KR20090091785A - 에일리어싱을 생성하도록 소스 픽처를 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

에일리어싱을 생성하도록 소스 픽처를 처리하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20090091785A
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톰슨 라이센싱
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Abstract

본 발명은 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처링될 때 에일리어싱에 기인한 아티팩트를 생성하도록 상기 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 상기 픽처에 대해 디스플레이될 밝기 주위에 상기 시퀀스의 각 픽처의 픽셀들의 밝기를 제1 변조 주파수(fm1)에서 시간적으로 변조하는 제1 시간 변조 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 이 방법은 상기 픽처에 대해 디스플레이될 밝기 값 주위에 상기 시퀀스의 각 픽처의 픽셀들의 밝기를 상기 제1 변조 주파수(fm1)와는 다른 제2 변조 주파수(fm2)에서 시간적으로 변조하는 제2 시간 변조를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 변조 주파수(fm1, fm2)는 사람의 눈에는 보이지 않도록 결정되고 소정의 에일리어싱 주파수에서 에일리어싱 아티팩트를 생성하도록 기여한다.
Figure P1020097012869
소스 픽처, 에일리어싱, 아티팩트

Description

에일리어싱을 생성하도록 소스 픽처를 처리하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING SOURCE PICTURES TO GENERATE ALIASING}
본 발명은 콘텐츠 보호 분야에 관한 것으로, 특히 캠코더 획득 직후의 불법 배포가 콘텐츠 소유자에게 큰 수익 손실을 야기하는 영화 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 소스 픽처가 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱(aliasing)에 의한 아티팩트(artifacts)를 생성하도록 소스 픽처(source picture) 시퀀스를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 방법은 상영된 영화 픽처를 수정하고 시청자에 대한 어떤 영향없이 영화관에서 캠코딩하는 기회를 갖지 못하게 한다.
이러한 상황에서, 특허 출원 WO 05/027529는 예컨대 영화관에서 캠코더를 이용하여 소스 픽처가 디스플레이되는 동안에 카메라에 의해 소스 픽처를 복제하는 것에 대응하는 방법에 관한 것이다. 이 문서에서, 디스플레이될 시퀀스의 각 소스 픽처로부터 적어도 두개의 연속 처리되는 픽처를 생성하는 것이 제안되는데, 여기서, 처리된 픽처에서 적어도 하나의 픽셀의 컬러가 소스 픽처내 픽셀의 컬러 주위에서 일시적으로 변조되고 이 처리된 픽처를 디스플레이한다. 컬러가 수정되는 픽셀은 무단 복사 방지 패턴(anti-piracy pattern), 예컨대 "불법 복제(ILLEGAL COPY)"라는 텍스트를 나타낸다. 처리된 픽처는 이 패턴이 사람 눈에는 보이지 않지만 캠코더에 의해 촬영된 시퀀스에서는 보이게 하는 고주파수에서 디스플레이된다. 이러한 방법은 대략 10/20 Hz인 컬러 플리커 주파수보다 더 높은 주파수에서 픽셀의 컬러의 변조를 필요로 하고 적어도 100 Hz의 리프레시 주파수(refresh frequency)를 갖는 프로젝션 시스템에 적용된다. 픽셀의 컬러 대신에 픽셀의 휘도 또는 밝기를 변조하는 것도 가능하고, 프로젝션 시스템의 리프레시 주파수의 절반이 아닌 변조 주파수를 사용하는 것도 가능하지만, 변조 주파수는 (컬러의 변조에 대한) 컬러 플리커(flicker) 주파수 또는 (휘도의 변조에 대한) 휘도 플리커 주파수 보다 더 높아야 한다.
이러한 방법의 한가지 단점은 변조 효과가 합법적인 시청자에게 보이지 않게 하기 위하여 높은 변조 주파수를 필요로 한다는 점이다. 그래서, 이 변조는 비디오 캡처링 장치의 셔터 집적(shutter integration)에 의해 제거되는 경향이 있다.
본 발명은 플리커에 대한 사람 눈의 민감도와 플리커 주파수 및 신호 에너지에 관한 방식에 기초한다. 본 발명은 사람 눈에 대한 직접적인 시청의 방해없이 캠코더 복제품에 시간적인(temporal) 에일리어싱 아티팩트를 생성하기 위해 적어도 두개의 캐리어 웨이브와 함께 진폭으로 비디오 소스를 변조하는 것으로 구성된다.
특히, 본 발명은, 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱에 기인한 아티팩트를 생성하도록 상기 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 방법에 있어서, 상기 픽처에 대해 디스플레이될 밝기(brightness) 주위의 상기 시퀀스의 각 픽처의 픽셀들의 밝기를 제1 변조 주파수에서 시간적으로 변조하는 제1 시간 변조 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 방법은 상기 픽처에 대해 디스플레이될 밝기 값 주위에 상기 시퀀스의 각 픽처의 픽셀들의 밝기를 상기 제1 변조 주파수와는 다른 제2 변조 주파수에서 시간적으로 변조하는 제2 시간 변조를 더 포함하고, 상기 제2 변조 주파수는 상기 제1 변조 주파수의 배수가 아니고, 상기 제1 및 제2 변조 주파수는 사람의 눈에 보이지 않도록 결정되고 소정의 에일리어싱 주파수에서 에일리어싱 아티팩트를 생성하도록 기여한다.
밝기가 변조되는 픽셀들은 무단 복제 방지 패턴을 디스플레이하기 위해 사용되는 소스 픽처들의 픽셀들이다.
제1 실시예에서, 상기 무단 복제 방지 패턴의 모든 픽셀들은 제1 변조 주파수와 제2 변조 주파수에 의해 변조된다.
제2 실시예에서, 상기 무단 복제 방지 패턴의 픽셀들의 제1 부분은 제1 변조 주파수에 의해 변조되고 제2 부분은 제2 변조 주파수에 의해 변조된다.
제3 실시예에서, 상기 소스 픽처의 상기 픽셀의 밝기는 제1 구성요소 및 제2 구성요소를 포함하고, 상기 소스 픽처의 픽셀의 제1 구성요소는 상기 제1 변조 주파수에서 변조되고, 상기 소스 픽처의 픽셀의 제2 구성요소는 상기 제2 변조 주파수에서 변조된다. 상기 제1 구성요소는 예컨대 휘도(luminance)이고 상기 제2 구성요소는 색차(chrominance)이다.
본 발명은 또한 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱에 의한 아티팩트를 생성하도록 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 장치에 관한 것으로, 상기 소스 픽처는 제1 리프레시 주파수에서 수신되어 제2 리프레시 주파수에서 전달되는 장치에 있어서,
- 각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터 - K는 상기 제2 리프레시 주파수와 제1 리프레시 주파수 간의 비율(ratio)임 - 와,
- 상기 제2 주파수에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기 - 상기 캐리어 계수는 제1 변조 주파수를 갖는 사인 곡선을 따름 - 와,
- 상기 제1 생성기에 의해 전달된 상기 캐리어 계수들의 제1 부분과 제1 논제로(non-zero) 변조 인덱스를 곱하고, 상기 캐리어 계수들의 다른 부분과 0을 곱하는 제1 곱셈기 회로와,
- 상기 제2 주파수에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기 - 상기 캐리어 계수는 제2 변조 주파수를 갖는 사인 곡선을 따르고, 상기 제2 변조 주파수는 상기 제1 변조 주파수의 배수가 아님 - 와,
- 상기 제2 생성기에 의해 전달된 상기 캐리어 계수들의 제1 부분과 제2 논제로 변조 인덱스를 곱하고, 상기 캐리어 계수들의 다른 부분과 0을 곱하는 제2 곱셈기 회로와,
- 상기 제1 및 제2 곱셈기 회로에 의해 전달된 값들과 값 1을 가산하는 가산기 회로와,
- 상기 프레임 듀플리케이터에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 값과 상기 가산기 회로에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로를 포함한다.
본 발명은 또한 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱에 기인한 아티팩트를 생성하도록 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 장치에 관한 것으로, 상기 소스 픽처는 제1 리프레시 주파수에서 수신되어 제2 리프레시 주파수에서 전달되는 장치에 있어서,
- 각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터 - K는 상기 제2 리프레시 주파수와 상기 제1 리프레시 주파수 간의 비율임 - 와,
- 상기 제2 주파수에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기 - 상기 캐리어 계수들은 제1 변조 주파수를 갖는 사인 곡선을 따름 - 와,
- 상기 제1 생성기에 의해 전달된 상기 캐리어 계수와 제1 논제로 변조 인덱스를 곱하는 제1 곱셈기 회로와,
- 상기 제2 주파수에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기 - 상기 캐리어 계수들은 제2 변조 주파수를 갖는 사인 곡선을 따르고, 상기 제2 변조 주파수는 상기 제1 변조 주파수의 배수가 아님 - 와,
- 상기 제2 생성기에 의해 전달된 상기 캐리어 계수와 제2 논제로 변조 인덱스를 곱하는 제2 곱셈기 회로와,
- 상기 제1 곱셈기 회로에 의해 전달된 값을 제1 입력에서 수신하고 값 0을 제2 입력에서 수신하며, 상기 곱셈기 회로에 의해 전달된 값을 제3 입력에서 수신하고, 현재 픽셀이 제1의 소정 픽셀 집합에 속하면 자신의 제1 입력 0에 존재하는 값을 전달하고 현재 픽셀이 상기 제1 집합과는 다른 제2의 소정 픽셀 집합에 속하면 자신의 제3 입력에 존재하는 값을 전달하고 그 외에는 값 0을 전달하는 선택기와,
- 상기 선택기에 의해 전달된 값들과 값 1을 가산하는 가산기 회로와,
- 상기 프레임 듀플리케이터에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 값과 상기 가산기 회로에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로를 포함한다.
본 발명은 또한 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱에 기인한 아티팩트를 생성하도록 상기 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 장치에 관한 것으로, 상기 소스 픽처는 제1 리프레시 주파수에서 수신되어 제2 리프레시 주파수에서 전달되는 장치에 있어서,
- 각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터 - K는 상기 제2 리프레시 주파수와 상기 제1 리프레시 주파수 간의 비율임 - 와,
- 상기 제2 주파수에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기 - 상기 캐리어 계수들은 제1 변조 주파수를 갖는 사인 곡선을 따름 - 와,
- 상기 제1 생성기에 의해 전달된 캐리어 계수들의 제1 부분과 제1 논제로 변조 인덱스를 곱하고, 상기 캐리어 계수들의 제2 부분과 0을 곱하는 제1 곱셈기 회로와,
- 상기 곱셈기 회로에 의해 전달된 값과 값 1을 가산하는 제1 가산기 회로와,
- 상기 제2 주파수에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기 - 상기 캐리어 계수는 제2 변조 주파수를 갖는 사인 곡선을 따르고, 상기 제2 변조 주파수는 상기 제1 변조 주파수의 배수가 아님 - 와,
- 상기 제2 생성기에 의해 전달된 캐리어 계수들의 제1 부분과 제2 논제로 변조 인덱스를 곱하고, 상기 캐리어 계수들의 다른 부분과 0을 곱하는 제2 곱셈기 회로와,
- 상기 제2 곱셈기 회로에 의해 전달된 값과 값 1을 가산하는 제2 가산기 회로와,
- 상기 프레임 듀플리케이터에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 휘도값과 상기 가산기 회로에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로와,
- 상기 프레임 듀플리케이터에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 휘도값과 상기 제2 가산기 회로에 의해 전달된 값을 곱하는 제4 곱셈기 회로를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 도면에 도시되고 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 캠코더에 의해 기록된 비디오 신호의 그래프이다(
Figure 112009037309588-PCT00001
로 설정된 셔터 속도를 갖는 함수
Figure 112009037309588-PCT00002
와 등가).
도 2는 망막 여기(retina excitation), 플리커 주파수, 및 변조 인덱스에 따른 시변(time-varying) 광 방출의 관측자의 지각(perception)을 도시한다.
도 3은 컬러 플리커에 대한 사람 눈의 민감도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1 회로 구현예이다.
도 5는 본 발명의 제2 회로 구현예이다.
도 6은 본 발명의 제3 회로 구현예이다.
본 발명을 잘 이해하기 위해, 캠코더 장치의 수학적 모델이 제안된다. 신호 m(t)는 캠코더 장치의 CCD/CMOS 어레이의 센서 셀로 들어가서 집적되는 광 유도 전하를 나타내는 신호를 나타낸다. 이 신호의 집적(integration) 시간은 캠코더의 전자 셔터에 의해 결정되는데, 이것은 센서 어레이의 집적 프로세스를 명령하는 시작/중지 신호이다. T가 집적 시간이면, 센서 셀의 출력 전기 신호 mshut(t)는 다음과 같다.
Figure 112009037309588-PCT00003
신호
Figure 112009037309588-PCT00004
는 저장을 위해 샘플링된다. 셔터 커맨드 신호의 주기성은 특히 CCD 센서 어레이를 사용할 때 샘플링 프로세스에 동기될 것 같고, 판독 프로세스가 그 포토셀의 완전한 초기화를 포함한다. 신호 x(t)의 이중 집적 샘플링 프로세스는 다음과 같이 모델화될 수 있다.
Figure 112009037309588-PCT00005
여기서, mrec(t)는 캠코더에 의해 기록된 신호이고, Ts는 샘플링 시간이다(예컨대, PAL-인터레이스에 대해 Ts = 1/50 초, PAL-프로그레시브에 대해 Ts = 1/25 초, NTSC-인터레이스에 대해 Ts = 1/60 초...).
캠코더에 의해 기록된 신호의 이 수학적 모델과 사람의 시각에 대한 공통적인 지식에 기초하여, 캠코더 획득시 방해하는 에일리어싱 아티팩트를 생성하기 위해, 비디오 신호는 다음 제한사항을 충족시켜야 한다.
- 기록될 신호의 대역폭은 나이퀴스트-섀논(Nyquist-Shannon) 샘플링 정리를 위배할 만큼 충분히 커야 한다. F가 신호의 대역폭이고 Fs가 캠코더의 샘플링 주파수(Fs=1/Ts)이면, F>Fs/2 임을 의미한다.
- 에일리어싱 아티팩트는 캠코더에서 가시적이어야만 한다. fa가 에일리어싱 주파수이면, 플리커하거나(fa≠0) 플리커하지 않을(fa=0) 것이고, CFF가 이 위에서 플리커 광이 사람의 눈에 일정하고 플리커링하지 않는 광과 구별불가능한 크리티컬 플리커 주파수(Critial Flicker Frequency) 임계값이면, fa < CFF 임을 의미한다.
- 변조된 비디오 신호는 합법적인 시청자에 대한 원래의 것과 정확히 동일하게 보여야 한다. fm이 변조 주파수이면, fm > CFF임을 의미한다.
- 변조 주파수는 셔터 스펙트럼 상에서 낮은 이득 영역 외부에 위치하는 것이 바람직하다.
셔터 스펙트럼과 에일리어싱 주파수는 수학식 2의 푸리에 변환을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure 112009037309588-PCT00006
여기서, term1은 셔터 집적에 의해 유도된 기본 사인 저역 통과 필터링 동작을 나타내고, term2는 샘플링 프로세스에 의해 유도된 결과적인 스펙트럼(주기 = Fs)의 주기 구분이다.
도 1은
Figure 112009037309588-PCT00007
로 설정된 셔터 속도를 갖는 함수
Figure 112009037309588-PCT00008
의 그래프 표현이다(PAL 인터레이스 캠코더에 대한 디폴트 모드). CCD/CMOS 어레이 센서 커맨드 신호에 의한 광 집적의 절단(truncation)은 저역 통과 필터링 프로세스 동안 심한 사이드로브(sidelobe) 효과를 도입하는데, 이 필터의 저역 통과 동작에 불구하고,
Figure 112009037309588-PCT00009
컷오프 한계에 대한 스펙트럼 콘텐츠가 셔터를 통과할 수 있음을 의미한다. 기본 사인 함수의 사이드로브 피크는 다음 표를 이용하여 결정될 수 있다.
사이드로브 피크 위치 피크 위치(Hz) 피크 값
주요 로브 x=0 f=0
Figure 112009037309588-PCT00010
제1
Figure 112009037309588-PCT00011
Figure 112009037309588-PCT00012
Figure 112009037309588-PCT00013
제2
Figure 112009037309588-PCT00014
Figure 112009037309588-PCT00015
Figure 112009037309588-PCT00016
제3
Figure 112009037309588-PCT00017
Figure 112009037309588-PCT00018
Figure 112009037309588-PCT00019
앞서 주어진 제한사항을 충족하는 에일리어스 생성 주파수는 표 1에서 검은 영역으로 식별된다. 이 주파수들은 [25,∞[Hz 주파수 대역(Shannon-Nyquist 정리 위배)에서 사이드로브 피크 (최고 셔터 이득 영역) 주위에 위치한다.
mMOD(t)로 표기된 에일리어스-생성 비디오 신호는, 주파수 fm이 섀논(Shannon) 한계 위이고 셔터 스펙트럼의 비널(non-null) 영역 내에 있는 원 비디오 신호 m(t)에 일 고조파를 가산함으로써 얻어질 수 있다.
Figure 112009037309588-PCT00020
물론 수학식 4는 논-네가티브(non-negative) 광 방출과 같은 물리적 제약을 처리하도록 수정되어야 한다.
Figure 112009037309588-PCT00021
즉, 물리적으로 가능한 최대 에일리어싱 효과를 발생하기 위해, 신호 mMOD(t)는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112009037309588-PCT00022
수학식 6은 원 신호 m(t)가 변조된 스펙트럼 m(t)cos(2πfmt)에 가산된 진폭 변조(AM) 신호의 표현으로서, 복조 프로세스 전에 수신시 캐리어 재발생을 방지하기 위해 캐리어 웨이브 cos(2πfmt) 만이 변조 신호에 가산되는 전송시 전통적인 AM 방식과 대조적이다.
수학식 6에 의해 나타낸 진폭 변조 프로세스가 영화관에서 불법 시도에 대항할 많은 방법들에서 이용되었다는 점에 불구하고, 매우 제한적인 것으로 보인다. 변조 효과를 합법적인 시청자에게 보이지 않게 하기 위해, 이러한 방법은 보통 셔터 집적에 의해 완전히 제거될 정도록 높은 변조 주파수를 제안한다. 다른 방법은 더 낮은 변조 인덱스를 갖는 더 낮은 주파수를 이용하거나 휘도만의 변조를 이용하여 이러한 주파수에서 상기 효과가 보이지 않게 하여, 결과적인 아티팩트도 거의 보이지 않게 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 시청자가 방해받지 않을 정도로 보이지 않는 에일리어싱 아티팩트를 생성하기에 충분히 강한 변조 효과를 갖기 위해, 지금까지 사용된 단일 캐리어 변조 방식을 사용하는 대신 적어도 2개의 변조 주파수 fm1 및 fm2에 기초한 다중 캐리어 변조 방식을 사용할 것을 제안한다. 제1 주파수 fm1 (최저 주파수)는 낮은 플리커 속도에 대해 가능한 한 많은 효과를 도입하도록 하고 큰 셔터 이득 (예컨대, -12dB 이상)을 겪는다. 제2 주파수 fm2 는 신호 에너지의 나머지 비트와의 더 큰 방해를 발생하는 것을 허용한다. 에일리어스 생성 비디오 신호는,
Figure 112009037309588-PCT00023
논-네가티브(non-negative) 광 방출 제한사항을 이용하여, 이것은 다음 수학식 8로 된다.
Figure 112009037309588-PCT00024
여기서, α∈[0,1]은 두 주파수 fm1 및 fm2 사이에서 변조 에너지를 분리하게 하는 상수이다.
두 변조 주파수 fm1 및 fm2는 소정 주파수 fa 에서 에일리어싱을 발생하도록 기여하도록 선택된다.
제1 실시예에서, 소스 픽처에 도입될 무단 복제 방지 패턴의 모든 픽셀은 두 변조 주파수 fm1 및 fm2에 의해 변조된다.
제2 실시예에서, 소스 픽처에 도입될 무단 복제 방지 패턴의 픽셀의 제1 부분은 변조 주파수 fm1에 의해 변조되고 무단 복제 방지 패턴의 픽셀의 제2 부분(제1 부분과 상이)은 변조 주파수 fm2에 의해 변조된다.
제3 실시예에서, 소스 픽처에 도입될 무단 복제 방지 패턴의 픽셀의 휘도는 제1 변조 주파수에서 변조되고 이 픽셀의 색차는 제2 주파수에서 변조된다.
사용될 변조 주파수와 대응하는 변조 인덱스를 선택하는 다른 방법들이 이하에서 제안된다.
제1 방법으로, 변조 인덱스를 조정함으로써 전체적인 광 에너지 신호를 두개의 캐리어 웨이브 주위에 분리하는 것이 제안된다. 도 2는 다양한 적용 분야에 대한 켈리의 시간 대비 감도(Kelly's Temporal Contrast Sensitivity: TCS) 함수를 도시한다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 관측자의 시변 광 방출의 지각은 망막 여기(트로랜드(troland)로 표현), 신호의 플리커 주파수 또는 초당 광 변동 주기(수평축) 및 신호의 변조 인덱스(수직축)에 대한 특정 조건에 크게 의존한다. 주어진 망막 여기에 대해, 시변 광 방출은 대응 곡선 아래에 위치한 도메인에서 감지된다. 이 도면은 최저 변조 주파수 fm1 에 적용될 변조 인덱스를 결정하기 위해 사용된다.
수학식 3에 기초하여, 주파수 fa에서 에일리어싱 아티팩트를 생성하는 고조파 fm1 및 fm2는
Figure 112009037309588-PCT00025
및
Figure 112009037309588-PCT00026
로 쓰여질 수 있고 여기서 n1 및 n2는 정수이다. 예컨대, 1/50 셔터 속도를 갖는 PAL 인터레이스 캠코더에 대해 가식적인 15Hz 에일리어스/플리커 효과를 발생하기 위해, 양호한 후보는 다음과 같을 수 있다.
Figure 112009037309588-PCT00027
이 주파수들은 셔터 집적에 의해 필터링되지 않는다(도 1 참조). 그래서 변조된 신호가 다음과 같이 쓰여질 수 있다.
Figure 112009037309588-PCT00028
여기서, fm1 = 35Hz 이고, fm2 = 65Hz 이며, α2 = 1 - α1 이다.
캐리어 2에서의 위상 반대 (+π)는 셔터 스펙트럼에서 홀수와 짝수 로브 사이에서의 유도된 위상 반대인 e-jπfT를 취소하도록 허용한다(수학식 3 참조). 변조 인덱스 α1 및 α2는 시청자에게 보이지 않는 것을 보장하기 위해 도 2와 매치하도록 주의깊게 선택된다. 일례로, 7.1 트로랜드의 망막 여기에 대해, 계수는
Figure 112009037309588-PCT00029
이다.
이들이 실제 정신물리적 테스트(actual psychophysical tests)를 이용하는 것을 설정할지라도, 도 2는 영화관에서 사람의 지각을 나타내지 못할 것 같으므로, 이것은 플리커 민감도 테스트 동안에 사용된 것과 다른 시각 조건을 갖는다.
이런 식으로, 이 멀티 캐리어 변조 방식은 모든 변조된 값이 디스플레이 장치의 범위(gamut) 내에 있음을 변조 인덱스가 보장하는 한 XYZ 컬러 공간에서 비디 오 신호의 하나 또는 몇개의 구성요소에 적용될 수 있다.
변조 신호 에너지를 두개의 다른 캐리어 웨이브로 분리하는 다른 가능성은 예컨대 색차-휘도 변조와 같은 이중 구성요소 변조일 수 있다. 플리커하는 광의 사람의 지각은, 이 광이 모든 망막 원뿔체나 도 3에 도시된 바와 같이 선택된 범위만을 자극하는지의 여부에 달려 있음이 설명되었다. 도 3은 컬러 플리커에 대한 사람 눈의 민감도를 나타낸다. 특히, 도 3은 2개의 망막 여기(4,5 트로랜드 및 45 트로랜드), 4개의 컬러(블루 455nm, 그린 512nm, 레드 641nm, 레드 689nm) 및 변조 주파수 범위 [1Hz, 20Hz]에 대한 임계 변조 인덱스를 나타낸다. 주어진 망막 여기, 주어진 컬러 및 주어진 변조 주파수에 대해, 변조 인덱스는 영화관에서 플리커의 보이지 않음을 보장하기 위해 대응하는 민감도 곡선(변조는 이 곡선에 의해 주어진 변조 인덱스보다 더 작음) 위에 있어야 한다.
그 결과, 제1 실시예에 대한 대안은 이중 색차-휘도 변조 시스템으로, 여기서 색차(XYZ 컬러 공간에서의 X 및 Z 구성요소) 플리커 효과는 제1 캐리어 주파수 fm1=35Hz를 이용하여 발생되고, 나머지 휘도 다이내믹(Y 구성요소)은 제2 캐리어 주파수 fm2=65Hz를 이용하여 변조된다.
이 경우, 다음과 같이 된다.
Figure 112009037309588-PCT00030
여기서, A1, A2 및 A3는 모든 변조된 벡터가 디스플레이 장치 범위에 있음을 보장하도록 주의깊게 선택된 변조 인덱스이다. 주어진 변조 주파수, 주어진 컬러 및 주어진 망막 여기에 대해, 유효한 변조 인덱스 A는 도 3의 대응하는 민감도 곡선 위에 위치한다. 또한, 다른 조건은 X(1-A1) 내지 X(1+A1), Y(1-A2) 내지 Y(1+A2) 및 Z(1-A3) 내지 Z(1+A3)로부터 모든 선택된 XYZ 벡터는 디스플레이 범위 내에 위치한다.
도 4, 5 및 6은 본 발명에 따른 방법의 3가지 바람직한 회로 구현예의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 구현하는 장치(100)로서, 무단 복제 방지 패턴(예컨대, 불법 복제)의 모든 픽셀이 변조 주파수 fm1 및 fm2에 의해 변조된다. 이 장치(100)는 소스 픽처를 수신하여 출력 픽처를 리프레시 주파수 Fr'(예컨대, 144Hz)에서 동작하는 비디오 프로젝터(400)로 전달한다. 소스 픽처는 리프레시 주파수 Fr'(예컨대 24Hz)에서 수신된다. 이 장치는 다음을 포함한다.
- 각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터(110), 여기서 K = Fr'/Fr이고;
- 주파수 Fr'에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기(120A), 여기서 cos(2πfm1t)의 캐리어 계수는 이전에 계산되어 룩업 테이블에 저장되고;
- 생성기(120A)에 의해 전달된 각 캐리어 계수와 변조 인덱스 α1를 곱하는 제1 곱셈기 회로(130A), 여기서 변조 인덱스 α1는 상기한 바와 같이 미리 정해지고 메모리 회로에 저장된 값이고, 이 논제로값 α1는 변조되어야 하는 소스 픽처의 픽셀에 대해 사용되고(= 무단 복제 방지 패턴의 픽셀), 값 0은 다른 픽셀에 대해 사용되며(= 변조하지 않음);
- 주파수 Fr'에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기(120B), 여기서 cos(2πfm2t)의 캐리어 계수는 이전에 계산되어 룩업 테이블에 저장되고;
- 생성기(120B)에 의해 전달된 각 캐리어 계수와 변조 인덱스 α2를 곱하는 제2 곱셈기 회로(130B), 여기서 변조 인덱스 α2는 상기한 바와 같이 미리 정해지고 메모리 회로에 저장된 값이고, 이 논제로값 α2는 변조되어야 하는 소스 픽처의 픽셀에 대해 사용되고(= 무단 복제 방지 패턴의 픽셀), 값 0은 다른 픽셀에 대해 사용되며(= 변조하지 않음);
- 곱셈기 회로(130A 및 130B)에 의해 전달된 값들과 값 1을 가산하는 가산기 회로(140); 및
- 프레임 듀플리케이터(110)에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 값과 가산기 회로(140)에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로(150), 여기서 변조 인덱스 α1 또는 α2가 0이 아닌 픽셀의 부분 (= 무단 복제 방지 패턴의 픽셀)은 변조 주파수 fm1 및 fm2 에서 변조되고, 다른 픽셀은 변조되지 않으며, 출력 픽처는 비디오 프로젝터(400)로 제공된다.
도 5는 본 발명의 방법을 구현하는 장치(200)를 도시하고, 집합 E1에 속하는 무단 복제 방지 패턴의 픽셀의 일부는 변조 주파수 fm1에서 변조되고, 나머지 픽셀은 변조 주파수 fm2에서 변조된다. 이 장치(200)는 소스 픽처를 수신하여 리프레시 주파수 Fr'(예컨대 144 Hz)에서 동작하는 비디오 프로젝터(400)로 출력 픽처를 전달한다. 소스 픽처는 리프레시 주파수 Fr에서 수신된다. 이 장치는 다음을 포함한다.
- 각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터(210), 여기서 K = Fr'/Fr이고;
- 주파수 Fr'에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기(220A), 여기서 cos(2πfm1t)의 캐리어 계수는 이전에 계산되어 룩업 테이블에 저장되고;
- 생성기(220A)에 의해 전달된 각 캐리어 계수와 변조 인덱스 α1를 곱하는 제1 곱셈기 회로(230A), 여기서 변조 인덱스 α1는 상기한 바와 같이 미리 정해지고 메모리 회로에 저장된 값이고, 이 논제로값 α1는 변조되어야 하는 소스 픽처의 픽셀의 제1 부분 E1에 대해 사용되고(= 무단 복제 방지 패턴의 픽셀의 제1 부분);
- 주파수 Fr'에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기(220B), 여기서 cos(2πfm2t)의 캐리어 계수는 이전에 계산되어 룩업 테이블에 저장되고;
- 생성기(120B)에 의해 전달된 각 캐리어 계수와 변조 인덱스 α2를 곱하는 제2 곱셈기 회로(230B), 여기서 변조 인덱스 α2는 상기한 바와 같이 미리 정해지고 메모리 회로에 저장된 값이고, 이 논제로값 α2는 변조되어야 하는 소스 픽처의 픽셀의 제2 부분 E2(제1 부분 E1과 상이)에 대해 사용되고(= 무단 복제 방지 패턴의 픽셀의 제2 부분);
- 곱셈기 회로(230A)에 의해 전달된 값을 입력 0에서 수신하며 값 0을 입력 1에서 수신하고 곱셈기 회로(230B)에 의해 전달된 값을 입력 2에서 수신하는 선택기(260), 여기서 현재 픽셀 p가 소정의 집합 E1에 속하면, 선택기는 그 입력 0에서 존재하는 값을 전달하고, 현재 픽셀 p가 소정의 집합 E2에 속하면, 선택기는 그 입력 2에서 존재하는 값을 전달하고, 그렇지 않으면 그 입력 1에서 존재하는 값 0을 전달하고;
- 선택기 회로(260)에 의해 전달된 값들과 값 1을 가산하는 가산기 회로(240); 및
- 프레임 듀플리케이터(210)에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 값과 가산기 회로(240)에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로(250), 따라서 집합 E1에 속하는 픽셀은 주파수 fm1에서 변조되고, 집합 E2에 속하는 픽셀은 주파수 fm2에서 변조되며, 다른 픽셀은 변조되지 않고, 출력 픽처의 픽셀은 비디오 프로젝터(400)로 제공된다.
도 5 및 도 6에서, 픽처의 무단 복제 방지 패턴 픽셀의 밝기가 변조된다. 이것은 픽셀의 휘도나 색차일 수 있다. 도 6은 무단 복제 방지 패턴 픽셀의 휘도가 제1 주파수에서 변조되고 이 픽셀의 색차가 제2 변조 주파수에서 변조되는 회로 구현예를 제안한다.
도 6은 소스 픽처를 수신하여 리프레시 주파수 Fr'(예컨대 144 Hz)에서 동작하는 비디오 프로젝터(400)로 출력 픽처를 전달하는 장치(300)를 도시한다. 소스 픽처는 리프레시 주파수 Fr에서 수신된다. 이 장치는 다음을 포함한다.
- 각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터(310), 여기서 K = Fr'/Fr, 듀플리케이터의 제1 출력은 이 픽처의 휘도 신호를 전달하고 제2 출력은 이 픽처의 색차 신호를 전달하고;
- 주파수 Fr'에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기(320A), 여기서 cos(2πfm1t)의 캐리어 계수는 이전에 계산되어 룩업 테이블에 저장되고;
- 생성기(320A)에 의해 전달된 각 캐리어 계수와 변조 인덱스 α1를 곱하는 제1 곱셈기 회로(330A), 여기서 변조 인덱스 α1는 상기한 바와 같이 미리 정해지고 메모리 회로에 저장된 값이고, 이 논제로값 α1는 변조되어야 하는 소스 픽처의 픽셀에 대해 사용되고(= 무단 복제 방지 패턴의 픽셀), 값 0은 다른 픽셀에 대해 사용되며(= 변조하지 않음);
- 곱셈기 회로(330A)에 의해 전달된 값과 값 1을 가산하는 제1 가산기 회 로(340A);
- 주파수 Fr'에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기(320B), 여기서 cos(2πfm2t)의 캐리어 계수는 이전에 계산되어 룩업 테이블에 저장되고;
- 생성기(120B)에 의해 전달된 각 캐리어 계수와 변조 인덱스 α2를 곱하는 제2 곱셈기 회로(330B), 여기서 변조 인덱스 α2는 상기한 바와 같이 미리 정해지고 메모리 회로에 저장된 값이고, 이 논제로값 α2는 변조되어야 하는 소스 픽처의 픽셀에 대해 사용되고(= 무단 복제 방지 패턴의 픽셀), 값 0은 다른 픽셀에 대해 사용되며(= 변조하지 않음);
- 곱셈기 회로(330A)에 의해 전달된 값과 값 1을 가산하는 제2 가산기 회로(340B);
- 프레임 듀플리케이터(210)에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 휘도값과 가산기 회로(340A)에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로(350A), 결과적인 신호는 비디오 프로젝터(400)로 제공되고;
- 프레임 듀플리케이터(210)에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 휘도값과 가산기 회로(340B)에 의해 전달된 값을 곱하는 제4 곱셈기 회로(350B), 결과적인 신호는 비디오 프로젝터(400)로 제공된다.
물론, 본 발명의 범위는 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 특히, 리프레시 주파수 Fr' 및 Fr' 또는 변조 주파수 fmi의 다른 값들이 사용될 수 있다. 셋 이상의 변조 주파수가 사용될 수 있다. 다른 실시예들이 조합될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 소스 픽처들(source pictures)이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱(aliasing)에 기인한 아티팩트(artifacts)를 생성하도록 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 방법으로서,
    상기 픽처에 대해 디스플레이될 밝기 주위로 상기 시퀀스의 각 픽처의 픽셀들의 밝기(brightness)를 제1 변조 주파수(fm1)에서 시간적으로 변조하는 제1 시간 변조 단계를 포함하고,
    상기 픽처에 대해 디스플레이될 밝기 값 주위에 상기 시퀀스의 각 픽처의 픽셀들의 밝기를 상기 제1 변조 주파수(fm1)와는 다른 제2 변조 주파수(fm2)에서 시간적으로 변조하는 제2 시간 변조를 더 포함하고,
    상기 제2 변조 주파수(fm2)는 상기 제1 변조 주파수(fm1)의 배수가 아니고 상기 제1 및 제2 변조 주파수(fm1, fm2)는 사람의 눈에 보이지 않도록 결정되고, 소정의 에일리어싱 주파수에서 에일리어싱 아티팩트를 생성하도록 기여하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    밝기가 상기 제1 변조 주파수에서 변조되는 적어도 하나의 픽셀은, 밝기가 상기 제2 변조 주파수에서 변조되는 픽셀인 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소스 픽처의 적어도 하나의 픽셀은 상기 제1 변조 주파수에서 변조되고, 상기 소스 픽처의 적어도 하나의 다른 픽셀은 상기 제2 변조 주파수에서 변조되는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소스 픽처의 상기 픽셀의 밝기는 제1 구성요소 및 제2 구성요소를 포함하고, 상기 소스 픽처의 픽셀의 제1 구성요소는 상기 제1 변조 주파수에서 변조되고, 상기 소스 픽처의 픽셀의 제2 구성요소는 상기 제2 변조 주파수에서 변조되는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 구성요소는 휘도(luminance)이고 상기 제2 구성요소는 색차(chrominance)인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비디오 캡처링 장치의 주어진 샘플링 주파수 Fs 및 에일리어싱 주파수 fa에 대해, 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수는
    Figure 112009037309588-PCT00031
    및
    Figure 112009037309588-PCT00032
    (여기서, n1 및 n2는 두개의 서로 다른 정수)가 되도록 선택되는 방법.
  7. 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱에 의한 아티팩트를 생성하도록 상기 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 장치로서, 상기 소스 픽처는 제1 리프레시 주파수(Fr)에서 수신되어 제2 리프레시 주파수(Fr')에서 전달되고,
    각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터(110) - K는 상기 제2 리프레시 주파수와 제1 리프레시 주파수 간의 비율(K = Fr'/Fr)임 - 와,
    상기 제2 주파수(Fr')에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기(120A) - 상기 캐리어 계수는 제1 변조 주파수(fm1)를 갖는 사인 곡선을 따름 - 와,
    상기 제1 생성기(120A)에 의해 전달된 상기 캐리어 계수들의 제1 부분과 제1 논제로(non-zero) 변조 인덱스 (α1)를 곱하고, 상기 캐리어 계수들의 다른 부분과 0을 곱하는 제1 곱셈기 회로(130A)와,
    상기 제2 주파수(Fr')에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기(120B) - 상기 캐리어 계수는 제2 변조 주파수(fm2)를 갖는 사인 곡선을 따르고, 상기 제2 변조 주파수(fm2)는 상기 제1 변조 주파수(fm1)의 배수가 아님 - 와,
    상기 제2 생성기(120B)에 의해 전달된 상기 캐리어 계수들의 제1 부분과 제2 논제로 변조 인덱스 (α2)를 곱하고, 상기 캐리어 계수들의 다른 부분과 0을 곱하는 제2 곱셈기 회로(130B)와,
    상기 제1 및 제2 곱셈기 회로(130A 및 130B)에 의해 전달된 값들과 값 1을 가산하는 가산기 회로(140)와,
    상기 프레임 듀플리케이터(110)에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 값과 상기 가산기 회로(140)에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로(150)
    를 포함하는 장치.
  8. 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱에 기인한 아티팩트를 생성하도록 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 장치로서, 상기 소스 픽처는 제1 리프레시 주파수(Fr)에서 수신되어 제2 리프레시 주파수(Fr')에서 전달되고,
    각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터(210) - K는 상기 제2 리프레시 주파수와 상기 제1 리프레시 주파수 간의 비율(K = Fr'/Fr)임 - 와,
    상기 제2 주파수(Fr')에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기(220A) - 상기 캐리어 계수들은 제1 변조 주파수(fm1)를 갖는 사인 곡선을 따름 - 와,
    상기 제1 생성기(220A)에 의해 전달된 상기 캐리어 계수와 제1 논제로 변조 인덱스 (α1)를 곱하는 제1 곱셈기 회로(230A)와,
    상기 제2 주파수(Fr')에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기(220B) - 상기 캐리어 계수들은 제2 변조 주파수(fm2)를 갖는 사인 곡선을 따르고, 상기 제2 변조 주파수(fm2)는 상기 제1 변조 주파수(fm1)의 배수가 아님 - 와,
    상기 제2 생성기(220B)에 의해 전달된 상기 캐리어 계수와 제2 논제로 변조 인덱스 (α2)를 곱하는 제2 곱셈기 회로(230B)와,
    상기 제1 곱셈기 회로(230A)에 의해 전달된 값을 제1 입력(입력 0)에서 수신하고, 값 0을 제2 입력(입력 1)에서 수신하고, 상기 제2 곱셈기 회로(230B)에 의해 전달된 값을 제3 입력(입력 2)에서 수신하고, 현재 픽셀이 제1의 소정 픽셀 집합 (E1)에 속하면 자신의 제1 입력에 존재하는 값을 전달하고, 현재 픽셀이 상기 제1 집합 (E1)과는 다른 제2의 소정 픽셀 집합 (E2)에 속하면 자신의 제3 입력에 존재하는 값을 전달하고, 그 외에는 값 0을 전달하는 선택기(260)와,
    상기 선택기(260)에 의해 전달된 값들과 값 1을 가산하는 가산기 회로(240)와,
    상기 프레임 듀플리케이터(210)에 의해 전달된 복사된 픽처의 픽셀의 값과 상기 가산기 회로(240)에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로(250)
    를 포함하는 장치.
  9. 소스 픽처들이 비디오 캡처링 장치에 의해 캡처될 때 에일리어싱에 기인한 아티팩트를 생성하도록 상기 소스 픽처 시퀀스를 처리하는 장치로서, 상기 소스 픽 처는 제1 리프레시 주파수(Fr)에서 수신되어 제2 리프레시 주파수(Fr')에서 전달되고,
    각 소스 픽처에 대해 K개의 픽처를 생성하는 프레임 듀플리케이터(310) - K는 상기 제2 리프레시 주파수와 상기 제1 리프레시 주파수 간의 비율 (K = Fr'/Fr)임 - 와,
    상기 제2 주파수(Fr')에서 캐리어 계수를 생성하는 제1 생성기(320A) - 상기 캐리어 계수들은 제1 변조 주파수(fm1)를 갖는 사인 곡선을 따름 - 와,
    상기 제1 생성기(320A)에 의해 전달된 캐리어 계수들의 제1 부분과 제1 논제로 변조 인덱스 (α1)를 곱하고 상기 캐리어 계수들의 다른 부분과 0을 곱하는 제1 곱셈기 회로(330A)와,
    상기 곱셈기 회로(330A)에 의해 전달된 값과 값 1을 가산하는 제1 가산기 회로(340A)와,
    상기 제2 주파수(Fr')에서 캐리어 계수를 생성하는 제2 생성기(320B) - 상기 캐리어 계수는 제2 변조 주파수(fm2)를 갖는 사인 곡선을 따르고, 상기 제2 변조 주파수(fm2)는 상기 제1 변조 주파수(fm1)의 배수가 아님 - 와,
    상기 제2 생성기(320B)에 의해 전달된 캐리어 계수들의 제1 부분과 제2 논제로 변조 인덱스 (α2)를 곱하고 상기 캐리어 계수들의 다른 부분과 0을 곱하는 제2 곱셈기 회로(330B)와,
    상기 제2 곱셈기 회로(330B)에 의해 전달된 값과 값 1을 가산하는 제2 가산기 회로(340B)와,
    상기 프레임 듀플리케이터(210)에 의해 전달된 픽처의 픽셀의 휘도값과 상기 제1 가산기 회로(340A)에 의해 전달된 값을 곱하는 제3 곱셈기 회로(350A)와,
    상기 프레임 듀플리케이터(210)에 의해 전달된 픽처의 픽셀의 색차값과 상기 제2 가산기 회로(340B)에 의해 전달된 값을 곱하는 제4 곱셈기 회로(350B)
    를 포함하는 장치.
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