KR20060012328A - 휘도 및 컬러 분리 - Google Patents

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KR20060012328A
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클라우스 엔. 코르데스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

휘도 신호(Y)의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스(C) 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)로부터 휘도 신호(Y) 및 2개의 컬러 신호들(U, V)를 추출하기 위한 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700)이 개시된다. 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700)은 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)로부터 도출되는 제1(F1), 제2(F2), 및 제3(F3) 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀(x)의 출력 휘도값(Y(x, n)), 특정 출력 픽셀(x)의 제1 컬러 값(U(x, n)), 및 특정 출력 픽셀(x)의 제2 컬러 값(V(x, n))을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 한 값을 계산하도록 배열되는데, 여기서 제1(F1), 제2(F2), 및 제3(F3) 샘플은 상호 다른 서브 캐리어 위상들을 갖는다.
휘도 신호, 크로미넌스 신호, 복합 컬러 텔레비젼 신호, 출력 픽셀, 샘플

Description

휘도 및 컬러 분리{Luminance and color separation}
본 발명은 휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들을 추출하는 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛에 관한 것이다.
본 발명은 영상 처리 장치에 관한 것으로서, 상기 영상 처리 장치는:
-휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호를 수신하는 수신 수단; 및,
- 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 상기 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들을 추출하는 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛을 포함한다.
본 발명은 또한 휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들을 추출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들을 추출하기 위한 명령들을 포함하는 컴 퓨터 장치에 의해 로딩되는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로서, 상기 컴퓨터 장치는 영상 처리 수단 및 메모리를 포함한다.
많은 시장들에서 손쉽게 입수가능한 HDTV 세트들로 인해, 디지털 텔레비젼은 급속하게 대중화되어 가고 있다. 그러나, 아날로그 텔레비젼은 예측가능한 장래 동안 가장 중요한 텔레비젼 표준으로 유지될 것으로 예상된다. 상당히 높은 해상도들을 나타내는 점점 대형화되고 있는 텔레비젼의 출현으로 인해, 디코딩된 아날로그 텔레비젼 신호의 지속적인 품질 개선이 바람직하다.
아날로그 텔레비젼에 존재하는 많은 아티팩트들은 복합 컬러 비디오 신호들에서 휘도 및 크로미넌스의 불완전한 분리에 의해 초래된다. 휘도의 고-주파수 부분, 즉 도1에 도시된 바와 같은 그레이-값(Y) 스펙트럼에서 크로미넌스 성분(C)을 서브-캐리어로 변조함으로써 이 크로미넌스 성분(C)이 전송됨으로, 상기 분리가 필요로 된다. 두 가지 성분들이 동일한 주파수 공간을 공유하기 때문에, 수신기 측에서 이들의 분리는 불완전할 수 있고 종종 교차-컬러(cross-color) 및 교차-휘도로서 알려진 아티팩트들을 발생시킨다.
제1 유형의 저비용의 PAL 및 NTSC 디코더들은 Y/C 분리를 위하여 수평 대역-통과/노취 필터들(horizontal band pass/notch filters)을 사용한다. 케이. 잭(K. Jack)이 Eagle Rock: LLH Technical Publishing, 2001. ISBN 1-878707-56-6에 발표한 "알기 쉽게 설명된 비디오:디지털 엔지니어를 위한 핸드북 제 3 판(Video demystified:a handbook for the digital engineer 3rd edition)"의 페이지 428- 433을 참조하라. 여기서, 휘도 경로내의 노취 필터는 대부분의 크로미넌스를 억제하지만, 고 주파수 휘도를 또한 감쇠시킨다. 유사하게, 크로미넌스 경로에서 대역-통과 필터는 크로미넌스를 통과시키지만, 또한 고주파수 휘도를 통과시킨다. 그러므로, 이들 디코더들은 수형 휘도 해상도의 손실 및 강한 교차-휘도 및 교차-컬러 아티팩트들을 겪는다.
제2 유형, 즉 더욱 진일보한 디코더들은 소위 콤-필터들을 사용함으로써 Y/C 분리를 개선시키고자 하는 것이다. 예를 들어, D.Teichner가 IEEE Transactions in Consumer Electronics, Vol. 34(1988), No. 1, pp. 205-227에 발표한 논문 "PAL TV 신호들에 대한 3차원 사전 및 사후 필터링(Three-dimensional pre- and post-filtering for PAL TV signals)"을 참조하라. 이 유형의 디코더들은 어떤 수직으로 또는 일시적으로 인접한 샘플들의 대향 서브-캐리어 위상을 사용하여 크로미넌스로부터 휘도를 분리한다. 이 기본 원리는 임의의 위상(Φ)에서 인코딩되는 복합 PAL 샘플(F1),
Figure 112005074488639-PCT00001
및 동일한 휘도 및 크로미넌스 값들로부터 인코딩되는 것으로 추정되는, 180°+Φ에서 인코딩되는 제2 샘플(F2),
Figure 112005074488639-PCT00002
을 취함으로써 설명될 수 있다.
현재, F1 및 F2의 가산 후 2로 나누면 분리된 휘도 Y를 발생시키는 반면에, 감산한 후 2로 나누면 변조된 크로미넌스 Usin(Φ)+Vcos(Φ)를 산출한다. 이는 F1 및 F2가 실제로 높게 상관된 YUV 값들로부터 인코딩되는 경우 완전한 Y/C 분리가 가능하다는 것을 의미한다.
현재의 최신 기술인 콤 필터들은 최고 검출된 상관이 방향을 따라서 필터링함으로써 각종 공간적 및 시간적 콤 필터들을 적응적으로 결합시킨다. C.Hentschel가 Stuttgart:Teubner, 1998. ISBN 3-519-06250-X에 발표한 "Video-Signalverarbitung"의 페이지 115-118을 참조하라(또한 도2 참조). 그러나, 특히 수직으로 디테일되며 및/또는 이동하는 에어리어들에서, 이용가능한 콤-필터링 방향들은 종종, 필요로 되는 대향 서브-캐리어 위상으로 인해 지나치게 제한된다. 이와 같이, 현대의 3D 콤-필터들은 누화(cross talk) 아티팩터들 및 해상도 손실을 겪는다.
본 발명의 목적은 개선된 휘도 및 컬러 분리를 서두에 서술된 종류의 필터 유닛을 제공한다.
본 발명의 이 목적은 필터 유닛이 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 도출되는 제1, 제2 및 제3 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 특정 출력 픽셀의 제1 컬러 값 및 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 하나의 값을 계산하도록 배열됨으로써 성취되는데, 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는다. Y/C 분리를 위하여 높게 상관된 샘플들을 선택할 수 있는 확률을 증가시키기 위하여, 가능한 샘플들의 세트는 종래 기술의 필터들과 비교하여 확장된다. 이 확장은 또한 현재 샘플에 대한 비대향 서브-캐리어 관계를 지닌 샘플들을 고려함으로써 성취된다. 후보들의 세트에서 이들 샘플들을 포함함으로써, 디코딩 품질, 즉 휘도 및 컬러 분리 품질은 증가된다.
본 발명을 따른 필터 유닛의 작동은 수신된 입력 샘플(F1)이 3개의 미지의 샘플들, 즉 휘도값(Y), 제1 컬러 값(U) 및 제2 컬러 값(V)과 하나의 알려진 값, 즉 국부적으로 발생된 서브-캐리어 위상(α)을 발생시킨다는 점에 기초한다. 기본적인 대수학은, 3개의 선형 식들이 제공되면, 이들 3개의 미지의 변수들이 해결된다는 것을 보여준다. 그러므로, 적어도 3개의 입력 샘플들은 3개의 미지의 변수들을 계산하는데 필요로 된다.
본 발명을 따른 필터 유닛의 실시예는 복합 컬러 텔레비젼 신호의 3개의 부분들로부터 제1, 제2 및 제3 샘플을 획득하는 샘플 획득 유닛을 포함하는데, 상기 3개의 부분들은 3개의 연속적인 영상들에 대응하며, 상기 샘플 획득 유닛은 3개의 연속적인 영상들의 부분들 간의 모션을 표시하는 모션 벡터들을 계산하는 모션 추정기에 의해 제어된다. 본 발명을 따른 이 실시예의 장점은 국부적으로 추정된 모션 궤도를 따라서 위치되는 3개의 샘플들이 선택될 수 있다는 것이다. 그러므로, 모션의 경우에 조차도, 상대적으로 양호한 휘도 및 컬러 분리가 성취된다. 모션 추정은 복합 컬러 텔레비젼 신호에 기초하여 수행될 수 있다. 초기 휘도 및 컬러 분리는 예를 들어 수평 대역통과/노취 필터에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 다음에, 초기 휘도 및 컬러 분리의 출력은 모션 추정을 위하여 적용된다.
본 발명을 따른 필터 유닛의 또 다른 실시예는 복합 컬러 텔레비젼 신호의 3개의 부분들로부터 제1, 제2 및 제3 샘플을 획득하는 샘플 획득 유닛을 포함하는데, 상기 3개의 부분들은 단일 영상들에 대응하며, 상기 샘플 획득 유닛은 단일 영상에서 에지 오리엔테이션(edge orientation)을 추정함으로써 제어된다. 본 발명을 따른 이 실시예의 장점은 국부적으로 추정된 에지를 따라서 위치되는 3개의 샘플들이 선택될 수 있다는 것이다. 이들 3개의 샘플들이 상관되는 확률은 상대적으로 높다. 또한, 대각선, 즉 영상의 픽셀 매트릭스에 대한 어떤 임의각(arbitrary angle)인 에지들이 검출되고 본 발명을 따른 필터 유닛에 유용하다. 종래 기술의 필터 유닛들에서, 인가된 샘플들의 상대 위치들은 엄격하다. 다른 말로서, 종래 기술의 필터들에서 샘플들의 선택은 제한된다.
본 발명을 다른 필터 유닛의 실시예는:
-2개의 컬러 신호들 중 제1 신호를 필터링하는 제1 저역통과 필터;
- 2개의 컬러 신호들 중 제2 컬러를 필터링하는 제2 저역 통과 필터;
-상기 제1 저역 통과 필터 및 상기 제2 저역 통과 필터에 접속되어 상기 2개의 컬러 신호들 중 필터링된 제1 신호 상기 2개의 컬러 신호들 중 상기 필터링된 제2 신호를 재변조하는 변조기; 및
- 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 상기 변조기의 출력을 감산하는 감산 유닛을 포함한다.
제1 및 제2 저역통과 필터는 PAL 또는 NTSC 인코더들에서 적용되는 저역 통과 필터들에 정합하는 특성을 갖는 것이 바람직한데, 예를 들어 1.3MHz 및 변조기는 PAL 또는 NTSC 인코더들에서 적용되는 서브-캐리어로 변조하도록 배열된다. 본 발명을 따른 이 실시예의 장점은 더욱 개선된 Y/C 분리를 성취한다는 것이다.
본 발명을 따른 필터 유닛의 실시예는 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 추출된 샘플들의 보간에 기초하여 제1, 제2 및 제3 샘플을 계산하는 공간 상향-변환 유닛을 포함한다. 공간 상향-변환 유닛에 의해, 샘플들의 세트는 더욱 증가되어, 상대적으로 양호하게 상관되는 3배의 샘플들을 선택할 수 있는 훨씬 높은 확률을 발생시킨다.
본 발명의 또 다른 목적은 개선된 휘도 및 컬러 분리를 서두에 언급된 종류의 영상 처리 장치에 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적은 필터 유닛이 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 도출되는 제1, 제2 및 제3 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 특정 출력 픽셀의 제1 컬러 값 및 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 하나의 값을 계산하도록 배열됨으로써 성취되는데, 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는다. 선택적으로, 상기 영상 처리 장치는 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들로 표시되는 영상들을 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함한다. 이 영상 처리 장치는 TV일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 휘도 및 컬러 분리시키는 서두에 언급된 종류의 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 도출되는 제1, 제2 및 제3 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 특정 출력 픽셀의 제1 컬러 값 및 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 한 값을 계산함으로써 성취되는데, 여기서 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는다.
본 발명의 또 다른 목적은 개선된 휘도 및 컬러 분리시키는 서두에 언급된 종류의 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적은 컴퓨터 프로그램 제품이 로딩된 후, 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 도출되는 제1, 제2 및 제3 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 특정 출력 픽셀의 제1 컬러 값 및 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 한 값을 계산하도록 하는 성능을 상기 처리 수단에 제공함으로써 성취되는데, 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는다.
필터 유닛의 수정들 및 이들의 변형들은 서술된 방법의 수정들 및 변형들에 대응할 수 있다.
본 발명을 따른 영상 처리 장치, 이 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 필터 유닛의 이들 및 그외 다른 양상들은 이하의 설명과 첨부한 도면과 관련한 구현방식들 및 실시예들과 관련하여 명백하고 이해할 수 있을 것이다.
도1은 복합 PAL 비디오 신호의 스펙트럼을 개략적으로 도시한 도면.
도2는 연속적인 필드들을 위한 인접 비디오 라인들에서 샘플들의 서브-캐리어 위상들을 개략적으로 도시한 도면.
도3a는 본 발명을 따른 필터 유닛을 개략적으로 도시한 도면.
도3b는 도3A의 필터 유닛의 휘도 경로의 세부사항을 개략적으로 도시한 도면.
도3c는 도3a의 필터 유닛의 제1 컬러 경로의 세부사항을 개략적으로 도시한 도면.
도3d는 도3a의 필터 유닛의 제2 컬러 경로의 세부사항을 개략적으로 도시한 도면.
도3e는 도3a의 필터 유닛의 정상 경로의 세부사항을 개략적으로 도시한 도면.
도4a 및 도4b는 모션 추정기에 의해 제어되는 샘플 획득 유닛을 포함하는 본 발명을 다른 필터 유닛을 개략적으로 도시한 도면.
도5a 및 도5b는 에지 검출 유닛에 의해 제어되는 샘플 획득 유닛을 포함하는 본 발명을 따른 필터 유닛을 개략적으로 도시한 도면.
도6은 재변조 유닛을 포함하는 본 발명을 따른 필터 유닛을 개략적으로 도시한 도면.
도7은 본 발명을 따른 필터 유닛 및 상향 변환 유닛을 개략적으로 도시한 도면.
도8은 본 발명을 따른 영상 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면.
전체 도면에 걸쳐서 유사한 부품들에는 동일한 참조 번호들이 표시된다.
도1은 복합 PAL 비디오 신호의 스펙트럼을 개략적으로 도시한 것이다. Y/C 분리에 수반된 문제들을 파악하기 위하여, ITU-R BT. 470에 서술된 PAL, NTSC 및 SECAM 표준들과 같은 아날로그 컬러 텔레비젼 신호들의 전송을 위한 표준들을 이해하여야 한다. 이들 표준들을 위하여, 기존 흑백 텔레비젼들과의 역방향 호환성의 요건은 크로미넌스(C)의 전송이 그레이-스케일들(Y)에 이용가능한 대역 내에서 발생되어야 한다는 것을 나타낸다.
PAL의 경우에, 크로미넌스 성분들(U 및 V)은 4.43MHz의 서브-캐리어 주파수로 직교 변조된 진폭이다. 복합 PAL 비디오 신호의 이 결과의 1차원 스펙트럼은 도1에 도시된다. 게다가, V-성분, 소위 V-스위치의 부호는 하나 거른 라인 마다 반전되어 위상 에러들의 영향을 감소시킨다. 수학적으로 상술된 바는 식(3)으로 표현되는데, 여기서
Figure 112005074488639-PCT00003
는 소정 필드(n)에서 픽셀 위치를 표시하며 FSC는 서비스 캐리어 주파수 및 F는 최종 복합 PAL 신호를 표시한다.
Figure 112005074488639-PCT00004
NTSC의 경우에, 다소 상이하게 규정된 크로미넌스 성분들(I 및 Q)은 3.58MHz의 서브-캐리어 주파수로 직교 변조된 진폭이다. 교호적인 부호가 크로미넌스 성분에 전혀 가해지지 않기 때문에, 디코딩된 화상의 에러있는 색조를 발생시킬 수 있는 위상 에러들에 대한 감도를 증가시킨다. 1차원 스펙트럼은 현재 이용가능한 비 디오 대역폭이 대략 4.2MHz로 제한된다는 것을 제외하면 PAL의 스펙트럼과 유사하다. 식 4는 NTSC 인코딩을 수학적으로 규정한다.
Figure 112005074488639-PCT00005
이 명세의 나머지 부분은 PAL 복합 컬러 비디오 신호들의 Y/C 분리에 대해서 논의한다. 그러나, NTSC 신호들의 Y/C 분리는 동일한 V-스위치들을 갖는 PAL 신호들의 서술된 분리와 거의 동일하다. 우선, 종래 기술의 Y/C 분리 필터들에 대해서 간략한 설명이 제공된다.
텔레비젼 수상기에서, Y 및 C의 필요로 되는 분리는 2가지 성분들이 동일한 주파수 공간을 공유할 때에만 불완전하게 될 수 있다. PAL 및 NTSC 복합 비디오 신호들을 위한 초창기 디코더들은 복합 신호로부터 휘도 및 크로미넌스를 분리시키기 위하여 2개의 간단한 1차원 수평 필터들을 사용하였다. 이들 필터들을 소위 노취(notch) 및 대역-통과 필터들이라 칭한다.
휘도 경로에서, 노취 필터는 서브-캐리어 주파수 근처의 주파수들을 억제하여 수평 크로미넌스 성분들을 제거한다. 노취 필터의 작은 저지 대역(stop band)으로 인해, 수평 상관된 트랜지션들(transitions) 상에서 발생될 때 고주파수 크로미넌스 성분들은 불충분하게 감쇠될 것이다. 이는 크로미넌스로부터 휘도까지 누화를 발생시켜 소위 교차-휘도 아티팩트들을 발생시킨다. 게다가, 휘도 해상도는 상당히 감소되는데, 그 이유는 노취 필터가 저지-대역에서 임의의 휘도 성분들을 억제하기 때문이다.
크로미넌스 경로에서, 대역 통과 필터는 복합 신호로부터 고주파수 성분들을 분리시킨다. 대역 통과 필터의 대역 통과 대역은 주로 크로미넌스 정보를 포함하지만, 고주파수 휘도가 또한 제공된다. 또다시, 누화는 고주파수 휘도가 크로미넌스로서 디코딩될 때 발새되어 소위 교차 컬러 아티팩트들을 발생시킨다.
대역-통과 및 노취 필터들은 수평 인접 샘플들의 휘도 및 크로미넌스 값들이 동일한 경우 완전한 Y/C 분리를 성취할 수 있는데, 여기서 주파수 스펙트럼이 서브-캐리어 주파수에서 DC 휘도 성분 및 크로미넌스 성분으로 이루어지기 때문이다. 그러나, 수평축을 따른 상관이 불충분하면, 주파수 스펙트럼은 고주파수 휘도 및/또는 크로미넌스 성분들을 포함한다. 수평 분리는 현재 불완전하고 디코딩된 신호에서 누화 아티팩트들을 발생시킨다.
수평으로 인접한 샘플들이 불충분하게 상관되는 에어리어들에서, Y/C 분리를 위한 부가적인 방법들이 바람직하다. 이 목적을 위하여, 소위 콤-필터들은 수직 또는 시간축을 따라서 휘도 및 크로미넌스를 분리시키는데 사용될 수 있다. 이들의 기반 원리들은 원하는 주파수 성분들을 통과시키고 원치않는 주파수 성분들을 억제하는 표준 디코더의 기반 원리와 유사하다.
그러나, 휘도 및 크로미넌스는 현재 fh의 고조파들, 즉 라인 주파수 및 fv, 즉 화상 주파수로 변조된다. PAL 및 NTSC의 선택된 서브-캐리어 주파수들과 함께, 이는 인터리빙되고 중첩되지 않은 휘도 및 크로미넌스 주파수 성분들을 충분한 상관이 존재하는 방향에서 발생시킨다. 예를 들어, 화상의 비이동 에어리어들에서, 샘플들은 시간축을 따라서 매우 높게 상관되고, 이로 인해, 휘도 및 크로미넌스 성분들은 이 축을 따라서 상호배치되고 중첩하지 않게 된다. 그러므로, 특정 방향에서 콤-형상의 진폭 응답을 지닌 필터는 휘도 및 크로미넌스를 분리하도록 사용될 수 있다.
전형적인 콤-필터 구현방식은 대향하는 상대 위상들을 갖는, 즉 휘도 및 크로미넌스를 분리하기 위하여 180°의 위상차를 갖는 2개의 샘플들을 사용한다. 식 1 및 2를 참조하라.
그러나, 완전한 분리는 2개의 복합 샘플들이 동일한 Y, U 및 V 값들로 인코딩되는 경우에만 가능하다. 단지 이 경우에만, 휘도 및 크로미넌스 주파수 성분의 위치들은 콤-필터의 위치들에 대응한다. 그러므로, 디코딩 에러들을 방지하기 위한 충분한 상관은 콤-필터링 방향을 따라서 필요로 된다. 이는 충분한 상관이 수평축을 따라서 필요로 되는 수평 대역-통과/노취 필터들과 유사하다.
표준 콤-필터의 고유한 결점은 필요로 되는 위상 관계에 부합하고 공간적으로 및/또는 시간적으로 인접한 저밀도의 샘플들이다. 이 제한된 세트의 샘플들로 인해, 이웃하는 샘플들 어느 것도 현재 샘플에 대해서 충분한 상관을 나타내지 않는 상황들이 발생됨으로써, 디코딩된 비디오에서 아티팩트들을 야기시킨다.
도2는 연속적인 필드들(1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 및4A)에 대한 인접 비디오 라인들(313, 314, 2, 315 및 3)에서 샘플들(202, 204, 208, 210, 214 및 216)의 서브-캐리어 위상들을 개략적으로 도시한 것이다. 여기서, 화살표는 서브-캐리어 위사과 동일한데, 예를 들어 위를 가리키는 것은 0°를 표시하고 우측은 90° 를 표 시한다. 이외에도, 샘플들(206, 212 및 218)의 쌍들은 표준 콤-필터들을 위하여 사용되는 것을 도시한다.
- 샘플들(202 및 204)의 쌍(206)은 라인 콤-필터에 대응하고;
- 샘플들(208 및 210)의 쌍은 프레임 콤-필터에 대응하고;
- 샘플들(214 및 216)의 쌍은 필드 콤-필터에 대응한다.
도3a는 본 발명을 따른 필터 유닛(300)을 개략적으로 도시한 것이다. 특히 도3a는 PAL 디코더를 개략적으로 도시한 것이다. 필터 유닛(300)에는 휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)가 제공된다. 필터 유닛(300)의 출력은 휘도 신호(Y), 제1 컬러 신호(U) 및 제2 컬러 신호(V)를 포함한다. 필터 유닛(300)은:
- 수신된 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)로부터 제1(F1), 제2(F2) 및 제3(F3) 샘플을 획득하여 비디오 데이터를 인코딩하기 위하여 사용되는 서브-캐리어에 대응하는 3개의 샘플들 α,β, 및 γ를 재생시키도록 배열되는 샘플 획득 유닛(302);
- 제1 중간 신호(Yn)을 계산하기 위한 제1 처리 유닛(304). 도3b는 상기 제1 처리 유닛(304)을 개략적으로 도시함;
- 제2 중간 신호(Un)를 계산하기 위한 제2 처리 유닛(306). 도3c는 제2 처리 유닛(306)의 세부사항을 개략적으로 도시함;
- 제3 중간 신호(Vn)를 계산하기 위한 제3 처리 유닛(308). 도3d는 제3 처리 유닛(308)의 세부사항을 개략적으로 도시함;
- 제4 중간 신호(D)를 계산하기 위한 제4 처리 유닛(310). 도3e는 제4 처리 유닛(3108)의 세부사항을 개략적으로 도시함;
- 중간 신호들(Yn, Un, Vn 및 D)에 기초하여 휘도 신호(Y), 제1 컬러 신호(U) 및 제2 컬러 신호(V)를 계산하기 위한 분할 유닛(312)을 포함한다.
샘플 획득 유닛(302), 처리 유닛들(304-310) 및 분할 유닛(312)은 하나의 프로세서를 사용하여 구현될 수 있다. 통상적으로, 이들 기능들은 소프트웨어 프로그램 제품의 제어하에서 수행된다. 실행 동안, 통상적으로 소프트웨어 프로그램 제품은 RAM과 같은 메모리에 로딩되고 이로부터 실행된다. 이 프로그램은 ROM, 하드 디스크 또는 자기 및/또는 광 저장 장치와 같은 백그라운드 메모리로부터 로딩되거나, 인터넷과 같은 네트워크를 통해서 로딩될 수 있다. 선택적으로, 주문형 반도체는 서술된 기능을 제공한다. 상이한 처리 유닛들(304-310)에서 코사인 및 사인 계산 유닛들이 공유될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
필터 유닛(300)은 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)로부터 도출되는 제1(F1), 제2(F2) 및 제3(F3) 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 특정 출력 픽셀의 제1 컬러값 및 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 계산하도록 배열되는데, 여기서 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 상이한 서브-캐리어 위상들을 갖는다.
수신된 복합 샘플, F(
Figure 112005074488639-PCT00006
,n)은 3개의 미지의 변수들, 즉 Y, U 및 V와 하나의 알려진 값, 즉 국부적으로 재생된 서브-캐리어 위상(ωt)를 발생시킨다. 기본적인 대수학은 3개의 선형 식들이 제공되면, 이들 3개의 미지의 변수들을 풀을수 있다는 것을 나타낸다. 이는 Y, U 및 V 값들로부터 인코딩되는 3개의 복합 샘플들이 Y,U 및 V 성분들을 정확하게 분리시키는데 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 복합 샘플들이 동일하지 않은 Y, U 및 V 값들로부터 인코딩되는 상황에서, 완전한 분리가 가능하지 않고 디코딩된 값들에서 에러들이 발생될 것이다.
비대향 위상들로 샘플들의 디코딩을 더욱 상세하게 논의하기 위하여, 3개의 복합 샘플들의 V-스위치에 대한 2가지 상황이 고려되어야 한다.
- 모두 3개의 샘플들의 V-스위치는 동일하거나;
- 3개의 샘플들 중 한 샘플은 다른 샘플들에 대해서 동일하지 않은 V- 스위치를 갖는다.
그러므로, 동일한 V-스위치들로 샘플들의 디코딩 및 동일하지 않은 V-스위치들로 샘플들의 디코딩 간의 구별이 행해진다. 이하의 계산들은 PAL 신호들에 적용될 수 있지만, 동일한 원리들은 동일한 V-스위치들을 지닌 PAL 신호들에 대해서 NTSC에 적용된다. 이 때, 크로미넌스 성분들(I 및 Q)은 U 및 V 대신에 사용된다.
동일한 V-스위치들의 경우에, 식(5)에 도시된 바와 같은 동일한 Y, U 및 V 값들로부터 인코딩되는 3개의 복합 샘플들을 고려하자. 3개의 독립 식들을 얻기 위ㅎ여, 위상들은 동일하지 않게 되도록 선택되는데, 즉 α≠β≠γ 가 되도록 선택된다. 또한, 모든 V-성분들의 V-스위치는 양이 되도록 선택된다. 모든 음의 V-스위치들의 경우에, 디코딩된 V 성분의 부호의 반전을 제외하면, 이 상황은 동일하다.
Figure 112005074488639-PCT00007
Y,U 및 V 성분들에 대한 이들 3개의 선형 식들을 풀음으로써, 식들(6 및 7)에서 표현들이 얻어진다. 여기서, Y, U 및 V 성분들은 3개의 원래 복합 샘플들 및 이들의 대응하는 서브-캐리어 위상과 관련하여 표현된다.
Figure 112005074488639-PCT00008
Figure 112005074488639-PCT00009
유사한 계산은 동일하지 않은 V-스위치들을 지닌 샘플들에 대해서 수행될 수 있다. 2가지 상황들이 구별될 수 있다.
- 하나의 복합 샘플의 V-스위치는 양인 반면에, 나머지 샘플들은 음의 V-스위치를 가지거나,
- 하나의 복합 샘플의 V-스위치는 음인 반면에, 나머지 샘플들은 양의 V-스 위치를 갖는다.
제1 상황은 식(8)에 도시되는 반면에, 제2 상항은 커버되지 않는데, 그 이유는 디코딩된 V 성분의 부호 반전을 제외하면 동일하기 때문이다.
Figure 112005074488639-PCT00010
Y, U 및 V 성분들에 대한 이들 식들을 풀음으로써, 식(9 및 10)에 표시된 표현들이 구해질 수 있다.
Figure 112005074488639-PCT00011
Figure 112005074488639-PCT00012
도4a 및 도4b는 모션 추정기(402)에 의해 제어되는 샘플 획득 유닛(302)을 포함하는 본 발명을 따른 필터 유닛(400)을 개략적으로 도시한 것이다. 필터 유닛 (400)은 샘플 획득 유닛(302)을 포함하여 복합 컬러 텔레비젼 신호의 3개의 부분들로부터 제1, 제2 및 제3 샘플을 획득하는데, 3개의 부분들은 3개의 연속적인 영상들에 대응한다. 샘플 획득 유닛(302)은 3개의 연속적인 영상들의 부분들 간의 모션을 표시하는 모션 벡터들을 계산하기 위하여 모션 추정기(402)에 의해 제어된다. 도4a는 모션 추정기(402)에 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)가 제공되는 것을 도시한 것이다. 도4b에서, 대안적인 구현방식이 도시된다. 후자의 경우에, 모션 추정기(402)에는 초기 분리 필터(404)에 의해 수행되는 초기 Y/C 분리에 의해 얻어지는 휘도 신호가 제공된다. 이 초기 분리 필터(404)는 상술된 바와 같이 임의의 알려진 유형의 Y/C 분리 필터, 예를 들어 수평 대역 통과/노취 필터들(horizontal band-pass/notch filters) 또는 콤-필터(comb-filter)에 기초할 수 있다.
도5a 및 도5b는 에지 검출 유닛(502)에 의해 제어되는 샘플 획득 유닛(302)을 포함하는 본 발명을 따른 필터 유닛(500)을 개략적으로 도시한 것이다. 필터 유닛(500)은 샘플 획득 유닛(302)을 포함하여 복합 컬러 텔레비젼 신호의 3개의 부분들로부터 제1, 제2 및 제3 샘플을 획득하는데, 3개의 부분들은 3개의 연속적인 영상들에 대응한다. 샘플 획득 유닛은 단일 영상에서 에지들의 오리엔테이션을 검출하기 위한 에지 검출 유닛(502)에 의해 제어된다. 도5a는 에지 검출 유닛(502)에 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)가 제공되는 것을 나타낸다. 도5b에 대안적인 구현방식이 도시된다. 후자의 경우에, 에지 검출 유닛(502)에는 초기 분리 필터(504)에 의해 수행되는 초기 Y/C 분리에 의해 얻어지는 휘도 신호가 제공된다. 이 초기 분리 필터(504)는 상술된 바와 같이 임의의 알려진 유형의 Y/C 분리 필터, 예를 들어 수평 대역-통과/노취 필터들 또는 콤-필터에 기초할 수 있다.
도6은 본 발명을 따른 필터 유닛(600)을 개략적으로 도시한 것인데, 상기 필터 유닛은:
-2개의 컬러 신호들 중 제1 U 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터(602);
- 2개의 컬러 신호들 중 제2 V를 필터링하는 제2 저역 통과 필터(604);
- 상기 제1 저역 통과 필터(602) 및 상기 제2 저역 통과 필터(604)에 접속되어 상기 2개의 카러 신호들 중 필터링된 제1 ULPF신호 및 상기 2개의 컬러 신호들 중 필터링된 제2 VLPF 신호를 재변조하는 변조기(606); 및
- 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)로부터 변조기(606)의 출력을 감산하여 휘도 신호(Y)를 발생시키는 감산 유닛(608)을 포함한다.
제1 (602) 및 제2 저역 통과 필터(604)는 PAL 인코더들, 즉 1.3MHz에서 적용되는 저역 통과 필터들에 정합하는 특성들을 갖고 변조기(606)는 PAL 인코더들에서 적용되는 서브-캐리어로 변조하도록 배열된다. 본 발명을 따른 이 실시예에서, 2개의 필터링된 컬러 신호들(ULPF 및 VLPF)은 인코딩 전 원래 컬러 신호들에 존재하지 않는 주파수 성분들을 포함하지 않거나 거의 포함하지 않는다. 게다가, 휘도 신호는 또한 비디오 인코딩 유닛, 즉 PAL 인코더에 의해 인코딩 전 원래 휘도 신호와 더욱 양호하게 정합한다.
도7은 본 발명을 따른 필터 유닛(700) 및 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 추출되는 샘플들의 보간에 기초하여 제1, 제2 및 제3 샘플을 계산하도록 배열되는 상 향-변환 유닛(702)을 개략적으로 도시한 것이다. 보간에 의해, 더 많은 후보 샘플들 또는 디코딩 옵션들이 생성되는데, 이는 출력 컬러 및 휘도 신호들을 계산하는데 적용될 수 있다. 다른 말로서, 상대적으로 높은 상관을 갖는 샘플들이 존재할 확률이 더욱 증가된다.
도4,5,6 및 7과 관련하여 설명된 바와 같은 상이한 특징들이 결합될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 선택적으로, 샘플 획득 유닛(302)은 에지 검출 유닛(502) 및 모션 추정기(402) 둘 다에 의해 제어된다. 게다가, 에지 검출 유닛(502) 및 모션 추정기(402) 둘 다에 의해 제어되는 이와 같은 샘플 획득 유닛(302)을 포함하는 필터 유닛은 상향-변환 유닛(702) 및/또는 변조기(606) 및 감산 유닛(608)과 결합하는 저역-통과 필터들(602 및 604)을 포함할 수 있다.
도8은 본 발명을 따른 영상 처리 장치(800)를 개략적으로 도시한 것인데, 상기 영상 처리 장치는:
- 입력 영상들을 표시하는 신호를 수신하는 수신 수단(802),
- 도3a, 4, 5, 6 및 7중 어느 한 도면과 관련하여 서술된 바와 같은 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700); 및
- 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들로 표시되는 영상들을 디스플레이하는 디스플레이 장치(804)를 포함한다.
이 신호는 안테나 또는 케이블을 통해서 수신되는 방송 신호뿐만 아니라 VCR(비디오 카세트 레코더) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 저장 장치로부터의 신호일 수 있다. 이 신호는 입력 커넥터(810)에 제공된다. 영상 처리 장치 (800)는 예를 들어 TV일 수 있다. 대안적으로, 영상 처리 장치(804)는 선택적인 디스플레이 장치를 포함하는 것이 아니라 출력 영상들을 디스플레이 장치(804)를 포함하는 장치에 제공한다. 이 때, 영상 처리 장치(400)는 예를 들어 VCR 플레이어일 수 있다. 선택적으로, 영상 처리 장치(800)는 하드 디스크와 같은 저장 수단 또는 제거가능한 매체, 예를 들어 광 디스크들 상에 저장하기 위한 수단을 포함한다.
상술된 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 당업자가 첨부된 청구범위로부터 벗어남이 없이 대안적인 실시예들을 설계할 수 있도록 예시한 것이라는 점에 유의하여야 한다. 청구항들에서, 괄호안의 임의의 참조 부호들은 청구범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다. 단어 "포함하다comprising)"은 청구항에 목록화되지 않은 소자들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 소자 앞의 단수 표현은 이와 같은 소자들이 다수개 존재한다는 것을 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 별도의 소자들을 포함하는 하드웨어 및 적절하게 프로그램된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 여러 수단들을 열거하는 장치 청구항들에서, 이들 여러 수단들은 동일한 하드웨어 아이템에 의해 구현될 수 있다.

Claims (10)

  1. 휘도 신호(Y)의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스(C)를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS: composite color television signal)로부터 상기 휘도 신호(Y) 및 2개의 컬러 신호들(U,V)을 추출하는 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700)에 있어서,
    상기 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700)은 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)로부터 도출되는 제1(F1), 제2(F2) 및 제3(F3) 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀(
    Figure 112005074488639-PCT00013
    )의 출력 휘도값(Y(
    Figure 112005074488639-PCT00014
    , n)), 상기 특정 출력 픽셀(
    Figure 112005074488639-PCT00015
    )의 제1 컬러 값(U(
    Figure 112005074488639-PCT00016
    ,n)) 및 상기 특정 출력 픽셀(
    Figure 112005074488639-PCT00017
    )의 제2 컬러 값(V(
    Figure 112005074488639-PCT00018
    , n))을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 한 값을 계산하도록 배열되고, 상기 제1(F1), 제2(F2) 및 제3(F3) 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는 것을 특징으로 하는, 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700).
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터 유닛(400)은 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호의 3개의 부분들로부터 상기 제1(F1), 제2(F2) 및 제3(F3) 샘플을 획득하는 샘플 획득 유닛(302)을 포함하고, 상기 3개의 부분들은 3개의 연속적인 영상들에 대응하며, 상기 샘플 획득 유닛(302)은 상기 3개의 연속적인 영상들의 부분들 간의 모션을 표시하는 모션 벡터들을 계산하는 모션 추정기(402)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(400).
  3. 제1항에 있어서, 상기 필터 유닛(500)은 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호의 3개의 부분들로부터 상기 제1(F1), 제2(F2) 및 제3(F3) 샘플을 획득하는 샘플 획득 유닛(302)을 포함하고, 상기 3개의 부분들은 단일 영상들에 대응하며, 상기 샘플 획득 유닛(302)은 상기 단일 영상에서 에지 오리엔테이션(edge orientation: 502)을 추정함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는, 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(500).
  4. 제1항에 있어서,
    -상기 2개의 컬러 신호들 중 제1(U) 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터(602);
    - 상기 2개의 컬러 신호들 중 제2(V) 신호를 필터링하는 제2 저역 통과 필터(604);
    - 상기 제1 저역 통과 필터(602) 및 상기 제2 저역 통과 필터(604)에 접속되어, 상기 2개의 컬러 신호들 중 상기 필터링된 제1(ULPF) 신호 및 상기 2개의 컬러 신호들 중 상기 필터링된 제2(VLPF) 신호를 재변조시키는 변조기(606); 및
    - 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호(CVBS)로부터 상기 변조기(606)의 출력을 감산하는 감산 유닛(608)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(600).
  5. 제1항에 있어서, 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 추출되는 샘플들의 보간에 기초하여 상기 제1(F1), 제2(F2) 및 제3(F3) 샘플을 계산하는 공간 상향-변환 유닛(702)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(700).
  6. 영상 처리 장치(800)로서,
    -휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어 상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호를 수신하는 수신 수단(802); 및
    - 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 상기 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들을 추출하는 휘도 및 컬러 분리 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700)을 포함하는, 상기 영상 처리 장치(800)에 있어서,
    상기 필터 유닛(300, 400, 500, 600, 700)은 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 도출되는 제1, 제2 및 제3 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 상기 특정 출력 픽셀의 제1 컬러 값 및 상기 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 하나의 값을 계산하도록 배열되고, 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 휘도 신호 및 상기 2개의 컬러 신호들로 표시되는 영상들을 디스플레이하는 디스플레이 장치(804)를 더 포함하는, 영상 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 영상 처리 장치는 TV인 것을 특징으로 하는, 영상 처리 장치.
  9. 휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 상기 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들을 추출하는 방법에 있어서,
    상기 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 도출되는 제1, 제2 및 제3 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 상기 특정 출력 픽셀의 제1 컬러 값 및 상기 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 하나의 값을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는 것을 특징으로 하는, 휘도 신호 및 2개의 컬러 신호들 추출 방법.
  10. 휘도 신호의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분에 위치되는 서브-캐리어상에서 변조되는 크로미넌스 신호를 포함하는 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 상기 휘 도 신호 및 2개의 컬러 신호들을 추출하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 장치에 의해 로딩될 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서,
    상기 컴퓨터 장치는 처리 수단 및 메모리를 포함하며, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 로딩된 후 상기 복합 컬러 텔레비젼 신호로부터 도출되는 제1, 제2 및 제3 샘플에 기초하여 특정 출력 픽셀의 출력 휘도값, 상기 특정 출력 픽셀의 제1 컬러 값 및 상기 특정 출력 픽셀의 제2 컬러 값을 포함하는 한 세트의 값들 중 적어도 한 값을 계산하도록 하는 성능을 상기 처리 수단에 제공하고, 상기 제1, 제2 및 제3 샘플은 서로 다른 서브-캐리어 위상들을 갖는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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