로 2-2 풀-다운을 수행하거나, 60p를 60i로 변환하기 위한 비월을 수행한다. MPEG 인코더(18)는, 그런 후, 상기 신호를 NTSC나 PAL 호환가능 포맷으로 인코딩한다.
추가로, 입력 신호가 역-비월기/비율 서브샘플링된 후, 상기 신호는 또한 상기 신호로부터 고 주파수 영상 데이터를 추출하는 HD 디테일 추출 시스템(20)을 통과하게된다. 상기 추출은, 예를 들어, 고주파 패스 필터나 잔류 오퍼레이터로 달성될 수 있다. 상기 고 주파수 영상 데이터는, 그런 후, HD 향상 정보, 즉, E-데이터를 생성하기 위해 HD 특징 처리 시스템(22)을 통과하게된다. 상기 E-데이터는, 그런 후, SD 포맷 출력(24)과 함께, 예를 들어, MPEG 인코딩된 데이터의 사용자 데이터 필드안에 저장된다.
본 발명을 위해, 생성되고 사용될 수 있는 E-데이터의 형태에 아무런 제한이 존재하지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 하지만, 고 주파수 영상(HFI) 데이터가, HD 영상을 생성하는데 중요한, 에지에 대한 중요한 디테일 정보를 제공한다는 것을 알 수 있다. 불행히, 예를 들어, 두 시간 비디오가 4.7Gbyte DVD 상에 저장되어야 한다면, 비트 단위로 전체 HFI 영상 비트를 인코딩하는 것은 5Mbps근처에서 유지되어야 하는 전체 비트율을 상당하게 증가시킬 것이다. 해결책으로서, 본 예시적인 실시예는 SD 데이터와 함께 파인 디테일 정보의 선택된 양, 즉, E-데이터를 포함하는 것을 제안한다. 특히, 각 영상 태의 영역들(즉, 픽셀, 블록 등)에 대한 디테일 즉 향상 값을 설명하는 파인 디테일 맵을 생성하기 위해 비디오-기반 파인 디테일 주입(VFDI) 시스템(23)이 제공되었다. 상기 향상 값들은, 예를 들어, 영상 안의 에지 디테일의 존재를 확인하고, 임계치의 세트에 상대적인 각 에지의 중요성을 반영할 수 있다. 예를 들어, 다른 에지 디테일들 근방의, 영상의 중앙에 위치한 에지 디테일들은 전체적인 영상 선명도에 중요한 경향이 있다는 것이 알려져 있다. 따라서, 그러한 에지들은 생성된 파인 디테일 맵 안에서 상대적으로 높은 향상 값이 주어져, 그러한 위치들이 향상되어야 한다는 것을 나타낼 수 있다.
VFDI 시스템(23)은 도 3에서 순서도를 참조로 더 상세하게 도시되었다. 먼저, I 프레임을 포함하는 영상(40)이 고 주파수 영상(HFI)(42)을 생성하기 위해 처리된다. 일반적으로, HFI(42)는, HFI(42)를 통과하는 "선들"로 도시되는, 원래의 영상(40)으로부터 에지 디테일을 제공한다. 예를 들어, 만약, 원래의 영상(40)이 파란 하늘을 바탕으로 집과 나무를 포함한다면, 상기 HFI(42)는, 집의 에지가 하늘과 만나는 곳을 디테일하게 하는 선들, 창틀을 디테일링하는 선들, 그리고 나무 곡선들을 디테일링하는 선들 등의 형태의 고 주파수 정보를 포함하는 원래 영상의 "엷어진"버젼으로 나타날 수 있다.
추가로, 맵핑 시스템(41)에 의해 영상(40)으로부터 임계 맵(44)이 생성된다. 상기 임계 맵(44)은 영상(40)의 다른 영역들에 값들을 부여한다. 일반적으로, 상기 영역에 대한 디테일들을 향상시킬 필요가 클수록, 임계치는 낮아진다. 하나의 예시적인 실시예에서, 종래 기술에서 잘 알려진, 겨우 알아차릴 수 있는 차이(JND) 및 인간 중심(HF) 개념을 사용하여 상기 임계 맵(44)가 도출된다. JND에 따르면, 영상의 어둡고 낮은 활동성의 영역에서 디테일은 밝고 높은 활동성의 영역에서의 동일한 크기의 디테일보다 더 나타난다. 그래서, 어둡고 낮은 활동성의 영역은, 더 많은 디테일이 두드러맵록, 밝고 높은 활동성의 영역에 대해 상대적으로 더 낮은 임계치로 확인되고 부여된다. 실제로, JND를 사용하는 상기 임계 맵(44)는 상향-변환된 SD 영상에서 8X8 블록의 (그레이 레벨을 나타내는)평균과 (활동성을 나타내는)편차를 선형적으로 결합함으로써 계산될 수 있다. JND에 추가로, 상기 임계 맵(44)안의 값들에 영향을 주기 위해 다른 요소들이 활용될 수 있다. 예를 들어, 인간 중심(HF)은 일반적으로 디스플레이의 중앙에 집중한다는 것이 알려져 있다. 따라서, 바깥 영역들, 즉, 영상의 주변에 대해 상대적으로 영상의 중앙 영역에 더 낮은 임계치가 부여될 수 있다. 임계 맵(44)를 생성하기 위해 사용된 여기 개시된 실시예들은 예시적인 목적이고, 추가 또는 다른 요소들이 활용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
다음으로, 디테일 맵(48)을 생성하기 위해 영상(40)으로부터의 HFI 데이터(42)는 임계 맵(44)로부터의 값들과 비교된다(46). 예를 들어, 만약 특정 위치(즉, 에지)에 대한 HFI 값이 임계 맵(44)안의 대응하는 위치의 임계치를 초과한다면, 디테일 맵(48) 안의 상기 대응하는 위치는 상기 위치가 향상(즉, 양의 게임 부스트)을 수신해야 한다는 것을 나타낼 것이다. 대안적으로, 만약, 특정 위치에 대한 HFI 값이 임계 맵(44)안의 대응하는 위치 안의 임계치보다 낮으면, 상기 디테일 맵(48) 안의 상기 대응하는 위치는 위치가 음의 부스트를 수신해야 한다는 것을 나타낼 것이다. 최종적으로, 만약, 특정 위치에 대한 HFI 값이 임계 맵(44)안의 대응하는 위치 안의 임계치와 동일하면, 디테일 맵(48) 안의 상기 대응하는 위치는 상기 위치가 아무런 향상 부스트를 필요치 않는다는 것을 나타낼 것이다. 예시적인 실시예에서, 상기 디테일 맵은 양의 부스트를 필요로하는 이러한 에지들에 대해 양의 부호(+1), 아무런 향상을 필요치 않는 에지들에 대해 영, 그리고 음의 부스트를 필요로 하는 에지들에 대해 음의 부호(-1)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 픽셀 단위 방식, 블록 단위 방식 등과 같은 임의의 방식으로, 디테일 맵(48) 안의 값들은 영역에 부여될 수 있다.
디테일 맵(48)가 생성된 후, 파인 디테일 맵(FDM)(52)를 생성하기 위해 선 제거 개선(50)이 적용된다. 선 제거 개선(50)은 고 화질 느낌의 생성에 기여하지 않을 것 같은 정보를 제거함으로써 향상 데이터의 양을 감소시킨다. 예시적인 실시예에서, 상기 개선(50)은 서로로부터 적어도 (예를 들어, N=5)N개의 픽셀만큼 떨어져 나타내는 디테일 맵(48) 안에서 선들 및 점들(즉, 에지 디테일)을 제거하는 단계 로 구성된다. 이 예시적인 실시예에서, 만약, 임계화된 선들 또는 지점들이 너무 멀리 떨어져 있다면, 샤프니스 향상 알고리즘은 손실된 디테일들을 쉽게 에뮬레이트할 수 있기 때문에, 개선(50)은 영상 품질을 상당하게 감소시키지 않을 것이다. 명백하게, 다른 개선이 같은 방식으로 적용될 수 있다.
다음으로, P 및 B 프레임들(54)에 대해 움직임 보상이 사용된다. 최종적으로, 이진 압축(56), 예를 들어, ZZIPTM은 E-데이터(58)를 생성하기 위해 상기 움직임 보상된 FDM(52)을 압축하도록 적용된다.
3. 재생 시스템
재생 도중, DVD 안의 비트 스트림은 임의의 DVD 호환 디코더에 의해 SD 포맷으로 디코딩될 수 있다. 추가로, HD-인에이블된 디코더에 대해, (예를 들어, 사용자 데이터로서, 저장된)E-데이터는 검색되고 HD "느낌"을 가지고 HD-준비 TV 상에서 디스플레이될 수 있는 영상을 생성하도록 후-처리를 통해 일반 SD 상향 변환된 영상들과 결합된다. 위에서 개시된 VFDI 시스템(23)에 따라서, 파인 디테일 맵(52)는 후-프로세서가, 영상의 다른 영역들에 부여된 다른 이득들(예컨대, +1, 0, -1)에 근거하여, 영상 내의 중요 위치들(예컨대, 에지)을 특히 향상하도록 지시한다. +1은 에지 픽셀이 부스트를 필요로 한다는 것을, 영은 아무런 향상이 필요하지 않고, -1은 에지 픽셀이 음의 부스트를 필요로 한다는 것을 의미한다. 재생 도중, 파인 디테일이, 상향변환된 SD 영상의 E-데이터와 국부 활동성로부터 재구축된 파인 디테일 맵(52)에 근거하여, 상향 변환된 SD 영상으로 다시 더해질 때, HD "느낌"이 생성될 것이다. 재생 도중, FDM(52)은 압축해제되고, 상향 변환된 SD 영상에서 HD 효과를 복구하도록 재생 시스템에 의해 값들이 적용된다(도 2). 더 나아가, 파인 디테일을 다시 더한 이후, 임의의 형태의 향상 방법이 활용될 수 있다. 예시적인 방법들은 적응형 피킹 및/또는 LTI(휘도 일시 향상)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 디테일들은, 디테일 맵에 근거하여, 다시 더해지고, 그런 후, 적응형 피킹 및/또는 LTI가 적용된다.
이제 도 2를 참조하면, DVD(24) 상에 저장된 영상 데이터를 재생하기 위한 재생 시스템(30)이 도시되었다. 재생 시스템(30)은 60i 순차 또는 60i 신호를 생성하기 위한 MPEG 디코더(32) 그리고 30p 또는 60p 신호를 생성하기 위한 역-비월기(34) 를 포함한다. 상향변환 및 후 처리 시스템(36)은 HD 30p나 HD 60p 신호를 생성하기 위해 E-데이터뿐만 아니라 30p 또는 60p 신호를 수신한다. 프레임 율 배율기 또는 비월기 시스템(38)은, 그런 후, 1080i 또는 720@60p 출력을 생성한다.
여기 개시된 시스템, 기능, 메카니즘, 방법, 및 모듈은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다는 것이 이해된다. 이것들은 여기 개시된 방법을 수행하도록 적응된 임의의 형태의 컴퓨터 시스템 또는 다른 장치에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 전형적인 조합은, 로딩되고 실행되었을 때, 여기 개시된 방법을 수행하도록 컴퓨터 시스템을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 갖는 범용 컴퓨터 시스템일 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 하나 이상의 기능적 임무를 수행하기 위해 특화된 하드웨어를 포함하는, 특정 목적의 컴퓨터가 활용될 수 있다. 본 발명은 또한, 여기 개시된 방법 및 기능의 구현을 가능하게 하는 모든 특징들을 포함하고, 컴퓨터 시스템 안에 로딩될 때, 이러한 방법 및 기능들을 수행할 수 있는, 컴퓨터 프로그램 제품 안에 임베드될 수 있다. 본 문맥에서의 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어 프로그램, 프로그램, 프로그램 제품, 또는 소프트웨어는 정보 처리 능력을 갖는 시스템에게 직접적으로 또는, (a)또 다른 언어, 코드나 주석으로의 변환, 및/또는 (b)다른 자료 형태로의 재생 후에, 특정 기능을 수행시키도록 의도된 명령의 세트의 어떠한 언어, 코드 또는 주석으로된 임의의 표현을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 위에 언급된 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이것들은 배타적이거나 본 발명을 개시된 정확한 형태에 한정하도록 의도되지 않았고, 위의 교시에 비추어 명백하게 많은 변형 및 변화가 가능하다. 당업자에게 명백한 그러한 변형 및 변화는 첨부된 청구항에 한정된 것과 같은 본 발명의 범위에 포함되도록 의도되었다.
상술한 바와 같이 본 발명은 일반적으로 디지털 영상 데이터를 기록하고 재생하기 위한 시스템에 응용될 수 있다.

Claims (27)

  1. 표준 화질(SD)의 호환가능한 포맷으로 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템으로서,
    HD 비디오 영상을 SD 비디오 포맷으로 하향 스케일링하는 시스템(12)과,
    상기 SD 비디오를 인코딩하는 시스템(18)과,
    각각의 HD 비디오 영상에 대한 파인 디테일 맵을 생성하는 시스템(22)과,
    상기 SD 호환가능한 포맷으로 상기 SD 비디오와 각각의 파인 디테일 맵을 저장하는 시스템(24)을 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 각각의 파인 디테일 맵은 HD 비디오 영상 안의 에지 디테일을 설명하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 파인 디테일 맵을 생성하는 상기 시스템(22)은,
    HD 영상 안의 각각의 영역의 밝기 레벨과 활동성 레벨로부터 도출된 임계치를 갖는 임계 맵을 생성하는 시스템과,
    상기 임계치와 상기 HD 비디오 영상으로부터 생성된 고 주파수 영상 안의 대응하는 값을 비교하는 시스템을 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 파인 디테일 맵을 생성하는 시스템(22)은 다른 에지 디테일로부터 미리 결정된 거리보다 더 큰 에지 디테일을 제거하는 라인 감소 시스템을 추가로 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 파인 디테일 맵을 생성하는 시스템(22)은 파인 디테일 맵을 압축하기 위한 압축 시스템을 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 파인 디테일 맵은 양의 부스트를 요구하는 영역들을 나타내는 양의 값들, 음의 부스트를 요구하는 영역들을 나타내는 음의 값들, 및 아무런 부스트를 필요치 않는 영역들을 나타내는 영을 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 인코딩하는 시스템(18)은 MPEG-2 인코더를 포함하고, 상기 SD 호환가능한 매체는 DVD를 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 SD 비디오 및 상기 파인 디테일 맵은 대략 5 메가비트/초의 조합된 속도로 저장되는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 파인 디테일 맵은 1 메가비트/초보다 작은 속도를 저장되는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 와이드 스크린, 문자삽입, 및 스캔 및 팬 포맷을 위해 상기 SD 비디오를 포맷하기 위한 종횡비 포맷 시스템을 추가로 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 SD 비디오는 순차 포맷 및 비월 포맷으로 구성된 그룹에서 선택된 포맷으로 저장될 수 있는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 파인 디테일 맵은 MPEG 사용자 데이터 필드에 저장되는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 제공하는 시스템.
  13. 표준 화질(SD) 포맷 비트 스트림(24)으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 재생 시스템(30)으로서,
    비트 스트림으로부터 SD 데이터를 추출하고 디코딩하는 시스템(32)과,
    비트 스트림으로부터 각각의 영상과 연관된 파인 디테일 맵을 추출하는 시스템과,
    상기 디코딩된 SD 데이터를 역-비월시키기 위한 시스템(34)과,
    상기 HD 비디오 영상을 생성하기 위해 상기 디코딩된 SD 데이터를 상향 스케일링하고 파인 디테일 맵을 통해 후-처리하는 시스템을 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 재생 시스템(30).
  14. 제 13항에 있어서, 상기 파인 디테일 맵은 기록 프로세스 도중에 추출된 에지 디테일에 연관된 정보를 포함하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 재생 시스템(30).
  15. 제 13항에 있어서, 상기 후-처리 시스템(36)은, 파인 디테일 맵을 사용하여 파인 디테일이 비디오 영상에 다시 추가된 후에, 적응된 피킹을 적용하는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 재생 시스템(30).
  16. 제 13항에 있어서, 파인 디테일 맵을 사용하여 파인 디테일이 비디오 영상에 다시 추가된 후에, 상기 후-처리 시스템(36)은 휘도 임시 향상을 적용시키는, 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 재생 시스템(30).
  17. 표준 화질 (SD) 호환가능한 매체 상에 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하는 방법으로서,
    상기 HD 비디오 영상을 SD 비디오 포맷으로 하향 스케일링하는 단계와,
    상기 SD 비디오를 인코딩하는 단계와,
    각각의 HD 비디오 영상에 대한 파인 디테일 맵(52)를 생성하는 단계로서, 상기 파인 디테일 맵이 각각의 HD 비디오 영상 안의 에지 디테일을 설명하는, 각각의 HD 비디오 영상에 대한 파인 디테일 맵(52)를 생성하는 단계와,
    상기 SD 호환가능한 매체 상에 상기 SD 비디오와 파인 디테일 맵을 저장하는 단계를 포함하는, 표준 화질 (SD) 호환가능한 매체 상에 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 파인 디테일 맵(52)를 생성하는 단계는,
    HD 비디오 영상(40)으로부터 고 주파수 영상 데이터(42)를 추출하는 단계와,
    상기 HD 비디오 영상 안의 각각의 영역의 밝기 레벨과 활동성 레벨로부터 도출된 임계치를 갖는 임계 맵(44)을 생성하는 단계와,
    상기 임계치를 대응하는 고 주파수 영상 데이터에 비교하는 단계(46)를 포함하는, 표준 화질 (SD) 호환가능한 매체 상에 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 파인 디테일맵(52)를 생성하는 단계는 대응하는 고 주파수 영상 데이터보다 더 낮은 임계치를 갖는 영역에 양의 값을, 대응하는 고 주파수 영상 데이터보다 더 큰 임계치를 갖는 영역에 음의 값을, 그리고 대응하는 고 주파수 영상 데이터와 동일한 임계치를 갖는 영역에 영을 부여하는 단계를, 추가로 포함하는, 표준 화질 (SD) 호환가능한 매체 상에 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 임계치는 영상의 주변의 픽셀 위치에 대해 상대적으로 영상의 중앙 영역의 픽셀 위치에 대해 더 낮은, 표준 화질 (SD) 호환가능한 매체 상에 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하는 방법.
  21. 제 18항에 있어서, 파인 디테일 맵을 생성하는 단계는 다른 에지 디테일로부터 미리 결정된 거리보다 더 큰 에지 디테일을 추가로 제거하는 단계를 포함하는, 표준 화질 (SD) 호환가능한 매체 상에 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하는 방법.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 HD 비디오 영상(40)은 I 프레임을 포함하고, 파인 디테일 맵을 생성하는 단계는 P 및 B 프레임에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 포함하는, 표준 화질 (SD) 호환가능한 매체 상에 고 화질(HD) 비디오 영상을 기록하는 방법.
  23. 표준 화질(SD) 포맷 기록으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 방법으로서,
    상기 기록으로부터 SD 데이터를 추출하고 디코딩하는 단계와,
    상기 기록으로부터 파인 디테일 맵(52)를 추출하는 단계로서, 상기 파인 디테일 맵이 중요성 임계에 대한 에지 디테일을 설명하는, 상기 기록으로부터 파인 디테일 맵(52)를 추출하는 단계와,
    상기 디코딩된 SD 데이터를 역-비월시키는 단계와,
    상기 HD 비디오 영상을 생성하기 위해 상기 디코딩된 SD 데이터를 상향 스케일링하고 상기 파인 디테일 맵(52)으로 후-처리하는 단계를 포함하는, 표준 화질(SD) 포맷 기록으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 향상 정보가 MPEG 사용자 데이터 필드에 저장되는, 표준 화질(SD) 포맷 기록으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 방법.
  25. 제 23항에 있어서, 상기 디코딩된 SD 데이터는, 파인 디테일 맵을 사용하여 파인 디테일이 상기 HD 비디오 영상에 다시 추가된 후에, 적응된 피킹을 적용함으로써 후-처리되는, 표준 화질(SD) 포맷 기록으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 방법.
  26. 제 23항에 있어서, 상기 디코딩된 SD 데이터가, 파인 디테일 맵을 사용하여 파인 디테일이 상기 HD 비디오 영상에 다시 추가된 후에, 휘도 임시 향상을 적용함으로써, 후-처리되는, 표준 화질(SD) 포맷 기록으로부터 고 화질(HD) 비디오 영상을 재구축하는 방법.
  27. (HD)비디오 영상이 표준 화질(SD) 매체에 저장되고 이로부터 재생될 수 있도록, 파인 디테일 맵을 생성하기 위해 기록가능한 매체 상에 저장된 프로그램 제품으로서,
    HD 비디오 영상으로부터 고 주파수 영상 데이터를 추출하는 수단(20)과,
    HD 비디오 영상 안의 각각의 영역의 밝기 레벨과 활동성 레벨로부터 도출된 임계치를 갖는 임계 맵을 생성하는 수단(22)과,
    상기 임계치를 대응하는 고 주파수 영상 데이터에 비교하는 수단을 포함하는, 파인 디테일 맵을 생성하기 위해 기록가능한 매체 상에 저장된 프로그램 제품.
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