KR20060002248A - 입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는신호변환장치 및 그의 필터링방법 - Google Patents

입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는신호변환장치 및 그의 필터링방법 Download PDF

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Abstract

입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는 신호변환장치 및 그의 필터링방법이 제공된다. 본 신호변환장치는, 입력영상신호를 각기 다른 컷-오프 주파수로 필터링하는 적응형 LPF, 적응형 LPF에서 출력되는 영상신호를 샘플링하여 디지털 영상신호로 변환시키는 ADC, 입력영상신호의 종류를 판별하는 판별부 및 판별부에서 판별된 입력영상신호의 종류에 기초하여 적응형 LPF의 상기 컷-오프 주파수를 변환시키는 변환부를 포함한다. 이에 의해, 신호변환장치에 입력되는 영상신호는 샘플링되기 전에, 그 영상신호의 종류에 따라 각기 다르게 필터링되어, 샘플링시 에일리어싱 왜곡의 발생을 방지할 수 있게 된다.
영상신호, LPF, 컷-오프 주파수, 에일리어싱 왜곡

Description

입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는 신호변환장치 및 그의 필터링방법{Signal conversion apparatus for filtering differently according to a kind of input image signal and filtering method thereof}
도 1은 종래의, 고정된 필터링특성을 가지는 LPF를 이용한 신호변환장치의 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는 신호변환장치의 블럭도, 그리고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : AGC 120 : 적응형 LFP
130 : ADC 140 : 영상신호 판별부
150 : 필터링특성 변환부
본 발명은 신호변환장치 및 그의 필터링방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 는 입력되는 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하기 전에 필터링을 수행하는 신호변환장치 및 그의 필터링방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의, 고정된 필터링특성을 가지는 LPF를 이용한 신호변환장치의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 신호변환장치는 LPF(Low Pass Filter)(10)와 ADC(Analog to Digital Converter)로 구성된다.
LPF(10)는 입력되는 아날로그 영상신호 중 저주파 신호만을 통과시킨다. 그리고, ADC(20)는 LPF(10)에서 필터링된 아날로그 영상신호를 샘플링주파수에 따라 샘플링하여 디지털 영상신호로 변환한다.
ADC(20)의 전단에 LPF(10)가 부가된 것은, 에일리어싱 왜곡(aliasing distortion)을 방지하기 위함니다. 에일리어싱 왜곡이란, ADC(20)에 입력되는 아날로그 영상신호의 최대주파수가 샘플링주파수의 절반을 초과하는 경우, 즉 표본화 정리(sampling theory)에 위배되는 경우에 발생되는 왜곡을 말한다. 에일리어싱 왜곡이 발생되면, 재생되는 영상의 화질이 열화되는 문제가 발생한다.
따라서, ADC(20)의 전단에 LPF(10)를 부가함으로서, ADC(20)에 입력되는 아날로그 영상신호의 최대주파수를 샘플링주파수의 절반 이하로 제한함으로서 에일리어싱 왜곡을 방지하게 된다.
한편, 신호변환장치에 입력되는 영상신호에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 영상신호는 그 종류에 따라 샘플링주파수가 다르다. 영상신호의 종류마다 샘플링주파수가 다르다는 것은, 영상신호의 종류마다 표본화 정리를 만족하는 최대주파수 역시 다르다는 것을 의미한다.
앞서 살펴본 종래의 신호변환장치에 마련된 LPF(10)는 고정된 필터링특성(즉, 고정된 컷-오프 주파수)을 가진다. 즉, 영상신호의 종류와 상관없이, LPF(10)는 입력되는 영상신호를 고정된 최대주파수로 제한하여 출력하게 된다.
이로 인해, 샘플링주파수가 낮은 영상신호의 경우에는, 최대주파수가 샘플링주파수의 절반을 초과하게 되어, 샘플링과정에서 에일리어싱 왜곡이 발생하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 통해, 샘플링과정에서 에일리어싱 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있는 신호변환장치 및 그의 필터링방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 신호변환장치는, 입력영상신호를 각기 다른 컷-오프 주파수로 필터링하는 적응형 LPF(Low Pass Filter); 상기 적응형 LPF에서 출력되는 영상신호를 샘플링하여 디지털 영상신호로 변환시키는 ADC(Analog to Digital Converter); 상기 입력영상신호의 종류를 판별하는 판별부; 및 상기 판별부에서 판별된 상기 입력영상신호의 종류에 기초하여, 상기 적응형 LPF의 상기 컷-오프 주파수를 변환시키는 변환부;를 포함한다.
그리고, 상기 입력영상신호는, 콤포지트 영상신호, 슈퍼비디오 영상신호, 콤포넌트 영상신호, WVGA 영상신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 판별부는, 상기 입력영상신호에 컬러버스트신호가 포함된 경우, 상기 입력영상신호를 상기 콤포지트 영상신호로 판별하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 콤포넌트 영상신호는, 480i 영상신호, 480p 영상신호, 720p 영상신호, 및 1080i 영상신호 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 판별부는, 상기 입력영상신호에 포함된 동기신호의 개수를 통해, 상기 콤포넌트 영상신호의 종류를 판별할 수 있다.
또한, 상기 변환부는, 상기 적응형 LPF에 마련된 가변저항 및 가변커패시터 중 적어도 하나를 조정함으로서, 상기 적응형 LPF의 상기 컷오프 주파수를 변환시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른, 필터링방법은, a) 입력영상신호의 종류를 판별하는 단계; b) 판별된 상기 입력영상신호의 종류에 기초하여, 컷-오프 주파수를 조정하는 단계; 및 c) 조정된 상기 컷-오프 주파수로 상기 입력영상신호를 필터링하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 입력영상신호는, 콤포지트 영상신호, 슈퍼비디오 영상신호, 콤포넌트 영상신호, WVGA 영상신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 a) 단계는, 상기 입력영상신호에 컬러버스트신호가 포함된 경우, 상기 입력영상신호를 상기 콤포지트 영상신호로 판별하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 콤포넌트 영상신호는, 480i 영상신호, 480p 영상신호, 720p 영상신호, 및 1080i 영상신호 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 a) 단계는, 상기 입력영상신호에 포함된 동기신호의 개수를 통해, 상기 콤포넌트 영상신호의 종류를 판별할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는 신호변환장치의 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 신호변환장치는 AGC(110), 적응형 LPF(120), ADC(130), 영상신호 판별부(140), 및 필터링특성 변환부(150)를 구비한다.
AGC(Auto Gain Controller : 자동이득제어장치)(110)는 입력되는 아날로그 영상신호의 진폭을 일정하게 유지시켜 출력한다.
적응형 LPF(Adaptive LPF)(120)는 AGC(110)에서 진폭조정된 아날로그 영상신호에 대해 필터링을 수행한다. 구체적으로, 적응형 LPF(120)는 입력되는 아날로그 영상신호의 주파수성분들 중 컷-오프 주파수를 초과하는 고주파성분은 차단하고, 컷-오프 주파수 이하의 저주파성분은 통과시킨다.
적응형 LPF(120)의 필터링특성을 나타내는 지표인 컷-오프 주파수는 고정되어 있는 것이 아니며 변환가능하다. 이때, 적응형 LPF(120)의 컷-오프 주파수는 후술할 필터링특성 변환부(150)에 의해 조정된다.
적응형 LPF(120)는 저항과 커패시터로 구현할 수 있다. 이때, 저항과 커패시터 중 어느 하나를 가변소자로 구현하거나, 모두를 가변소자로 구현할 수 있다.
ADC(Analog to Digital Converter)(130)는 적응형 LPF(120)에서 필터링된 아날로그 영상신호를 입력되는 샘플링주파수에 따라 샘플링하여 디지털 영상신호로 변환시킨다.
영상신호 판별부(140)는 신호변환장치에 입력되는 아날로그 영상신호의 종류를 판별한다.
신호변환장치에는 여러 종류의 영상신호가 입력될 수 있는데, 입력가능한 영상신호에는 콤포지트 영상신호, 슈퍼비디오 영상신호, 콤포넌트 영상신호, WVGA 영상신호 등이 있다. 콤포넌트 영상신호는 해상도에 따라, 480i, 480p, 720p, 1080i 콤포넌트 영상신호 등으로 구분된다. 콤포지트 영상신호와 슈퍼비디오 영상신호의 해상도는 480i 콤포넌트 영상신호의 해상도와 같다. 다만, 콤포지트 영상신호는 컬러버스트 신호를 포함하고 있다는 점에서, 슈퍼비디오 영상신호, 480i 콤포넌트 영상신호와 구분된다. WVGA 영상신호는 1080i 콤포넌트 영상신호 보다 높은 해상도를 가진다.
이와같이, 영상신호들은 각기 다른 해상도를 가진다. 해상도가 다르다 함은, 영상의 수평라인과 수직라인의 개수가 다름을 의미하고, 이는 곧 영상신호에 포함된 수평동기신호와 수직동기신호의 개수가 다름으로 귀결된다. 따라서, 영상신호 판별부(140)는 신호변환장치에 입력되는 아날로그 영상신호의 수평동기신호와 수직동기신호의 개수를 검출하고, 검출결과에 기초하여 입력된 영상신호의 종류를 판별한다.
즉, 영상신호 판별부(140)는 검출되는 수평/수직동기신호의 개수에 따라, i) WVGA 영상신호, ii) 1080i 콤포넌트 영상신호, iii) 720p 콤포넌트 영상신호, iv) 480p 콤포넌트 영상신호, v) 480i 콤포넌트 영상신호/슈퍼비디오 영상신호/콤포지트 영상신호로 분류할 수 있다.
480i 콤포넌트 영상신호/슈퍼비디오 영상신호/콤포지트 영상신호는 동일한 해상도를 가지는데, 콤포지트 영상신호의 경우는 컬러버스트 신호를 포함하고 있다. 따라서, 영상신호 판별부(140)는 신호변환장치에 입력되는 아날로그 영상신호에 컬러버스트 신호가 포함되었는지 여부를 검출하고, 컬러버스트 신호가 검출되면 입력된 영상신호를 콤포지트 영상신호로 판별하게 된다. 한편, 슈퍼비디오 영상신호와 480i 콤포넌트 영상신호는 신호변환과정에서 동일하게 취급되어도 무방하기 때문에, 양자를 구별할 실익은 없다.
필터링특성 변환부(150)는 영상신호 판별부(140)의 판별결과에 따라, 적응형 LPF(120)의 필터링특성인 컷-오프 주파수를 변환시킨다.
영상신호의 종류에 따라 요구되는 컷-오프 주파수는 각기 다르다. 요구되는 컷-오프 주파수는 1) WVGA 영상신호, 2) 1080i 콤포넌트 영상신호, 3) 720p 콤포넌트 영상신호, 4) 480p 콤포넌트 영상신호, 5) 480i 콤포넌트 영상신호/슈퍼비디오 영상신호 6) 콤포지트 영상신호의 순서에 따라 높다. 즉, WVGA 영상신호가 가장 높은 컷-오프 주파수로 필터링되어야 하며, 콤포지트 영상신호가 가장 낮은 컷-오프 주파수로 필터링되어야 한다.
필터링특성 변환부(150)는 영상신호의 종류에 따라 적응형 LPF(120)의 컷-오프 주파수를 적절히 변환한다. 이때, 필터링특성 변환부(150)는 적응형 LPF(120)에 마련된 가변저항의 저항값이나 가변커패시터의 정전용량을 조정함으로서, 적응형 LPF(120)의 컷-오프 주파수를 변환하는 것이 가능하다.
이하에서는, 도 2에 도시된 신호변환장치가 입력되는 아날로그 영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는 과정에 대해, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력영상신호의 종류에 따라 각기 다른 필터링을 수행하는 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 신호변환장치에 영상신호가 입력되면, 먼저 영상신호 판별부(140)는 입력된 영상신호의 종류를 판별한다(S210).
구체적으로, 영상신호 판별부(140)는 입력된 영상신호에 컬러버스트 신호가 포함된 경우 이를 콤포지트 영상신호로 판별한다. 그리고, 영상신호 판별부(140)는 입력된 영상신호에 포함된 수평동기신호와 수직동기신호의 개수를 검출하여, 입력된 영상신호를 i) WVGA 영상신호, ii) 1080i 콤포넌트 영상신호, iii) 720p 콤포넌트 영상신호, iv) 480p 콤포넌트 영상신호, v) 480i 콤포넌트 영상신호/슈퍼비디오 영상신호 중 어느 하나로 판별한다.
필터링특성 변환부(150)는 S210단계에서의 판별결과에 기초하여, 적응형 LPF(120)의 필터링특성인 컷-오프 주파수를 결정한다(S220). 결정되는 컷-오프 주파수는 1) WVGA 영상신호, 2) 1080i 콤포넌트 영상신호, 3) 720p 콤포넌트 영상신호, 4) 480p 콤포넌트 영상신호, 5) 480i 콤포넌트 영상신호/슈퍼비디오 영상신호 6) 콤포지트 영상신호의 순서로 높다.
그리고, 필터링특성 변환부(150)는 적응형 LPF(120)의 컷-오프 주파수를 S220단계에서 결정된 컷-오프 주파수로 변환한다(S230). 구체적으로, 필터링특성 변환부(150)는 적응형 LPF(120)에 마련된 가변저항의 저항값이나 가변커패시터의 정전용량을 조정함으로서, 적응형 LPF(120)의 컷-오프 주파수를 변환한다.
이후에, AGC(110)에서 진폭조정된 아날로그 영상신호는 적응형 LPF(Adaptive LPF)(120)에서 변환된 컷-오프 주파수에 따라 필터링된다(S240). 그리고, 필터링된 영상신호는 ADC(130)에서 샘플링주파수에 따라 샘플링되어 디지털 영상신호로 변환된다(S250).
S240단계에서는 영상신호의 종류에 따라 각기 다른 컷-오프 주파수로 필터링이 이루진다. 따라서, 어떠한 종류의 영상신호라도 최대주파수는 샘플링주파수의 절반 이하로 조정되기 때문에, S250단계에서의 샘플링시 에일리어싱 왜곡이 발생하지 않게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 신호변환장치에 입력되는 영상신호는 샘플링되기 전에, 그 영상신호의 종류에 따라 각기 다르게 필터링된다. 따라서, 입력되는 영상신호가 어떠한 것이라도 그 최대주파는 샘플링주파수의 절반 이하로 조정될 수 있기 때문에, 샘플링시 에일리어싱 왜곡의 발생을 방지할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (9)

  1. 입력영상신호를 각기 다른 컷-오프 주파수로 필터링하는 적응형 LPF(Low Pass Filter);
    상기 적응형 LPF에서 출력되는 영상신호를 샘플링하여 디지털 영상신호로 변환시키는 ADC(Analog to Digital Converter);
    상기 입력영상신호의 종류를 판별하는 판별부; 및
    상기 판별부에서 판별된 상기 입력영상신호의 종류에 기초하여, 상기 적응형 LPF의 상기 컷-오프 주파수를 변환시키는 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호변환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입력영상신호는,
    콤포지트 영상신호, 슈퍼비디오 영상신호, 콤포넌트 영상신호, WVGA 영상신호 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호변환장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 판별부는,
    상기 입력영상신호에 컬러버스트신호가 포함된 경우, 상기 입력영상신호를 상기 콤포지트 영상신호로 판별하는 것을 특징으로 하는 신호변환장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 콤포넌트 영상신호는, 480i 영상신호, 480p 영상신호, 720p 영상신호, 및 1080i 영상신호 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 판별부는, 상기 입력영상신호에 포함된 동기신호의 개수를 통해, 상기 콤포넌트 영상신호의 종류를 판별하는 것을 특징으로 하는 신호변환장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 변환부는,
    상기 적응형 LPF에 마련된 가변저항 및 가변커패시터 중 적어도 하나를 조정함으로서, 상기 적응형 LPF의 상기 컷오프 주파수를 변환시키는 것을 특징으로 하는 신호변환장치.
  6. a) 입력영상신호의 종류를 판별하는 단계;
    b) 판별된 상기 입력영상신호의 종류에 기초하여, 컷-오프 주파수를 조정하는 단계; 및
    c) 조정된 상기 컷-오프 주파수로 상기 입력영상신호를 필터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 입력영상신호는,
    콤포지트 영상신호, 슈퍼비디오 영상신호, 콤포넌트 영상신호, WVGA 영상신호 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    상기 입력영상신호에 컬러버스트신호가 포함된 경우, 상기 입력영상신호를 상기 콤포지트 영상신호로 판별하는 것을 특징으로 하는 필터링방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 콤포넌트 영상신호는, 480i 영상신호, 480p 영상신호, 720p 영상신호, 및 1080i 영상신호 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 a) 단계는, 상기 입력영상신호에 포함된 동기신호의 개수를 통해, 상기 콤포넌트 영상신호의 종류를 판별하는 것을 특징으로 하는 필터링방법.
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