KR20160091102A - 고속 신호 보간 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 기술은 고속 신호 보간 장치 및 방법이 개시되어 있다. 보다 구체적으로는 L개의 입력 신호 데이터와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 기 정해진 해상도인 N 회 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출하고 보간 계수가 소정값인 경우 소정값의 보간 계수를 가지는 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 실행하지 아니함에 따라 주파수 보간을 위한 (N-1)*L개의 곱셈기의 수가 기존의 주파수 보간에 사용되는 곱셈기의 수 (LN/2)log2L 보다 감소하게 되므로, 신호의 해상도가 증가됨에도 불구하고 주파수 보간을 고속으로 실행할 수 있게 된다.

Description

고속 신호 보간 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR HIGH SPEED INTERLEAVING OF SIGNALS}

본 발명은 고속 신호 보간 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 데이터값이 0인 소정 수의 신호 데이터를 요청된 해상도로 설정된 소정 회만큼 입력 신호 데이터에 추가한 후 부분적인 이산 푸리에 변환을 통해 도출된 보간 계수로 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 고속으로 처리할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 기술의 발달로 인해 다양한 신호표시장치, 특히 대용량 고품질의 신호처리장치가 상용화되고 있다. 이에 따라, 신호매체들로부터 출력되는 신호의 고화질화가 요구되고 있으며, 이를 만족하기 위해, 신호를 확대 혹은 축소하기 위한 신호포맷 변환기술의 필요성이 증대되고 있다.

특히, 다양한 포맷의 신호신호를 단일 디스플레이장치에 표시하기 위해서는 신호를 수평방향 및 수직방향으로 확대할 수 있는 신호포맷 변환기술이 필요하다. 이러한 신호포맷 변환기술을 신호 보간법이라 하며, 일반적으로 기 설정된 해상도보다 낮은 해상도의 신호신호가 입력되는 경우, 이러한 신호 보간법이 처리 장치에 적용되게 된다.

일반적인 신호 보간 장치는 입력되는 신호신호의 주파수 및 휘도 레벨을 분석하고 분석 결과를 토대로 이산 푸리에 변환 및 기 정해진 보간 법을 실행하여 보간 계수를 결정하고, 결정된 보간 계수에 따라 입력 신호신호에 대한 보간을 수행한다.

이때 입력 신호 신호에 대한 보간을 수행함에 있어 소정 수의 지연기, 소정 수의 곱셈기, 및 가산기로 구비되며, 곱셈기의 수에 따라 주파수 보간에 대한 연산 속도가 결정된다. 즉, 보간을 수행할 위치의 주변 화소의 샘플링 수를 이용하여 입력 신호신호에 대한 필터링이 수행된다. 연산 속도를 결정하는 곱셈기의 수는 샘플링 수에 의해 결정된다. 이때 L 개의 신호 신호가 입력되는 가정 하에 곱셈기의 수는 (L/2)log₂L 로 추정된다.

통상의 신호 보간 시 해상도를 높이기 위해 입력 신호 신호의 수를 증가한 후 증가된 입력 신호 신호에 대해 보간을 수행하기도 한다.

이러한 신호 보간법은 신호 신호의 입력 시간이 오래 걸리거나 신호 신호의 길이가 극히 제한적인 경우 입력 신호 신호에 대한 보간을 수행하는데 어려움이 존재하였다.

이러한 어려움을 극복하기 위해, 일반적인 신호 보간 장치는 데이터 값이 0인 신호 신호를 추가한 후 추가된 신호 신호에 대해 보간이 수행된다. 예를 들어, L 개의 입력 신호에 데이터값이 0인 L개의 신호 신호를 추가된 경우 샘플링 수가 2배로 증가되어 곱셈기의 수가 2배로 증가된다. 즉, 신호 신호의 길이가 늘어난 만큼 해상도는 증가하나 샘플링 수가 증가되므로, 곱셈기의 수가 증가되어 데이터 보간을 위한 연산 속도가 증가되는 한계점이 도달하였다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 데이터값이 0인 소정 수의 신호 데이터를 요청된 해상도에 따른 소정 회 반복하여 입력 신호 신호에 추가한 후 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 정해진 보간 법을 실행하여 보간 계수를 도출하고 도출된 보간 계수를 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 곱한 후 가산하여 주파수 보간을 실행함에 있어 보간 계수가 소정값인 경우 주파수 보간을 수행하지 아니함에 따라 주파수 보간에 따른 곱셈기의 수가 감소되어 신호의 해상도를 근본적으로 증가할 수 있고 주파수 보간을 고속으로 실행할 수 있는 고속 신호 보간 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고속 신호 보간 장치는,

데이터값이 0인 소정 수의 신호 데이터를 기 정해진 해상도에 따른 소정 회 반복하여 입력 신호 데이터에 추가한 후 추가된 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출하는 제어부와,

상기 제어부의 제어에 따라 기 정해진 보간 계수로 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 수행하는 데이터 처리부를 포함하고,

상기 데이터 처리부는,

상기 제어부의 제어에 따라 상기 보간 계수가 소정값이 아닌 경우 주파수 보간을 수행하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 추가 신호 데이터의 소정 수는

상기 입력 신호 데이터의 수와 동일한 수이고,

상기 소정 회는

입력 신호 데이터와 추가 신호 데이터의 비로서, 상기 기 정해진 해상도에 따라 결정되는 것이 바람직하다.

상기 데이터 처리부는,

다수의 곱셈기와, 지연기, 및 가산기로 구비되고,

L개의 입력 신호 데이터와 L개의 추가 신호 데이터의 비가 N인 경우 곱셈기의 수는 (N-1)*L 로 구비되는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신호 보간 방법은,

제어부에서 데이터값이 0인 소정 수의 신호 데이터를 기 정해진 해상도에 따라 도출된 소정회 반복하여 입력 신호 데이터에 추가하는 단계와,

상기 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 후 주파수 특성에 따라 정해진 보간 법을 토대로 보간 계수를 도출하는 단계와,

상기 제어부의 제어에 따라 기 정해진 보간 계수로 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터를 주파수 보간 처리하는 단계를 포함하고,

상기 주파수 보간 처리 단계는,

상기 보간 계수가 기 정해진 소정값이 아닌 경우 상기 보간 계수 및 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 수행하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 추가 신호 데이터의 소정 수는

입력 신호 데이터의 수와 동일한 수이고,

상기 소정 회는

추가 신호 데이터수와 입력 신호 데이터의 수의 비로서, 기 기 정해진 해상도에 따라 결정되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 신호 보간 장치 및 방법에 따르면, L개의 입력 신호 데이터와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 기 정해진 해상도인 N 회 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출하고 보간 계수가 소정값인 경우 소정값의 보간 계수를 가지는 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 실행하지 아니함에 따라 주파수 보간을 위한 (N-1)*L개의 곱셈기의 수가 기존의 주파수 보간에 사용되는 곱셈기의 수 (LN/2)log₂L 보다 감소하게 되므로, 신호의 해상도가 증가됨에도 불구하고 주파수 보간을 고속으로 실행할 수 있는 효과를 얻는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 보간 장치의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터를 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신호 보간 과정을 보인 흐름도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 보간 장치의 구성을 보인 도이며, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 보간 장치는, L개의 입력 신호 데이터의 수와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 요청된 해상도 비율 N 회만큼 입력 신호 데이터에 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출함에 있어 보간 계수가 소정값인 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 수행하지 아니하도록 구비되고, 이러한 장치는, 제어부(10), 및 데이터 처리부(30)를 포함한다.

상기 제어부(10)는, 입력 신호 데이터에 L개의 입력 신호 데이터의 수와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 요청된 해상도 비율 N 회 추가하도록 구비된다.

그리고, 상기 제어부(10)는 각 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 기 정해진 보간법에 대응되는 보간 계수를 도출한 후 도출된 보간 계수를 상기 데이터 처리부(30)로 전달한다.

상기 제어부(10)에서, 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환을 실행한 후 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출한 후 도출된 보간 계수를 도출하는 일련의 과정은 통상의 이산 푸리에 변환 후 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법, 예를 들어 큐빅 컨벌루젼(Cubic Convolution Interpolation)보간법이나 폴리-페이즈(Poly-Phase) 보간법 등을 토대로 보간 계수를 도출하는 일련의 과정과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 제어부(10)의 추가 신호 데이터와 입력 신호 데이터를 수신한 후 이산 푸리에 변환 및 기 정해진 보간 법을 토대로 보간 계수를 도출하고 도출된 보간 계수 및 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터를 수신한 데이터 처리부(30)는 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 보간 계수를 곱한 후 합산하는 주파수 보간을 실행하도록 구비된다.

상기 데이터 처리부(30)는, 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터, 및 보간 계수에 대해 곱한 후 합산하도록 다수의 곱셈기, 합산기, 및 다수의 지연기를 포함한다.

즉, 제어부(10)는 n= 0, 2, L-1의 입력 신호 데이터와 n=L,L+1, … 2L-1)의 가 신호 데이터에 대한 보간 계수를 도출하는 일련의 알고리즘은 다음 식 1을 만족한다.

이에 제어부(10)는 이러한 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대한 보간 계수

이 소정값(0)인 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 실행하지 아니하도록 상기 데이터 처리부(30)의 구동을 단속한다.

이에 상기 데이터 처리부(30)의 곱셈기의 수는 (N-1)*L 이므로, 기존의 기존의 (LN/2)log₂L 보다 감소하여 연산 속도가 감소된다.

본 발명에 의하면, 입력 신호 데이터에 L개의 입력 신호 데이터의 수와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 요청된 해상도 비율 N 회 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출함에 있어 보간 계수가 소정값(0)인 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 실행하지 아니함에 따라 주파수 보간을 위한 곱셈기의 수가 (N-1)*L 이 된다. 따라서, 기존의 주파수 보간에 사용되는 곱셈기의 수 (LN/2)log₂L 보다 곱셈기의 수가 감소되어 해상도가 증가됨에도 불구하고 주파수 보간을 고속으로 실행할 수 있게 된다.

한편, 입력 신호 데이터에 L개의 입력 신호 데이터의 수와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 요청된 해상도 비율 N 회 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환을 실행함에 있어 이산 푸리에 변환 시 보간 계수가 소정값(0)인 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 실행하지 아니하는 일련의 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 신호 보간 장치의 동작 과정을 보인 흐름도로서, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 신호 보간 과정을 설명한다.

우선, 제어부(10)에서 입력 신호 데이터와 요청된 해상도 비율에 따라 입력 신호 데이터와 동일한 수의 신호 데이터를 해상도 비율로 정해진 소정 회를 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법에 따라 보간 계수를 도출한다.

즉, 상기 제어부(10)에서 입력 신호 데이터와 요청된 해상도 비율에 따라 입력 신호 데이터와 동일한 수의 신호 데이터를 해상도 비율로 정해진 소정 회를 추가한다(단계 101, 103).

그리고, 상기 제어부(10)는, 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법에 따라 보간 계수를 도출한다(단계 105).

이때 상기 제어부(10)는, 보간 계수가 0이 아닌 경우 주파수 보간을 수행하기 위한 제어 신호를 데이터 처리부(30)로 전달하는 바, 상기 데이터 처리부(30)의 곱셈기의 수가 기존의 곱셈기의 수 보다 감소하게 된다.

즉, 상기 제어부(10)는 이산 푸리에 변환으로 도출된 보간 계수가 0인 지를 판단하고, 판단 결과 보간 계수가 0인 경우 주파수 보간을 실행하지 아니하므로 보간 계수의 출력을 단속한다(단계 107). 이에 데이터 처리부(30)의 곱셈기의 수는 기존의 곱셈기의 수 보다 감소하게 된다.

그리고, 상기 보간 계수가 0이 아닌 경우 단계(109)를 통해 입력 신호 데이터, 및 추가 신호 데이터를 보간 계수를 곱한 후 하나로 가산기로 합성하여 주파수 보간을 수행한다.

즉, 상기 데이터 처리부(30)의 곱셈기의 수는 (N-1)*L 이므로, 기존의 기존의 (LN/2)log₂L 보다 감소하여 연산 속도가 감소된다.

이에 L개의 입력 신호 데이터와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 기 정해진 해상도인 N 회 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출하고 보간 계수가 소정값인 경우 소정값의 보간 계수를 가지는 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 실행하지 아니함에 따라 주파수 보간을 위한 (N-1)*L개의 곱셈기의 수가 기존의 주파수 보간에 사용되는 곱셈기의 수 (LN/2)log2L 보다 감소하게 되므로, 신호의 해상도가 증가됨에도 불구하고 주파수 보간을 고속으로 실행할 수 있게 된다.

여기에 제시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

L개의 입력 신호 데이터와 동일한 수의 데이터값이 0인 L개의 신호 데이터를 기 정해진 해상도인 N 회 추가한 후 추가 신호 데이터 및 입력 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 기 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출하고 보간 계수가 소정 값인 경우 소정 값의 보간 계수를 가지는 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 실행하지 아니함에 따라 주파수 보간을 위한 (N-1)*L개의 곱셈기의 수가 기존의 주파수 보간에 사용되는 곱셈기의 수 (LN/2)log2L 보다 감소하게 되므로, 신호의 해상도가 증가됨에도 불구하고 주파수 보간을 고속으로 실행할 수 있는 신호 보간 장치 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 고 해상도의 신호표시장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (5)

1. 데이터값이 0인 소정 수의 신호 데이터를 기 정해진 해상도에 따른 소정 회 반복하여 입력 신호 데이터에 추가한 후 추가된 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 및 주파수 특성에 따라 정해진 보간법을 토대로 보간 계수를 도출하는 제어부와,
   상기 제어부의 제어에 따라 기 정해진 보간 계수로 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 수행하는 데이터 처리부를 포함하고,
   상기 데이터 처리부는,
   입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 고속으로 실행하기 위해, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 보간 계수가 소정값이 아닌 경우 주파수 보간을 수행하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 신호 보간 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 추가 신호 데이터의 소정 수는
   상기 입력 신호 데이터의 수와 동일한 수이고,
   상기 소정 회는
   입력 신호 데이터와 추가 신호 데이터의 비로서, 상기 기 정해진 해상도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 고속 신호 보간 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 데이터 처리부는,
   다수의 곱셈기와, 지연기, 및 가산기로 구비되고,
   L개의 입력 신호 데이터와 L개의 추가 신호 데이터의 비가 N인 경우 곱셈기의 수는 (N-1)*L 로 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 신호 보간 장치.
4. 제어부에서 데이터값이 0인 소정 수의 신호 데이터를 기 정해진 해상도에 따라 도출된 소정회 반복하여 입력 신호 데이터에 추가하는 단계와,
   상기 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 이산 푸리에 변환 후 주파수 특성에 따라 정해진 보간 법을 토대로 보간 계수를 도출하는 단계와,
   상기 제어부의 제어에 따라 기 정해진 보간 계수로 입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터를 주파수 보간 처리하는 단계를 포함하고,
   상기 주파수 보간 처리 단계는,
   입력 신호 데이터 및 추가 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 고속으로 실행하기 위해, 상기 보간 계수가 기 정해진 소정값이 아닌 경우 상기 보간 계수 및 신호 데이터에 대해 주파수 보간을 수행하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 신호 보간 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 추가 신호 데이터의 소정 수는
   입력 신호 데이터의 수와 동일한 수이고,
   상기 소정 회는
   추가 신호 데이터 수와 입력 신호 데이터의 수의 비로서, 기 기 정해진 해상도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 고속 신호 보간 방법.

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