KR20060071368A - 비디오 신호 프로세싱 장치 및 비디오 신호 프로세싱 방법 - Google Patents

비디오 신호 프로세싱 장치 및 비디오 신호 프로세싱 방법 Download PDF

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Abstract

고품질의 영상을 디스플레이하고 레코딩할 수 있는 비디오 신호를 생성할 수 있는 비디오 신호 프로세싱 장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치는 60Hz 필드 주파수 (fv) 를 갖는 비디오 신호와 59,94Hz 필드 주파수 (fv) 를 갖는 비디오 신호를 생성하기 위해서 입력 TS를 디코딩하는 디코더, 및 각 프레임에 대해 위상이 반전되는 컬러 서브캐리어를 갖는 NTSC 비디오 신호로 각 비디오 신호를 변환하는 컨버터를 포함한다.
NTSC-규격 텔레비전, ATSC-규격 텔레비전, HDTV, SDTV, 디지털 방송

Description

비디오 신호 프로세싱 장치 및 비디오 신호 프로세싱 방법{VIDEO SIGNAL PROCESSING APPARATUS AND VIDEO SIGNAL PROCESSING METHOD}
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치의 상세한 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치에 연결된 텔레비전 수신기의 구성을 도시하는 블록도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치의 비디오 신호의 디스플레이 이미지를 도시하는 도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치의 비디오 신호의 디스플레이 이미지를 도시하는 도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치의 비디오 신호의 디스플레이 이미지를 도시하는 도.
도 7은 일반적인 NTSC 비디오 신호의 파형도.
도 8은 일반적인 NTSC 비디오 신호의 주파수 특성도.
도 9a 및 도 9b는 일반적인 NTSC 비디오 신호의 디스플레이 이미지를 도시하 는 도.
도 10a 내지 도 10c는 일반적인 NTSC 비디오 신호의 디스플레이 이미지를 도시하는 도.
도 11은 종래의 비디오 신호 프로세싱 장치의 구성을 도시하는 블록도.
※도면의 주요 부호에 대한 설명
100 : 비디오 신호 프로세싱 장치 110 : ATSC 디코더
120 : 영상 크기 컨버터 130 : 마이크로컴퓨터
140: NTSC 인코더 150 : fsc 오실레이터
본 발명은 비디오 신호 프로세싱 장치 및 방법에 관한 것이고, 특히 변환된 신호를 출력하기 위하여 복수의 입력 비디오 신호를 다른 비디오 신호로 변환하기 위한 비디오 신호 프로세싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
과거 50년 동안, 아날로그 텔레비전 방송 서비스가 육상 방송, 케이블 또는 NTSC (National Television Standards Committee) 시스템 기반의 다른 매체 등을 통하여 미국에서 제공되어 왔다.
NTSC 시스템 기반의 비디오 신호를 설명한다. 도 7 은 NTSC 시스템 기반 비디오 신호의 파형을 도시한다. 이 비디오 신호는 휘도 신호 (Y 신호) 및 색도 신호 (C 신호) 가 멀티플렉싱된 비디오 신호 컴포넌트, 색도 신호에 대한 기준 으로 사용되는 버스트 (burst) 신호, 및 수평 주사 (scanning) 를 위한 수평 동기 신호를 포함하며, 이 신호는 합성 신호라고 불린다.
또한, 이 비디오 신호는 도 8에 도시된 바와 같은 주파수 특성을 갖는다. 비디오 신호는 0 내지 fmax (최대 주파수) 의 주파수 대역 내에 있으며, 휘도 신호는 이러한 주파수 대역 내에 속한다. 색도 신호는 컬러 서브 캐리어 주파수 (fsc) 의 컬러 서브캐리어 (SC) 로 변조되고, 그 주파수는 소정 값만큼 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 로부터 주파수 대역 스프레드 내에 있다. 또한, 이 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 는 도 7 의 버스트 신호의 주파수이다. 예를 들어, NTSC 비디오 신호를 고려하면 fmax≒4.2MHz, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc)=3.579545MHz 이다.
그러한 비디오 신호를 수신하고 NTSC 시스템에 따라서 텔레비전 수신기는 그 비디오 신호를 휘도 신호와 색도 신호로 분리하고 (Y/C 분리), 동영상을 디스플레이하도록 색도 신호를 복조 (색도 복조) 한다. 일반적으로, 텔레비전 수신기의 Y/C 분리 능력은 제한적이어서 분리된 Y 신호 컴포넌트와 C 신호 컴포넌트는 크로스토크를 포함한다. 특히, Y 신호는 휘도 레벨을 나타내고, C 신호는 컬러 서브캐리어 (SC; 버스트 신호) 로써 복조된 신호이고, Y 신호와의 크로스토크를 야기하는 C 신호는 육안상 연속적인 도트와 같은 간섭파 (도트 간섭) 로서 나타난다. 끝으로, NTSC 시스템에서, 크로스토크로 인한 간섭을 감소시킬 목적으로 다음이 고안되었다.
도 9a, 9b 는 NTSC 비디오 신호의 컬러 서브캐리어와 주사라인간의 관계를 나타낸다. NTSC 시스템에서, 비월주사 (interlaced scanning) 는 2 개의 필드로 나뉘는 단일 이미지로서의 일 프레임을 주사하기 위해 적용된다. 예를 들어, 제 1 주사는 짝수-번호 라인을 표시하고, 제 2 주사는 홀수-번호 라인을 표시한다. 일 프레임은 525 개의 주사라인을 가지며, 따라서 하나의 필드는 262.5 개의 주사라인을 갖는다.
도 9a 는 NTSC 시스템 기반의 각 필드의 컬러 서브캐리어의 위상 시프트를 나타내는 필드 투시도 및 단면도이며, 필드들은 표시 시간 순으로 정렬되어 있다. 도 9a 에서, 5 개의 필드 (M+ 0-4), 즉 2.5 프레임들이 순서대로 정렬되어 있다. 도 9a 에서, 컬러 서브캐리어 (SC) 의 위상 시프트의 설명에 초점을 맞추기 위하여, 단지 컬러 서브캐리어 (SC) 만을 반복적으로 나타내었다. 그러나, 실제로 도 7 의 파형은 컬러 또는 휘도에 의존하여 반복적으로 나타난다. 도 7 에 도시된 바와 같이, NTSC 시스템에서, 컬러 서브캐리어 (SC) 의 위상은 각 필드의 매 주사시마다 반전되고 또한 매 프레임마다 반전된다. 컬러 서브캐리어 (SC) 의 위상 반전이 다양한 주파수를 사용하여 설명된다. 표준 NTSC 시스템을 기초로 특정되는 주파수들이 다음의 식 (1) 내지 (4) 에 의해 표현된다.
표준 필드 주파수 (fv) =60Hz/1.001=59.94Hz...(1)
표준 프레임 주파수 (fv/2) =30Hz/1.001=29.97Hz...(2)
표준 라인 주파수 (fH) =262.5fv=15.734kHz...(3)
표준 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) =227.5fH=3.579545MHz...(4)
상기 식 (4) 는, 하나의 라인 내의 컬러 서브캐리어 (SC) 가 227 사이클 + 0.5 사이클 (절반의 파장) 의 주파수를 갖는 것을 나타낸다. 즉, 목표 라인의 컬러 서브캐리어 (SC) 는 동일한 위치의 후속 라인의 컬러 서브캐리어 (SC) 로부터 0.5 사이클 시프트된다. 따라서, 인접한 라인들의 캐리어들은 서로 180°의 위상차이가 난다. 그러한 라인간 위상 반전을 "라인 인터리빙 (line interleaving)" 이라 한다.
또한 표준 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 및 필드 주파수 (fv) 는 다음 식 (5) 의 관계를 갖는다.
fsc=2×227.5×262.5fv=119437.5fv...(5)
상기 식 (5) 는 하나의 프레임에서 컬러 서브캐리어 (SC) 가 119437 사이클 + 0.5 사이클 (절반의 파장) 의 주파수를 갖는 것을 나타낸다. 즉, 인접 프레임의 컬러 서브캐리어 (SC) 는 완전히 반대 위상이도록, 컬러 서브캐리어 (SC) 는 매 프레임마다 0.5 사이클로 위상을 시프트시킨다. 그러한 프레임간 위상 반전을 "프레임 인터리빙 (frame interleaving)" 이라 한다.
도 9a 의 필드 단면도는 도 9a 의 필드 투시도에서 각 필드의 가장자리 우측에서 컬러 서브캐리어 (SC) 의 위상 시프트를 도시한다. 도 9a 에서, 원에 둘러싸인 숫자는 왼쪽 가장자리에서 라인 "N+1" 상에 필드 "M+0" 에서 컬러 서브캐리어 (SC) 의 위상으로부터 위상 시프트를 나타낸다. 여기에서 ".00" 은 "동위상", 즉, 위상 시프트가 없는 것을 말하고, ".50" 는 "반대위상", 즉, 0.5 사이클의 위상 시프트를 말한다. 상기 언급한 바와 같이, 컬러 서브캐리어 (SC) 는 필드에서 라인 사이의 위상과 프레임 사이에서 위상을 반전시킨다.
도 9b 는 도 9a 의 단면도에서 관측자의 시점으로부터 보여지는 스크린 디스플레이 이미지를 도시한다. 근접한 라인 또는 프레임의 컬러 서브캐리어 (SC) 가 라인 또는 프레임 인터리빙 없이 동위상이라면, Y/C 분리로부터 야기되는 크로스토크 컴포넌트가 스크린 상에서 스트라이프 패턴 또는 고정 패턴처럼 보이고, 관측자는 이미지를 보는 데 어려움을 겪는다. 그러나, 도 9b에 도시된 바와 같이, 도 9a 의 위상 시프트에 기인하는, 컬러 서브캐리어 (SC) 의 레벨 차이 (피크와 골 (trough)) 가 레벨화되어 나타난다. 따라서, 도 9b 에 도시된 바와 같이, 주어진 컬러에서 스크린 디스플레이 이미지를 얻는다.
다음에 참조하는 도 10a 내지 도 10c 에서, 디스플레이 이미지를 더 상세하게 설명한다. 도 10a 는 도 9a 의 각 필드 (M+0-3) 의 디스플레이 이미지를 도시한다. 도 10b 는 도 10a 의 2 개 필드를 결합하여 얻어진 2 개의 각 프레임의 디스플레이 이미지를 도시한다. 도 10c 는 도 10b 의 2 개의 프레임을 중첩시켜 획득한 디스플레이 이미지를 도시한다. 쉽기 설명하기 위해, 컬러 서브캐리어 (SC) 의 피크와 골은 블랙과 화이트로 각각 나타낸다.
도 10a 에 도시된 바와 같이, 각 필드에서 근접 라인의 컬러 서브캐리어 (SC) 는 라인 인터리빙에 의해 반대 위상이고, 화이트와 블랙 부분은 인접 라인 사이에서 상이한 패턴을 나타내고, 인접 라인의 각 화이트 부분과 각 블랙 부분이 서로 오버랩되지만; 어떠한 화이트 부분 또는 블랙 부분도 각각 오버랩되지 않는다. 즉, 도 10b 에서 도시한 바와 같이 체크된 패턴을 얻는다.
도 10b 에 도시된 바와 같이, 2 개의 필드를 중첩시켜 획득한 하나의 프레임 에서, 다음 필드의 라인이 목표 필드의 라인 사이에 맞춰지고, 화이트 부분과 블랙 부분은 체크된 패턴을 형성하기 위해 2 개의 라인 마다 교대로 나타난다. 또한, 프레임 인터리빙에 의해, 인접 프레임의 각 화이트 부분과 각 블랙 부분은 서로 오버랩되지만; 어떠한 화이트 부분 또는 블랙 부분도 각각은 오버랩되지 않는다.
도 10c 에 도시된 바와 같이, 2 개의 프레임을 중첩시켜, 화이트 부분과 블랙 부분은 평균화된 명도를 갖는 주어진 컬러로 디스플레이 스크린을 획득하기 위해 완벽하게 오버랩된다. 즉, 관측자가 프레임 사이에서 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어 (SC) 를 텔레비전 스크린 상에서 체크한다면, 이러한 컬러 서브캐리어 (SC) 컴포넌트는 15Hz 의 플리커 (flicker) 컴포넌트로 인지될 것이다. 인간의 육안의 공간 하전 효과 때문에, 밝고 어두운 부분은 관측자의 육안에서 제거되어 나타나고, 따라서 휘도 차이는 거의 인식되지 않는다.
상기 언급한 바와 같이, NTSC 시스템은, 예를 들면 다양한 간섭의 영향을 최소화하기 위해 라인 또는 프레임 인터리빙된 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 채용한다.
반면, 미국에서, NTSC 규격 방송 서비스와 병행하여 차세대 텔레비전 방송 시스템으로서 1998년 11월에 ATSC (Advanced Television Systems Committee)-규격 디지털 텔레비전 방송 서비스를 개시했다. ATSC 시스템은 "고해상도/와이드 스크린", "고품질 사운드", "저잡음", "다른 미디어와 호환성" 그리고 디지털 방송 시스템의 다른 특정의 특성을 특징으로 나타낸다. 아래와 같이, 표 1은 ATSC 시스템과 NTSC 시스템을 비교한 결과를 나타낸다.
Figure 112005075123647-PAT00001
표 1에서 도시된 바와 같이, ATSC 시스템에서, SDTV (표준 해상도 TV: 표준 품질) 에서 새로운 시스템인 HDTV (고해상도 TV: 고품질) 까지의 18 개의 디스플레이 시스템은 해상도 (1920×1080, 1280×720, 704×480, 및 640×480), 아스팩트 비 (16:9, 및 4:3) 및 필드 주파수 (fv : 24Hz, 30Hz, 및 60Hz) 의 다양한 조합으로 동영상을 설정한다. NTSC 시스템에서는, 단지 하나의 이미지 품질, 즉, 표준 이미지 품질만을 한정한다.
ATSC 시스템의 HDTV 크기와 SDTV 크기는 방송국 정책, 영상 컨텐츠의 레코딩 크기 (해상도), 및 TV 프로그램 주제에 기초하여 상이한 어플리케이션용으로 사용된다. 예를 들면, SDTV 크기가 작은 데이터 양만을 요구하기 때문에 복수의 컨텐츠를 동시에 발송하기 위해 사용되거나 종래의 NTSC-기반 방송을 위해 사용되는 반면에, HDTV 크기는 영화와 같은 고품질의 이미지를 요구하는 콘텐츠를 위해 사용된다. 또한, 종래의 NTSC 시스템의 크기와 ATSC 시스템의 HDTV 크기는 상이한 이미지 크기이기 때문에, 호환적이지 않다.
여기서, 필드 주파수 (fv) 는 얼마나 많은 필드 (영상 재료) 가 초당 전송 (디스플레이) 되는지를 나타내는 유닛을 의미한다. ATSC 시스템에서, 표 1 에 도시된 바와 같이, 필드 주파수 (fv) 로서 두 가지 타입, 즉, NTSC-호환 가능 59.94Hz 시리즈 (23.976Hz, 19.97Hz, 및 59.94Hz) 및 60Hz 시리즈 (24Hz, 30Hz, 및 60.00Hz) 가 있다. 요즘에는, 미국 텔레비전 방송 서비스가 2가지 타입의 필드 주파수에 기초하고 있다.
이제, ATSC 시스템이 왜 59.94Hz 시리즈와 60Hz 시리즈의 2가지 필드 주파수를 규정하는지를 설명한다. 59.94Hz 시리즈는 종래의 표준 NTSC 시스템에 따라 규정되고, 이 주파수는 NTSC 시스템과 호환된다. 이 시리즈를 가지고, 기존 NTSC-규격 콘텐츠/디바이스 (축적된 자산) 가 그대로 사용될 수 있고, NTSC 시스템과 ATSC 시스템 사이에서 콘텐츠를 쉽게 교환한다. NTSC 시스템에서 ATSC 시스템으로의 방송시스템 전환의 기간 동안에, 두 시스템의 디바이스가 사용되고, 이것은 매우 효율적이다. 필드 주파수 (fv) 가 60.00Hz 만으로 설정되는 것이 아니고 약간 더 작은 값 59.94Hz 로 설정되는 이유는 NTSC 컬러 방송의 개시에서 컬러 서브캐리어 (SC) 의 주파수 (fv) 가 사운드 신호와 컬러 서브캐리어 (SC) 사이의 간섭을 막기 위해 1000/1001 의 비율로 사운드 신호의 주파수에서 지연되기 때문이다.
60Hz 시리즈는 표준 NTSC 시스템의 필드 주파수 (fv) 보다 더 높은 1.001 배 (1,000ppm) 이고, 표준 NTSC 시스템과 호환성을 희생시킴에도 불구하고 재료를 방송하는 글로벌 배급 (distribution) 에 적합하다. 유럽에서 적용된 아날로그 시스템으로서 PAL 시스템은 50Hz 의 필드 주파수 (fv) 를 사용한다. NTSC 시스템과 PAL 시스템 사이의 합성 필드 주파수 (fv) 비 (=59.94Hz:50Hz=1200:1001) 와 비교하면, 60Hz 주파수를 사용하는 ATSC 시스템과 PAL 시스템 사이의 필드 주파수 (fv) 비는 단순히 60Hz:50Hz=6:5 이다. 이것은 유럽-북미간 레이트 변환을 용이하게 한다. 또한, 60Hz 주파수를 사용한 ATSC 시스템은 ATSC 시스템보다 먼저 일본에서 개발된 MUSE-규격 HDTV가 60Hz 주파수 (fv) 를 사용하고 그 콘텐츠와 디바이스가 쉽게 적용될 수 있다는 사실에 기초한다는 것이다. 일본 디지털 방송 표준을 따르는 ARIB 시스템은 표준 NTSC 시스템과 호환성을 위해 의도되고 59.94Hz 시리즈에서 주파수를 표준화시킨다.
이런 식으로, ATSC 방송 콘텐츠는 그 어플리케이션에 따라 HDTV 크기 또는 SDTV 크기를 선택하고 또한 59.94Hz 또는 60Hz로 필드 주파수 (fv) 를 설정하여 분배된다. 예를 들면, 콘텐츠가 HDTV 크기, 즉, 고 해상도를 가지고 방송국에서 배급되는 경우에, 수신자 측에서 디코딩된 비디오 신호는 HDTV 크기 상에 적절하게 기초한다. 상술한 바와 같이, HDTV 크기의 영상은 종래의 NTSC 시스템의 SDTV 크기와 비호환적이다. 즉, 크기가 변환되지 않은 채, 영상을 보기 위해 종래의 NTSC 텔레비전으로 이 비디오 신호를 입력하거나 영상을 레코딩하기 위해 레코딩 디바이스 (VCR/DVD 레코더/HD 레코더) 를 입력하는 것이 불가능하다. ATSC 방송 서비스 개시 이래 수년이 흘렀고, HDTV-레디 TV 모니터 또는 HDTV 레코딩 디바이스의 가격은 낮아지고 있다. 그럼에도 불구하고, 그런 디바이스는 고가이고 디바이스의 교체는 사용자에게 큰 경제적 부담을 준다. 따라서, 본 개발의 단계에서, 사용자의 경제적인 부담을 고려하여, 사용자에게 적은 부담을 주기 위한 ATSC 방송 서비스 배급을 하는 것이 바람직하다.
끝으로, 방송국에서 수신된 ATSC 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 변환하기 위해 비디오 신호 프로세싱 장치 (셋탑 박스) 가 널리 사용된다. 그러한 종래의 비디오 신호 프로세싱 장치로서 미심사청구된 일본공개특허공보 제 2004-208100 호에 개시된 장치가 알려져 있다.
도 11은 종래의 비디오 신호 프로세싱 장치 (900) 의 구성도를 도시한다. 종래의 비디오 신호 프로세싱 장치 (900) 는 안테나 (961) 또는 케이블 (962) 을 통해 입력된 ATSC 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 변환하고, 변환된 신호를 NTSC-규격 텔레비전 수신기 (970) 또는 NTSC-규격 레코더 (980) 로 제공한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 종래의 비디오 신호 프로세싱 장치 (900) 는 입력 전송 스트림 (TS) 을 ATSC 비디오 신호로 디코딩하기 위한 ATSC 디코더 (910), HDTV 크기를 SDTV 크기로 변환하기 위한 영상 크기 컨버터 (920), 60Hz 시리즈 필드 주파수 (fv) 를 59.94Hz 시리즈 필드 주파수 (fv) 로 변환하기 위한 fv 컨버터 (930), SDTV 크기의 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 인코딩하기 위한 NTSC 인코더 (940), 및 fsc 오실레이터 (950) 를 포함한다.
예를 들면, 입력 ATSC 비디오 신호가 60Hz 시리즈의 필드 주파수를 갖는다면, 영상 크기 컨버터 (920) 는 HDTV-크기 영상을 SDTV-크기 영상으로 변환하고 fv 컨버터 (930) 는 필드 주파수를 59.94Hz 로 변환한다. 그 후에, NTSC 인코더 (940) 는 fsc 오실레이터 (950) 로부터 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 에 기초하여 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 변환한다.
입력 ATSC 비디오 신호가 59.94Hz 시리즈의 필드 주파수를 갖는다면, 영상 크기 컨버터 (920) 는 HDTV-크기 영상을 SDTV-크기 영상으로영상으로로고 NTSC 인코더 (940) 는 fv 컨버터 (930) 를 통하지 않고 fsc 오실레이터 (950) 로부터 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 에 기초한 NTSC 비디오 신호로 ATSC 비디오 신호를 변환한다.
그러나, 상기 종래의 비디오 신호 프로세싱 장치 (900) 는 fv 컨버터 (930) 의 프로비젼에서 초래되는 다양한 단점을 포함한다. 예를 들면, fv 컨버터 (930) 는 수신된 이미지 (필드) 를 fv 변환 버퍼 메모리 (931) 에 저장하고 변환된 이미지를 출력하기 위해 이미지를 원하는 필드 주파수 (fv) 로 변화하도록 큰 메모리 용량이 요구되고 이것은 비경제적이다.
또한, 필드 주파수 (fv) 에 대한 변환비는 60Hz:59.94Hz=1001:1000 과 같이 복잡하다. 필드 주파수 (fv) 비에 기초한 이 변환은 하나의 영상이 1000개의 동영상을 얻기 위하여 1001 개의 동영상에서 제거되는 것을 의미한다 ("스키핑" (skipping) 으로서 언급됨). "스키핑" 은 매 16.68 초마다 일어나고 1001 을 초로 변환하여 계산된다 (1001/60=16.68). "스키핑" 의 결과로서, 지속적으로 움직이는 이미지는 매 16.68초마다 지워지고, 열화된 품질을 가진 자연스럽지 않은 이미지를 초래한다. 결과적으로 나온 이미지 품질은 의도된 품질이 아니고 자화상 오른쪽이 깨지는 어려움이 있다.
본 발명의 양태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치는, 제 1 표준 비디오 신호와 제 1 비-표준 비디오 신호를 생성하기 위하여 입력 비디오 신호를 디코딩하는 디코더, 및 제 1 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 표준 비디오 신호를 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 표준 비디오 신호로 변환하고, 제 2 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 비-표준 비디오 신호를 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 비-표준 비디오 신호로 변환하기 위한 컨버터를 포함한다. 본 발명의 장치에 따르면, 컬러 서브캐리어는 필드 주파수 변환을 불필요하게 하도록, 소정의 조건을 만족시키기 위해서만 필요하다. 결과적으로, 필드 주파수 변환을 위해 필요한 메모리 용량을 감소시킬 수 있고, 이미지를 스키핑하지 않으면서, 고 품질의 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 컬러 서브캐리어는 매 프레임마다 그 위상을 반전시킴으로써, 프레임 사이의 휘도 차이를 제거한다. 따라서, 다양한 간섭의 발생을 최소화하고 또한 이미지 품질을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 비디오 신호 프로세싱 방법은, 제 1 표준 비디오 신호와 제 1 비-표준 비디오 신호를 생성하기 위해 입력 비디오 신호를 디코딩하는 단계, 제 1 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 표준 비디오 신호를, 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 표준 비디오 신호로 변환하는 단계, 및 제 2 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 비-표준 비디오 신호를, 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 비-표준 비디오 신호로 변환하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법에 따라서, 컬러 서브캐리어는 필드 주파수 변환을 불필요하게 하도록, 소정의 조건을 만족시키기 위해서만 필요하다. 결과적으로, 필드 주파수 변환을 위해 필요한 메모리 용량을 감소시킬 수 있고, 이미지를 스키핑하지 않으면서, 고 품질의 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 컬러 서브캐리어는 매 프레임마다 그 위상을 반전시킴으로써, 프레임 사이의 휘도 차이를 제거한다. 따라서, 다양한 간섭의 발생을 최소화하고 또한 이미지 품질을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치는 입력 ATSC 비디오 신호를 디코딩하는 ATSC 디코더, 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 디코딩 신호를 NTSC 비디오 신호로 인코딩하는 NTSC 인코더, 및 상기 인코딩된 NTSC 비디오 신호의 프레임이 인터리빙되는 방식으로 상기 ATSC 비디오 신호의 필드 주파수 에 따라서 상기 컬러 서브캐리어 주파수를 결정하는 결정부를 포함한다. 본 발명의 장치에 따라서, 컬러 서브캐리어는 필드 주파수 변환을 불필요하게 하도록, 소정의 조건을 만족시키기 위해서만 필요하다. 결과적으로, 필드 주파수 변환을 위해 필요한 메모리 용량을 감소시킬 수 있고, 이미지를 스키핑하지 않으면서, 고 품질의 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 컬러 서브캐리어는 매 프레임마다 그 위상을 반전시킴으로써, 프레임 사이의 휘도 차이를 제거한다. 따라서, 다양한 간섭의 발생을 최소화하고 또한 이미지 품질을 개선시킬 수 있다
바람직한 실시형태의 설명
본 발명의 목적들과 다른 목적들, 장점, 및 특징은 첨부된 도면을 가지고 다음 서술들로부터 더욱 명백해질 것이다.
예시적 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명한다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치의 특성은 필드 주파수 (fv) 에 따라 적절한 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 로 신호를 인코딩함으로써 ATSC 신호를 NTSC 신호로 변환하는 기술에 있다.
우선 도 1 을 참조하여, 이 실시형태에 따른 비디오 신호 프로세싱 장치의 구성을 설명한다. 비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 는 예를 들어, 수신된 ATSC 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 변환하기 위한 셋-탑 박스이다. 비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 는 HDTV/SDTV 크기 또는 필드 주파수에 따라 수신 신 호를 NTSC 신호로 변환한다. 따라서, HDTV 크기의 고해상도 신호가 입력되면, 장치는 이 신호를 기존의 NTSC 시스템에 기초한 신호로 변환하고 그 변환된 신호를 출력하여, 사용자의 NTSC 오디오 시스템/영상 레코딩 시스템이 이 신호를 적용할 수 있다. 시청자는 ATSC 프로그램을 시청하거나 레코딩하기 위해 이러한 선택적인 ATSC 셋-탑 박스만을 구입하면 된다.
비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 는 안테나 (161), 케이블 (162), 레코딩 매체 (163) 등을 통해 ATSC 신호를 수신하여, 수신 신호를 NTSC 비디오 신호로 변환하고 변환된 신호를 NTSC 텔레비전 수신기 (300) 또는 NTSC 레코딩 디바이스 (400) 에 출력한다. 또한, 비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 는 디코딩된 비디오 신호를 HDTV 텔레비전 수신기 (200) 에 직접 출력한다.
비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 는 도 1 에 도시된 바와 같이, 안테나 (161) 또는 케이블 (162) 로부터 RF 신호를 수신하는 튜너 (170), 전송 스트림 (TS) 을 ATSC 비디오 신호로 디코딩하는 ATSC 디코더 (110), HDTV 크기를 SDTV 크기로 변환하는 영상 크기 컨버터 (120), 채널을 스위칭하는 마이크로제어기 (130), SDTV 크기의 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 인코딩하는 NTSC 인코더 (140) 및 NTSC 신호의 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 가진 신호를 생성하는 fsc 오실레이터 (150) 를 포함한다.
예를 들어, 방송국측 상의 송신 시스템에서, 방송 콘텐츠 (비디오/오디오 데이터) 는 MPEG 시스템에 기초하여 압축-인코딩되고, 그 페이로드 (payload) 는 시간 정보 또는 수반하는 방송 데이터와 함께 전송 스트림 (TS) 의 형태로 멀티플렉 싱된다. TS 는 8VSB (무선 송신) 시스템, QAM (케이블 송신) 시스템 등에 기초하여 변조되고, RF 신호의 주파수 대역으로 더 변조되어, 라디오, 케이블 또는 다른 네트워크 송신 시스템에 의해 송신된다.
비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 는 방송국으로부터 송신된 RF 신호를 안테나 (161) 또는 케이블 (162) 을 통해 수신하여, 수신 신호를 튜너 (170) 에 입력한다. 예를 들어, 사용자는 원격 제어기 또는 채널 설정 스위치와 같은 채널 선택기로 소망하는 콘텐츠의 채널을 선택하여, 선택된 채널을 선택된 채널 입력 단자에 입력한다.
마이크로제어기 (130) 는 사용자에 의해 선택된 채널에 대응하는 RF 신호 대역을 튜너 (170) 에 설정한다. 튜너 (170) 는 미리 설정된 RF 신호 대역으로부터 채널 대역의 신호를 추출하여 이 신호를 RF 복조시키고, 그 후, 8VSB 또는 QAM 복조시키켜, 결과로 얻어진 TS 신호를 ATSC 디코더 (110) 에 전송한다.
ATSC 디코더 (110) 는 예를 들어, 입력 TS 신호를 오디오/비디오 (A/V) 신호로 디코딩하는 MPEG 디코더이다. 더 상세하게는, ATSC 디코더 (110) 는 TS 신호를 디코딩하여, 59.94 Hz 의 필드 주파수 (fv) 를 가지는 비디오 신호 (제 1 표준 비디오 신호) 및 60 Hz 의 필드 주파수 (fv) 를 가지는 비디오 신호 (제 1 비표준 비디오 신호) 를 생성한다. ATSC 디코더 (110) 는 튜너 (170), 또는 DVD 와 같은 레코딩 매체 (163) 로부터 TS 신호를 수신할 수도 있다. 비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 는 디코딩 신호를 HDTV-규격 장치 및 NTSC-규격 장치 모두에 출력할 수 있다.
디코딩 신호로부터의 오디오 신호는 오디오 출력 단자로부터 출력된다. 통상적으로 오디오 신호는 예를 들어, HDTV 텔레비전 수신기 (200), NTSC 텔레비전 수신기 (300), 및 레코딩 디바이스 (400) 에 출력된다.
디코딩 신호로부터의 비디오 신호는 상이한 경로를 통해 HDTV-규격 장치 및 NTSC-규격 장치에 출력된다. HDTV-규격 장치에 공급된 경우, 디코딩된 HDTV 신호는 HDTV 출력 단자로부터 HDTV 텔레비전 수신기 (200) 에 전송된다. 텔레비전 수신기 (200) 는 ATSC 시스템에 기초하여 수신된 콘텐츠를 직접 디스플레이할 수 있다.
비디오 신호가 NTSC-규격 장치에 공급된 경우, 영상 크기는 영상 크기 컨버터 (120) 로 변환된다. 또한, 비디오 신호는 NTSC 인코더 (140) 에 의해 NTSC 비디오 신호로 변환되고, 그 후 NTSC 출력 단자로부터 NTSC 텔레비전 수신기 (300) 또는 레코딩 디바이스 (400) 에 출력된다. NTSC 사용가능 텔레비전 수신기 (300) 및 레코딩 디바이스 (400) 는 ATSC 시스템에 기초하여 수신되고 NTSC 시스템으로 변환된 비디오 콘텐츠를 디스플레이하고 레코딩할 수 있다.
디코딩된 비디오 신호는 60 Hz 시리즈의 필드 주파수 (fv) 를 가지는 비디오 신호와 59.94 Hz 의 필드 주파수 (fv) 를 가진 비디오 신호, 및 HDTV 영상 크기를 가지는 비디오 신호와 SDTV 영상 크기를 가지는 비디오 신호를 포함한다. 영상 크기 컨버터 (120) 및 NTSC 인코더 (140) 는 비디오 신호의 타입에 따라 프로세싱을 실행한다. 영상 크기 컨버터 (120) 는 ATSC 디코더 (110) 로부터 HDTV 크기의 비디오 신호를 수신하여, 이 신호를 NTSC 시스템에 적용할 수 있는 SDTV 크기로 변환한다. 다양한 해상도 변환 시스템이 존재하며; 이미지 품질이 높을수록 하드웨어 크기는 커진다. 그러나, 대부분의 ATSC-규격 디코더 제품에는 필수적 기능으로서 해상도 변환 기능이 본질적으로 부여된다. 이는, 전술한 바와 같이 다양한 레벨의 해상도를 가진 신호가 디코더에 입력되지만, 디코더는 고유 해상도를 가진 패널 디스플레이와 같은 후속 스테이지에 제공되는 디스플레이 디바이스에 접속되어야 하기 때문이다. 따라서, ATSC 디코더 (110) 및 영상 크기 컨버터 (120) 는 또한 단일 디코더로 구현될 수 있다.
NTSC 인코더 (140) 는 SDTV 해상도로 변환된 비디오 신호, 즉 60 Hz 시리즈의 필드 주파수 (fv) 를 가지는 비디오 신호 및 59.94 Hz 의 필드 주파수 (fv) 를 가지는 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 인코딩하는 컨버터이다. 영상 크기 컨버터 (120) 는 Y/Cb/Cr 또는 Y/U/V 와 같은 색차 및 휘도에 기초하여 표현되는 기저 대역 신호를 사용하여 프로세싱을 실행한다. NTSC 인코더 (140) 는 이러한 신호를 프로세싱하여, 동기화 신호와 중첩된 Y 신호 및 컬러 서브캐리어 (SC) 와 직교-변조된 C 신호를 생성하고 NTSC 출력 단자로부터 합성 신호로서 Y+C 신호를 출력한다. 또한, 이 실시형태에서, 적절한 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 는 인코딩 이전에 59.94 Hz 또는 60 Hz 의 필드 주파수 (fv) 에 따라 선택된다. 즉, NTSC 인코더 (140) 는 59.94 Hz 에 특정된 컬러 서브캐리어 주파수로, 59.94 Hz의 필드 주파수 (fv) 를 가지는 비디오 신호 (제 1 표준 비디오 신호) 를, 각 프레임에 대해 컬러 서브캐리어의 위상이 반전된 NTSC 표준 비디오 신호 (제 2 표준 비디오 신호) 로 변환하고, 60 Hz 에 특정된 컬러 서브캐리어 주파수 (fv) 로, 60 Hz 의 필드 주파수 (fv) 를 가지는 비디오 신호 (제 1 비표준 비디오 신호) 를, 각 프레임에 대해 컬러 서브캐리어의 위상이 반전된 NTSC 비표준 비디오 신호 (제 2 비표준 비디오 신호) 로 변환한다. 예를 들어, 제 1 표준 비디오 신호 및 제 2 표준 비디오 신호는 23.976 Hz, 29.97 Hz 또는 59.94 Hz 의 필드 주파수를 가지고, 제 1 비표준 비디오 신호 및 제 2 비표준 비디오 신호는 24 Hz, 30 Hz 또는 60.00 Hz 의 필드 주파수를 가진다.
다음으로 도 2 를 참조하여, NTSC 인코더 (140) 및 fsc 오실레이터 (150) 의 내부 구성을 설명한다.
fsc 오실레이터 (150) 는 비디오 신호에 기초하여 컬러 서브캐리어 주파수 fsc 의 Sin (사인) 파 및 Cos (코사인) 파를 생성하고, NTSC 인코더 (140) 는 휘도 및 동기화 타이밍을 나타내는 Y 신호를 생성하고 크로마 포화를 나타내는 색차 신호 (U/V) 를 컬러 서브캐리어 SC 에 의해 C 신호 (C = Ucos(t) + Vsin(t)) 로 직교-변조시킨다. 또한, NTSC 인코더 (140) 는 Y 신호 및 C 신호를 합산하여 합성 신호 (Y+C) 를 생성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, NTSC 인코더 (140) 는 Y 신호 계수기 (141), B-Y 신호 계수기 (142), R-Y 신호 계수기 (143), 동기 신호 중첩부 (144), 멀티플렉서 (145 및 146), 및 가산기 (147 및 148) 를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, fsc 오실레이터 (150) 는 fsc 설정부 (151a 및 151b), 선택기 (152), 캐리어 생성기 (153), Sin 캐리어 출력부 (154), 및 Cos 캐리어 출력부 (155) 를 포함한다.
fsc 설정부 (151a) 는 필드 주파수 (fv=59.94Hz) 에 특정한 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 설정한다. fsc 설정부 (151b) 는 필드 주파수 (fv=60Hz) 에 특정한 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 설정한다. 이 실시형태에서, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 는 각 필드 주파수 (fv) 에 대한 적정값으로서 설정된다. 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 특정값을 이후에 설명한다.
ATSC 디코더 (110) 는 필드 주파수 (fv) 를 선택하기 위한 선택 신호를 선택기 (152) 에 출력하기 위해 입력 (TS) 으로부터 비디오 신호의 필드 주파수 (fv) 를 검출한다. 선택기 (152) 는 선택 신호에 따라 fsc 설정부 (151a 또는 151b) 에 의해 설정된 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 선택한다. 선택기 (152) 는 입력 (TS) 의 필드 주파수에 따라 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 설정한다. 선택기 (152) 는 아래에 설명되는 바와 같이 인터리빙되어질 NTSC 인코더 (140) 로 인코딩된 NTSC 비디오 신호의 프레임에 대한 입력 (TS) 의 필드 주파수에 따라 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 결정한다. 프레임-인터리빙 관계가 프레임 사이에서 성립된다면, 디스플레이 간섭이 억압된다.
캐리어 생성기 (153) 는 선택기 (152) 로 선택된 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 신호 파형, 예를 들면 삼각파형을 생성한다. Sin 캐리어 출력부 (154) 는 캐리어 생성기 (153) 에서 생성된 삼각파형 신호로 모양이 만들어진 파형을 Sin 파형 신호로 제공한다. Cos 캐리어 출력부 (155) 는 캐리어 생성기 (153) 에서 생성된 삼각파형 신호로 모양이 만들어진 파형을 Cos 파형 신호로 제공한다.
ATSC 디코더 (110) 는 HDTV 크기의 Y 신호, Cb 신호, 및 Cr 신호를 출력하고, 영상 크기 컨버터 (120) 는 SDTV 크기의 Y 신호, Cb 신호, 및 Cr 신호를 생성하기 위해 SDTV 신호로 HDTV 신호를 변환한다. Cb 신호는 B-Y 신호이고, Cr 신호는 R-Y 신호이다.
동기 신호 중첩부 (144) 는 Y 신호 계수기 (141) 를 통해 입력된 Y 신호로 동기 신호를 멀티플렉싱하고 YC 분리 출력 단자와 가산기 (148) 에 신호를 출력한다. 멀티플렉서 (145) 는 Sin 캐리어 출력부 (154) 에서 생성된 Sin 파형에 의해 B-Y 신호 계수기 (142) 로부터 수신된 Cb 신호를 멀티플렉싱한다. 멀티플렉서 (146) 는 Cos 캐리어 출력부 (155) 에서 생성된 Cos 파형에 의해 R-Y 신호 계수기 (143) 로부터 수신된 Cr 신호를 멀티플렉싱한다. 가산기 (147) 는 Sin 파형에 의해 Cb 신호를 멀티플렉싱하는 멀티플렉서 (145) 에 의해 얻어진 컴포넌트와 Cos 파형에 의해 Cr 신호를 멀티플렉싱하는 멀티플렉서 (146) 에 의해 얻어진 컴포넌트를 가산하여 C 신호를 생성하고 YC 분리 출력 단자와 가산기 (148) 에 C 신호를 출력한다. 가산기 (148) 는 동기 신호 중첩부 (144) 에서 Y 신호와 가산기 (147) 로부터 C 신호를 합성 신호로 가산하고 합성 신호 출력 단자에서 합성 신호를 출력한다.
도 3을 참조하여, 비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 에 연결된 NTSC 텔레비전 수신기 (시청각 디바이스, 300) 의 구성을 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 텔레비전 수신기 (300) 는 합성 신호를 Y 신호와 C 신호로 분리하는 Y/C 분리기 (310) 와 휘도 신호와 색차 신호 상에 기초하여 스크린 상에 영상을 디스플레 이하는 디스플레이 (320) 를 포함한다. Y/C 분리기 (310) 는 대역 통과 필터 (311), 캐리어 생성기 (312), 수정 오실레이터 (313), Sin 캐리어 출력부 (314), Cos 캐리어 출력부 (315), 및 멀티플렉서 (316 및 317) 를 포함한다.
비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 가 NTSC 합성 신호를 수신기에 입력할 때, 소정의 주파수 대역의 신호는 대역 통과 필터 (311) 를 통해 흐른다.
수정 오실레이터 (313) 는 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 신호를 출력한다. 캐리어 생성기 (312) 는 수정 오실레이터 (313) 의 주파수의 신호 파형, 예를 들면, 삼각파형을 생성한다. 예를 들면, 캐리어 생성기 (312) 는 위상 동기 루프 (Phase lock loop; PLL) 회로를 갖고, PLL 회로는 컬러 서브 캐리어 주파수 (fsc) 의 정확하게 동기화된 삼각 파형 신호를 생성하기 위해 수정 오실레이터 (313) 로부터 신호를 대역 통과 필터 (311) 에서의 버스트 신호와 비교한다. Sin 캐리어 출력부 (314) 는 캐리어 생성기 (312) 에서 생성된 삼각파형 신호로 모양이 만들어진 파형을 Sin 파형 신호로 제공한다. Cos 캐리어 출력부 (315) 는 캐리어 생성기 (312) 에서 생성된 삼각파형 신호로 모양이 만들어진 파형을 Cos 파형 신호로 제공한다.
멀티플렉서 (316) 는 B-Y 신호를 생성하고 출력하기 위해 Sin 캐리어 출력부 (314) 에서 Sin 파형에 의해 대역 통과 필터 (311) 를 통과한 신호를 멀티플렉싱한다. 멀티플렉서 (317) 는 R-Y 신호를 생성하고 출력하기 위해 Cos 캐리어 출력부 (315) 에서 Cos 파형으로 대역 통과 필터 (311) 를 통과한 신호를 멀티플렉싱한다. 즉, Y/C 분리기 (310) 는 컬러 서브캐리어 (SC) 로 멀티플렉싱된 C 신호 를 합성 신호에서 추출하고 색차 신호를 출력하기 위해 직교 복조하기 위하여 C 신호를 제출한다. 도시되지 않았지만, 필터는 멀티플렉서 (316 및 317) 및 디스플레이 (320) 사이에 삽입된다. B-Y 신호와 R-Y 신호는 필터를 통해서 출력된다. 또한, 도시되지 않았지만, Y/C 분리기 (310) 는 B-Y 신호뿐만 아니라 Y 신호와 R-Y 신호를 출력한다.
디스플레이 (320) 는 Y/C 분리기 (310) 로부터 출력된 B-Y 신호와 R-Y 신호에 기초한 영상을 디스플레이한다. NTSC 레코딩 디바이스 (400) 는 동일한 구조를 갖는다. 이 경우에, 레코딩 디바이스 (400) 는 디스플레이 (320)를 대체한 레코더와 Y/C 분리기 (310) 에 유사한 Y/C 분리기를 갖는다.
다음으로, fsc 설정부 (151a 및 151b) 로 미리 설정된 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 인, NTSC 신호로 인코딩을 위한 비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 에 사용된 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 설명한다. 이 실시형태에서, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 적정한 값은 인코딩 이전의 비디오 신호인 필드 주파수 (fv; 60Hz 또는 59.94Hz)) 에 기초하여 설정된다.
입력 비디오 신호의 필드 주파수 (fv) 가 59.94Hz 인 경우, 이 주파수는 표준 NTSC 필드 주파수 (fv) 이고, 결국 표준 NTSC 주파수 3.579545 Mhz 가 선택된다. 즉, fsc 설정부 (151a) 는 이 주파수를 설정한다. 따라서, 도 9a 및 9b 또는 도 10a 내지 도 10c 에 도시된 바와 같이, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 는 디스플레이 간섭을 방지하도록 라인 인터리빙 또는 프레임 인터리빙된다.
반면, 입력 비디오 신호의 필드 주파수 (fv) 가 60Hz 인 경우, 이 주파수는 표준 NTSC 필드 주파수 (fv) 가 아니기 때문에 임의의 간섭이 발생할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b 는 표준 NTSC 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 가 60Hz 인 필드 주파수 (fv) 를 갖는 비디오 신호에 인가될 때, 주사 라인과 컬러 서브캐리어 사이의 관계를 도시한다. 도 4a 및 도 4b 는 도 9a 및 도 9b 에 유사하고, 5개의 필드 (M+0-4), 즉, 2.5 프레임들이 순서대로 정렬되어 있다. 도 4a는 각 필드에서 컬러 서브캐리어의 위상 시프트를 도시하는 필드 투시도 및 단면도이다. 도 4b는 도 4a의 필드 투시도에서 관측자의 육안으로 보여지는 스크린 상에 디스플레이 이미지를 도시한다.
설명된 예에서 각 주파수를 언급하기 위해, 필드 주파수 fv=60Hz, 프레임 주파수 fv/2=30Hz, 라인 주파수 fH=15.750kHz, 및 컬러 서브캐리어 주파수 fsc=3.579545MHz 이다.
이 경우에, 필드 주파수 (fv) 는 비-표준 값으로 설정되고, 표준 NTSC 에서와 같이 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 와 필드 주파수 (fv; 프레임 인터리빙 또는 라인 인터리빙) 사이의 관계는 손실된다. 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 및 필드 주파수 (fv) 사이의 관계는, 이 경우에 다음 식 (6) 에 의해 표현된다.
fsc/fv60=119437.5/1.001=119318.1818...(6)
즉, 프레임에서 서브캐리어 (SC) 는 119318 사이클 + 0.1818 사이클을 갖는다. 도 4a에서 도시된 바와 같이, SC 는 프레임 사이에서 0.18 사이클에 의해 그 위상을 시프트시키고, 결국 프레임-인터리빙 관계는 포함되지 않는다. 또 한, 위상은 각 프레임의 라인 사이에서도 0.27 사이클에 의해 시프트되고, 결국 라인 인터리빙 관계는 포함되지 않는다.
따라서, 도 4b에서 도시된 바와 같이 라인 사이의 SC의 피크와 골 (휘도 신호의 밝고 어두운 패턴) 의 위치 차이는 시간축을 갖는 스크린 상에서 경사지는 것처럼 보이는 대각선 줄무늬 패턴을 이끈다. 이 예에서, 줄무늬 패턴은 프레임 주기당 각 18% 로 경사진다. 따라서, 이 줄무늬가 간섭이 되고, 결국 도트 간섭이 최소화되기 보다는 오히려 더 눈에 띈다.
그것을 종료하기 위해, 본 실시형태는 필드 주파수 (fv) 60Hz 를 갖을 때 조차도 그런 주파수를 설정하고, 프레임-인터리빙된 SC 주파수 (프레임 사이에서 변환된 SC 위상) 가, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 작은 편향 (deviation) 을 갖는 표준 NTSC 주파수처럼 얻어질 수 있고, SC가 Y 신호와 크로스토크를 일으킬지라도, 시청자는 크로스토크를 거의 인식하지 못한다.
결국, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 결정하기 위한 특정 조건을 설명한다. 이 실시형태에서, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 는 프레임-인터리빙 관계 (제 1 조건) 가 설립되는 조건과 텔레비전 수신기 (300) 의 수정 오실레이터 (313) 의 허용오차 한계 내에서 주파수가 속하는 조건 (제 2 조건) 을 만족시키기 위해 설정된다. 표준 NTSC 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 와 필드 주파수 (fv) 를 구별하여, 60Hz 에 특정한 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 와 필드 주파수 (fv) 는 fSC60 과 fV60 으로 각각 언급된다.
프레임 사이의 프레임 인터리빙 관계를 설립하기 위한 조건을 고려하여, 다음 식 (7) 을 유도한다.
fSC60=(정수값+0.5) ×fv60...(7)
다음 식 (8) 은 상기 식으로부터 유도된다.
2fSC60=홀수×fv60...(8)
식 (8) 을 재배열하면 다음 식 (9) 이 나온다.
2fSC60/fv60=홀수...(9)
다른 방식으로 말하면, 2 개의 프레임이 SC 의 주어진 수 (홀수) 를 포함한다는 것을 식 (9) 가 보여준다. 다음 식 (10) 은 mod (m, n) 를 갖는 식 (9) 을 표현한다. mod (m, n) 는 n으로 나눠진 나머지 m 을 나타낸다.
mode (2×fSC60/fv60, 2)=1...(10)
식 (10) 은 2/fv가 프레임 주파수이기 때문에, 프레임 주파수에 의해 컬러 서브캐리어 주파수 (fSC60) 를 나누어 얻어진 값이 2로 한번 더 나누어지고, 나머지가 1과 같다는 것을 보여준다. 식 (10) 에서 "fv60=30Hz" 로 치환하여 다음 식 (11) 을 제공한다.
mod (fSC60/30, 2)=1...(11)
따라서, 상기 식 (10) 및 (11) 은 필드 주파수 (fv=60Hz) 와 프레임-인터리빙 관계를 설립하기 위한 조건에 대응한다.
다음에, 텔레비전 수신기 (300) 의 수정 오실레이터 (313) 의 허용오차 한계 내에서 주파수를 설정하기 위한 조건을 논의한다. 통상적인 NTSC 텔레비전 수신기 또는 레코딩 디바이스는 입력 신호의 필드 주파수 (fv) 의 에러를 허용한다. 예를 들면, VCR 디바이스의 FF/REW (fast forward/fast rewind) 동작 동안에, 필드 주파수 (fv) 는 ±5 내지 ±10% 로 시프트 될 수도 있고, 텔레비전 수신기는 어떤 문제도 없이 신호를 프로세스할 수 있다. 따라서, 필드 주파수 (fv) 가 표준 주파수 59.94Hz 에서 비-표준 주파수 60Hz (0.1% 에러=1,000ppm) 로 시프트되고, 어떤 문제도 일어나지 않는다.
그러나, 컬러 이미지 재생을 위한 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc (=3.579545MHz)) 의 에러에 대한 약간의 허용오차가 있고, 1,000ppm의 에러조차도 허용하지 않는다. 이것은, 도 3에 도시된 바와 같이 정확성을 가진 컬러 정보를 재생하기 위해 일반적으로 텔레비전 수신기가 수정 오실레이터 (313) 를 적용하기 때문이다. 입력 신호의 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 에러가 예를 들면 ±100ppm 의 허용오차 한계 내에 속해야만 한다. 따라서, 본 실시형태에서, 텔레비전 수신기 (300) 의 Y/C 분리기 (310) 로 Y/C 분리를 위해 충분한 주파수는 주파수 (fsc) 로서 설정된다. 이 주파수는 수정 오실레이터 (313; ±100ppm) 의 허용오차 내에서 떨어진다. 표준 NTSC 신호와 비표준 NTSC 신호 사이의 비를 고려하면 100ppm 이하로 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc60) 의 에러를 맞추어, 다음 식 (12) 을 유도한다.
｜1-fSC60/fsc｜<100 ×10-6...(12)
여기에서, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 가 표준 NTSC 주파수 (fsc) 3579545Hz 이기 때문에, 이 값은 다음 식 (13) 을 유도하기 위해 식 (12) 으로 치환된다.
｜1-fSC60/3579545｜<100 ×10-6...(13)
따라서, 상기 식 (12) 및 식 (13) 은 텔레비전 수신기 (300) 의 수정 오실레이터 (313) 의 허용오차 한계 내에서 주파수를 설정하기 위한 조건에 대응한다. 즉, 식 (11) 을 만족하는 컬러 서브캐리어 주파수 (fSC60) 중에서, 식 (13) 에 의해 특정된 범위 내에서 컬러 서브캐리어 주파수 (fSC60) 를 선택해야만 한다.
Figure 112005075123647-PAT00002
표 2는 상기 식 (11) 및 식 (13) 을 만족하는 표준 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 에 유사한 컬러 서브캐리어 주파수 (fSC60) 의 특정예를 도시한다. 표 2에서, Δfsc 는 표준 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 와 차이를 나타낸다. 따라서, 그런 값이 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 로서 설정되면, 필드 주파수 (fv=60Hz) 에서 조차도 디스플레이 컨텐츠에 대한 어떤 문제도 생기지 않는다. 특히, 컬러 서브캐리어 주파수 (fSC60) 는 표준 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc), 즉, 에러나 편차 (variation) 를 고려한 수정 오실레이터의 허용 가능한 범위 (허용오차) 의 중앙값에 가까운 값, 에 가까운 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 수정 오실레이터의 허용오차의 상위 한계와 하위 한계로부터 컬러 서브캐리어 주파수 (fSC60) 의 절대값 차가 최대이다. 그런 값은 fsc 설정 부 (151b) 에서 설정된다.
Figure 112005075123647-PAT00003
표 3은 수정 오실레이터 (313) 의 ±100ppm 의 허용오차 한계 내에서 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 예를 도시한다. 따라서, 표에서 선택된 값이 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 로서 설정되면, 필드 주파수 (fv=60Hz) 를 가질 때 조차도 디스플레이 콘텐츠에 대해서 표 2에서와 유사한 어떤 문제도 생기지 않는다.
다음으로, 상기 조건을 만족하는 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 적용한 특정 예를 설명한다. 도 5a 및 도 5b 는 비디오 신호 프로세싱 장치 (100) 로부터 출력된 비디오 신호에 주사 라인과 컬러 서브캐리어 사이의 관계를 도시한다. 도 5a 및 도 5b는 도 9a 및 도 9b 와 유사하고, 5개의 필드 (M+0-4), 즉, 2.5 프레임이 교대로 배열된 것을 도시한다. 도 5a는 각 필드에서 컬러 서브캐리어의 위상 시프트를 도시하는 단면도와 필드 투시도이다. 도 5b 는 도 5a 의 필드 투시도에서 관측자의 육안에서 보여지는 스크린 상의 디스플레이 이미지를 도시한다.
이 예에서, 표 2에서 도시된 바와 같이, 필드 주파수 (fv) 는 60Hz 이고, 프레임 주파수 (fv/2) 는 30Hz 이고, 라인 주파수 (fH) 는 15.750kHz 이고, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 는 3.579555MHz 이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 위상은 각 0.27 사이클로 각 프레임의 라인 사이에서 시프트되어 결국 라인-인터리빙 관계는 성립되지 않는다. 그러나, 위상은 프레임 사이에서 0.5 사이클로 시프트되고, 따라서 반전된다. 즉, 프레임-인터리빙 관계가 성립된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 그러한 관측은 프레임간 위상 반전이 도 5a 에 도시된 바와 같이 플리커 (flicker) 를 야기하고, 컬러 서브캐리어 (SC) 의 업 (up) 과 다운 (down) (피크와 골) 이 평평한, 즉, 휘도가 인간의 육안의 공간 차지 효과에 의해 평균화된다는 것을 밝힌다. 예를 들면, 도 5b에서 도시된 바와 같이 소정의 컬러에서 디스플레이된 이미지를 얻는다.
또한, 도 6a 내지 6c 를 참조하여, 디스플레이 이미지를 더 상세하게 설명한다. 도 6a 는 도 5a 의 각 필드 (M+0-3) 의 디스플레이 이미지를 도시한다. 도 6b 는 도 6a 의 2 개의 필드를 조합하여 얻어진 각 2 개의 프레임의 디스플레이 이미지를 도시한다. 도 6c 는 도 6b 의 2 개의 프레임을 중첩하여 얻어진 프레임의 디스플레이 이미지를 도시한다. 도 10a 내지 도 10c 에 유사하게, 컬러 서브캐리어 (SC) 의 피크는 블랙으로 나타내고, 컬러 서브캐리어 (SC) 의 골은 화이트로 나타낸다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 위상은 각 필드의 라인 사이에서 0.27 사이클로 시프트되고, 결국 블랙과 화이트 부분은 동일한 사이클로 시프트된다. 즉, 화이트 부분 또는 블랙 부분은 0.73 사이클로 인접 라인 사이에서 서로 오버랩된다.
도 6b 에 도시된 바와 같이, 2 개의 중첩된 프레임을 포함하는 하나의 프레임에서, 다음 필드의 라인은 도 6a 의 각 라인에 대응하는 매 2 개의 라인 마다, 인접 필드의 라인 사이에 맞춰진다. 즉, 화이트와 블랙 부분은 0.27 사이클로 매 2 개의 라인마다 시프트되고, 화이트 부분 또는 블랙 부분은 0.73 사이클로 매 2 개의 라인 마다 서로 오버랩된다. 또한, 화이트 부분과 블랙 부분은 프레임-인터리빙에 의해 인접 프레임 사이에서 서로 오버랩되고, 동일한 컬러의 부분은 오버랩되지 않는다.
그리고, 2 개의 프레임을 중첩하여, 화이트와 블랙 부분은 서로 완벽하게 오버랩되어, 도 6c 에 도시된 바와 같이 소정의 컬러로 평균화된 디스플레이를 초래한다. 즉, 컬러 서브캐리어 (SC) 는 프레임 사이에서 그 위상을 반전시키고, 휘도는 도 10a 내지 도 10c 의 표준 NTSC 시스템에 유사하게 평균화되어 나타나고, 관측자는 거의 휘도의 차이를 인식할 수 없다. 따라서, Y 신호가 Y/C 분리에 의해 C 신호를 가진 크로스토크를 일으킨다면, 이 크로스토크는 간섭으로서 거의 인식되지 않는다.
상술할 바와 같이, 본 실시형태에서, ATSC 비디오 신호를 NTSC 신호로 변환하기 위한 장치는 도 11에 관련된 기술과 같이 필드 주파수 (fv) 를 변환하는 컨버터를 사용하지 않고 NTSC 신호로 인코딩하고, 주파수를 변환하기 위해 큰 용량의 메모리가 불필요하고 이미지를 스키핑하기 때문에 동 영상을 디스플레이하는데 어떤 문제도 일어나지 않는다.
또한, 본 실시형태에서, NTSC 신호로 변환하자마자, 비디오 신호의 필드 주파수 (fv) 에 적당한 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 가 인코딩을 위해 선택됨으로써, 수신기는 필드 주파수 (fv) 가 59.94Hz 또는 60Hz 인지의 여부와 관계없이 고품질의 이미지를 디스플레이할 수 있다.
특히, 필드 주파수 (fv) 중 하나를 가지고, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 를 선택하고 컬러 서브캐리어 (SC) 의 위상을 프레임 사이에서 반전시킨다. 따라서, 캐리어 간섭과 도트 간섭이 이미지 품질을 강화시키기 위해 정확성을 가지고 최소화될 수 있다. 또한, 컬러 서브캐리어 주파수 (fsc) 의 값이 일반적인 NTSC 수신기를 가지고 Y/C 분리에 충분한 주파수로 설정되고, 기존 수신기는 어떤 문제도 없이 ATSC 비디오 콘텐츠를 디스플레이할 수 있다.
상기 실시형태는 ATSC 비디오 신호를 NTSC 비디오 신호로 변환하기 위한 장치를 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 비디오 신호를 변환하기 위한 다른 장치에 적용될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 범위와 정신으로부터 벗어나지 않은 채 변경되고 수정될 수도 있는 상기 실시형태에 한정되지 않는다.

Claims (15)

  1. 비디오 신호 프로세싱 장치로서,
    제 1 표준 비디오 신호와 제 1 비-표준 비디오 신호를 생성하기 위하여 입력 비디오 신호를 디코딩하는 디코더, 및
    제 1 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 표준 비디오 신호를, 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 표준 비디오 신호로 변환하고, 제 2 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 비-표준 비디오 신호를, 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 비-표준 비디오 신호로 변환하기 위한 컨버터를 포함하는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 표준 비디오 신호와 상기 제 2 비-표준 비디오 신호의 2 개의 연속 프레임은 홀수의 컬러 서브캐리어를 갖는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 표준 비디오 신호와 제 2 비-표준 비디오 신호는, 상기 제 1 컬러 서브캐리어 주파수와 실질적으로 동일한 주파수를 갖는 신호를 생성하는 오실레이터를 가지고 멀티플렉싱된 신호를 분리하는 분리기로 출력되고,
    상기 제 2 컬러 서브캐리어 주파수는, 상기 제 1 컬러 서브캐리어 주파수와 의 차이에 대해 오실레이터에 의해 생성된 상기 신호 주파수의 허용오차 한계 내에 속하는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 허용오차의 상한과 하한으로부터 상기 제 2 컬러 서브캐리어 주파수의 절대 값 차가 최대인, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표준 비디오 신호 또는 상기 제 1 비-표준 비디오 신호의 필드 주파수에 따라, 상기 컨버터에 의해 변환용으로 사용된 주파수로서, 상기 제 1 컬러 서브캐리어 주파수 또는 상기 제 2 컬러 서브캐리어 주파수를 선택하기 위한 선택기를 더 포함하는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표준 비디오 신호 또는 상기 제 1 비-표준 비디오 신호의 영상 크기를 상기 제 2 표준 비디오 신호 또는 상기 제 2 비-표준 비디오 신호의 영상 크기로 변환하는 영상 크기 컨버터를 더 포함하는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표준 비디오 신호와 상기 제 2 표준 비디오 신호는 23.976Hz, 29.97Hz, 또는 59.94Hz 의 필드 주파수를 가지고, 상기 제 1 비-표준 비디오 신호와 상기 제 2 비-표준 비디오 신호는 24Hz, 30Hz, 또는 60.00Hz 의 필드 주파수를 갖는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표준 비디오 신호와 상기 제 1 비-표준 비디오 신호는 ATSC 비디오 신호이고, 상기 제 2 표준 비디오 신호와 상기 제 2 비-표준 비디오 신호는 NTSC 비디오 신호인, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  9. 비디오 신호 프로세싱 방법으로서,
    제 1 표준 비디오 신호와 제 1 비-표준 비디오 신호를 생성하기 위해 입력 비디오 신호를 디코딩하는 단계,
    제 1 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 표준 비디오 신호를, 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 표준 비디오 신호로 변환하는 단계, 및
    제 2 컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 제 1 비-표준 비디오 신호를, 각 프레임에 대해 위상을 반전시키는 컬러 서브캐리어의 제 2 비-표준 비디오 신호로 변환하는 단계를 포함하는, 비디오 신호 프로세싱 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 표준 비디오 신호와 상기 제 2 비-표준 비디오 신호의 2 개의 연속 프레임은 홀수의 컬러 서브캐리어를 갖는, 비디오 신호 프로세싱 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 표준 비디오 신호와 상기 제 2 비-표준 비디오 신호는, 상기 제 1 컬러 서브캐리어 주파수의 신호를 생성하는 오실레이터를 가지고 멀티플렉싱된 신호를 분리하는 분리기로 출력되고,
    상기 제 2 컬러 서브캐리어 주파수는, 상기 분리기의 오실레이터가 상기 제 1 컬러 서브캐리어 주파수와의 차이를 허용하는 허용오차 한계 내에 속하는, 비디오 신호 프로세싱 방법.
  12. 비디오 신호 프로세싱 장치로서,
    입력 ATSC 비디오 신호를 디코딩하는 ATSC 디코더,
    컬러 서브캐리어 주파수를 갖는 상기 디코딩된 신호를 NTSC 비디오 신호로 인코딩하는 NTSC 인코더, 및
    상기 인코딩된 NTSC 비디오 신호의 프레임이 인터리빙되는 방식으로 상기 ATSC 비디오 신호의 필드 주파수에 따라서 상기 컬러 서브캐리어 주파수를 결정하는 결정부를 포함하는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 결정된 컬러 서브캐리어 주파수는,
    2×컬러 서브캐리어 주파수/필드 주파수=홀수
    인 관계 식을 만족시키는 주파수인, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 결정된 컬러 서브캐리어 주파수가 상기 인코딩된 NTSC 비디오 신호의 Y/S 분리용으로 사용된 수정 오실레이터의 허용오차 한계 내에 속하는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 ATSC 디코더에 의해 디코딩된 상기 비디오 신호의 영상 크기를 상기 NTSC 비디오 신호의 영상 크기로 변환하는 영상 크기 컨버터를 더 포함하고,
    상기 NTSC 인코더는, 상기 영상 크기 컨버터에 의해 상기 NTSC 비디오 신호로 변환된 상기 영상 크기로 상기 비디오 신호를 인코딩하는, 비디오 신호 프로세싱 장치.
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