KR920010812B1 - 적응 변조에 의한 영상신호 송수신 방식 및 회로 - Google Patents

적응 변조에 의한 영상신호 송수신 방식 및 회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

적응 변조에 의한 영상신호 송수신 방식 및 회로
제1도는 본 발명에 따른 블럭도.
제2도는 본 발명에 따른 제1도의 송신측(10)의 구체 회로도.
제3도는 제2도에 따른 타이밍도.
제4도는 본 발명에 따른 제1도의 비선형 변환부(16, 102)의 특성도.
제5도는 본 발명에 따른 제1도의 노이즈 리듀샤(101)의 구체회로도.
제6도는 본 발명에 따른 적응상 수표
제7도는 본 발명에 따른 영상신호처리 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 송신측 20 : 수신측
50 : 적응변환부
본 발명은 고정세 텔레비젼에 있어서 양상신호 송수신 방식 및 회로에 관한 것으로, 특히 영상신호를 서브밴드(Sub band)로 분할하여 전송할시 각밴드에 따라 적응적으로 전송채널의 노이즈(Noise)를 억제하기 위한 적응변조에 의한 영상신호 송수신 방식 및 회로에 관한 것이다.
일반적으로 적응변조(Adaptive Modulation)는 양자화 노이즈에 따른 윤곽 구조(Contouring Artifact)의 열화를 제거하기 위한 가상잡음(Pseudo noise)양자화의 개념에서 비롯되었다.
현재 미국의 ATV(Advanced Television)에서 제안된 영상신호 송수신 기법은 영상 대역 압축 알고리즘으로써 서브밴드 코딩(Coding)을 사용하는 것인데, 이것은 영상대역으로 하이밴드(High band)성분과 로우밴즈(Low band)성분으로 나누어 송신측에서 각 밴드에 일괄적인 노이즈 억제 처리를 하는 방법이었다.
상기 제안된 영상신호 대역 압축 알고리즘에서 로우밴드 영상신호 성분은 공간적으로나 시간적을 낮은 주파수 성분 즉 상관관계(Correlation)가 높은 신호이므로 이 로우밴드 영상신호 성분에 채널노이즈(Chnnel noise)가 포함될 경우 수신측의 디코더에서 노이즈가 증가되고, 또 한편으로 낮은 진폭을 갖는 하이밴드 영상신호 성분을 복원함에 있어서 채널 노이즈를 제거하지 못하면 화질의 열화가 초래되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 영상신호 송수신 방식 및 회로에 있어서, 각밴드에 따라 적용적으로 전송채널의 노이즈를 억제하기 위한 적응변조에 의한 영상신호 송수신 방식 및 회로를 제공함에 있다.
본 발명에 다른 목적은 적응상수표(Adaption Factor Table)의 로직(Logic)에 의한 하이밴드 영상신호 적응변조 방식을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 시간 누적 필터의 특성을 갖는 노이즈 리듀샤(noise Reducer)를 통해 수신측의 로우밴드 영상신호 처리방식을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적도 낮은 진폭의 채널 노이즈를 제거하는 코아링(Coring)의 개념을 도입한 비선형 변환부를 통해 수신축의 하이밴드 영상신호 처리방식을 제공함에 있다.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 블럭도로서 송신축(10)과 수신측(20)으로 나누어지며 상기 송신축(10)은 로우밴드 영상신호 입력단(12)의 로우밴드 영상신호를 노이즈 억제 처리없이 그대로 로우밴드 영상신호 출력단(10a)으로 출력하는 상기 로우밴드 영상신호 출력단(10a)과, 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 하이밴드 영상신호를 입력하여 지연(Delay)시켜 출력하는 지연부(53)와, 상기 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 하이밴드 영상신호를 입력하여 적응상수(fi) 및 적응인덱스(Index)정보를 출력하는 적응변환부(50)와, 상기 지연부(53)의 지연 출력된 하이밴드 영상신호와 상기 적응변환부(50)에서 출력된 적응상수(fi)를 승산하는 승산기(15)와, 상기 승산기(15)의 승산된 하이밴드 영상신호를 비선형 변환하여 하이밴드 영상신호 출력단(10b)으로 출력시키는 비선형 변환부(16)와, 상기 적응변환부(50)에서 출력된 적응인덱스 정보를 출력하는 적응 인덱스 정보출력단(10c)으로 구성되고, 상기 수신측(20)은 로우밴드 영상신호 수신입력단(10a)의 입력을 저역 여파시켜 로우밴드 영상신호 수신단(21)으로 출력시키는 노이즈 리듀샤(101)와, 하이밴드 영상신호 수신입력단(10b)의 입력을 일정한 레벨이하는 클리핑(cliping)하여 출력시키는 비선형 변환부(102)와, 적응인덱스 정보 수신입력단(10c)의 입력을 받아 적응상수(fi)를 출력하는 적응변환부(70)와, 적응상수표에 의해 상기 비선형 변환부(102)의 하이밴드 영상신호를 상기 적응변환부(70)에서 출력된 적응 상수(fi)로 제안하여 하이밴드 영상신호 수신단(22)으로 출력시키는 제산기(27)로 구성된다.
제2도는 본 발명에 따른 제1도의 송신축(10)의 구체회로도로서, 상기 지연부(53)는 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 영상신호를 입력하고 시스템 클럭(CK)의 클럭신호에 의해 돌아오는 입력의 순서대로 출력시키는 메모리(60)와, 상기 메모리(60)에서 출력된 하이밴드 영상신호를 적응상수(fi)가 구해지는 기간 동안 지연시킨 후 출력하는 딜레이 버퍼(61)로 구성되고, 상기 적응변환부(50)는 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 영상신호를 입력하고 그 값을 절대화(Absoulting)하는 절대치 회로부(51a)와, 상기 절대치 회로부(51a)의 절대값 출력을 버퍼링(Buffering)입력하는 버퍼(51b-51c)와, 상기 버퍼(51c)에 구간펄스(pulse)를 반전(Inverting)시켜 인가하는 인버터(51b)와, 상기 버퍼(51b-51c)출력을 래치(Latch)하여 출력시키는 래치부(15f)와, 상기 절대치 회로부(51a)의 출력과 상기 래치부(51f)의 출력을 소정기 T1동안 비교하여 두값중에서 큰 값을 출력하는 비교기(51h)와 상기 비교기(51h)의 출력을 반전하여 상기 버퍼(51b)로 입력시키는 인버터(51e)와, 상기 비교기(51h)의 출력과 구간펄스를 논리합하여 상기 래치부(51f)를 래치 출력시키기 위한 신호를 인가 하는 오아게이트(51i)와, 상기 래치부(51f)의 소정기간 T1의 최대값 출력을 구간펄스에 의해 입력하여 래치 출력하는 래치부(51g)와, 상기 래치부(51g)에서 출력된 최대 값의 레벨(Level)에 따라 적응인덱스 정보와 적응상수(fi)를 출력하는 적응상수 메모리부(52)로 구성된다.
제3도는 제2도에 따른 타이밍도로서 (3a)는 시스템 클럭(System Clock)을 나타낸 것이고 (3b)는 하이밴드 영상신호 입력타이밍을 나타낸 것이고 (3c)는 구간펄스(Pulse)타이밍을 나타낸 것이고 (3d)는 래치부(51f)의 클럭 입력 타이밍을 나타낸 것이고 (3e)는 적응상수 메모리부(52)의 타이밍을 나타낸 것이고 (3f)는 T1시간 동안 지연된 하이밴드 영상신호의 출력 타이밍을 나타낸 것이다.
제4도 제1도에 따른 블럭의 특성도로서 (4a)는 제1도의 비선형 변환부(16)의 변환 특성을 나타낸 것이고 (4b)는 제1도의 비선형 변환부(102)의 변환 특성을 나타낸 것이다.
제5도는 제1도에 따른 블럭의 구체도로서, 노이즈 리듀샤(101)는 로우밴드 영상신호 수신입력단(10a)과 피이드백(Feed Back)되는 로우밴드 영상신호 수신단(21) 사이에 가산기(101a)를 접속하고 상기 가산기(101a)의 출력을 입력하여 여파 시키는 적분기(101b)와, 상기 적분기(101b)의 저역여파 출력을 입력하여 도시하지 않은 클럭신호에 의해 상기 가산기(101a)로 피이드백 시킴과 동시에 출력단(21)으로 출력하는 프레임 메모리(101c)로 구성된다.
제6도는 본 발명에 따른 적응상수표(Adaptation Factor Table)로서 어드레스(Address)의 레벨(Level)은 0-127까지이고 인덱스(Index)는 0-6까지이고 상기 인덱스 0-6에 해당하는 적응상수(fi) 값은 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64이며 상기 적응상수표의 로직(logic)은 제2도의 적응상수 메모리부(52)에 기억되어 있다.
제7도는 본 발명에 따른 영상신호처리 파형도로서 (7a)는 적응구간(Adaption Area)내의 원신호의 파형이고 (7b)는 제1도의 로우밴드 영상신호 출력단(10b)의 파형이고 (7c)는 제1도의 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 파형이고, (7d)는 상기 (7c)의 파형에 적응상수(fi)를 곱한 제1도의 승산기(15)의 출력 파형이고, (7e)는 제1도의 비선형 변환부(16)의 출력파형이고, (7f)는 제1도의 하이밴드 영상신호 수신 입력단(106)의 파형이고, (7g)는 제1도의 비선형 변환부(102)의 출력파형이고 (7h)는 제1도의 제산기(27)의 출력파형이고 (7k)는 제1도의 로우밴드 영상신호 수신단(21)과 하이밴드 영상신호 수신단(22)의 합성된 파형이다.
이하 본 발명의 일실시예를 제1도-제6도를 참조하여 상세히 설명한다.
제1도에 영상신호 대역중의 로우밴드 영상신호는 송신측(10)의 로우밴드 영상신호 입력단(12)을 지나서 노이즈 억제 처리 없이 그대로 로우밴드 영상신호 출력단(10a)으로 출력하게 되나, 하이밴드 영상신호는 하이밴드 영상신호 입력단(11)을 통하여 지연부(53) 및 적응 변환부(50)로 동시에 입력하는데, 이것은 진폭은 크지 않으나 전체적으로 변이가 심한 하이배드 영상신호의 성분을 적응구간(Adaptation Area)을 정하여 신호의 피크(Peak)지를 구한후 전송시 보낼수 있는 최대의 허용피크치와 비교하여 적응상수(fi)를 상기 하이밴드 영상신호와 곱하여 전체적인 신호의 크기를 증가시키기 위한 것이다.
여기에서 상기 적응상수(fi)는 다음의 식
Figure kpo00001
(fi는 적응상수, k는 밴드의 최대 허용 피크치, ┃h┃max는 하이밴드 신호 성분의 절대치의 최대 피크치)를 만족 시켜야 하는데, 본 발명에서는 적응상수 알고리즘을 제6도의 적응상수표로서 간단히 해결하였다.
상기 지연부(53)에 입력된 하이밴드 영상신호는 제2도에서와 같이 시스템 클릭(CK) 신호에 의해 메모리(60)의 출력이 딜레이버퍼(61)로 입력된다.
여기서 상기 딜레이 버퍼(61)에 입력된 하이밴드 영상신호는 상기 적응변환부(50)에서 적응상수(fi)가 출력될때까지 소정시간 T1 만큼 지연되어, 출력되는데 이것은 제3도의 (3f)에 나타낸 것과 같다.
한편 상기 적응 변환부(50)로 입력된 하이밴드 영상신호 절대치 회로부(51a)에 의해 절대화 된후 상기 절대값을 버퍼(51b-51c) 및 비교기(51h)로 인가하고 이때 제3도의 구간펄스(3C)가 인버터(51d)를 통하여 상기 버퍼(51C)의 클럭단으로 들어오면 상기 버퍼(51C)의 초기지 절대값은 래치부(51f)로 입력하여 래치(Latch)상태를 다음의 절대값이 들어올때까지 유지하게 되고 이어서 다음의 절대값이 상기 버퍼(51b-51c) 및 비교기(51h)로 들어오면 비교기(51h)에서는 초기지 절대값과 다음에 들어온 절대값을 비교하여 큰쪽의 값을 인버터(51e)를 통하여 상기 버퍼(51b)로 출력한다. 상기 버퍼(51b)에 입력된 절대값은 다시 상기 래치부(51f)로 입력하고 상기 비교기(51h)에서 그 다음의 절대값과 상기 래치부(51f)의 절대값을 다시 비교한다.
상기에서 상술한 과정을 계속적으로 상기 T1구간 동안 반복하여 상기 비교기(51h)에서 최대값이 출력되어 상기 래치부(51f)로 입력하고 상기 T1의 마지막 단계에서 타이밍(Timing)이 맞는 구간펄스가 들어오면 상기 래치부(51f)에 래치되어 있던 상기 T1구간의 최대값이 래치부(51g)로 입력하고 상기 래치부(51g)는 구간펄스를 받아서 적응상수 메모리부(52)의 어드레스 단자로 최대값을 입력하고 상기 적응상수 메모리부(52)는 입력된 최대값의 레벨을 따라 기억하고 있는 적응인덱스 정보 및 적응상수(fi)를 선택 출력한다. 여기서 상기 적응상수 메모리부(52)에 내장된 적응상수표는 제6도에 나타난 바와 같이 진폭의 최대치 레벨을 127로 하고 7등분으로 분할하여 그에 따른 적응상수를 선택하도록 한다.
이때 계산기(15)에 의해 상기 적응상수 메모리부(51)에서 출력된 적응상수(fi)와, 상기 딜레이 버퍼(61)에서 상기 T1간 만큼 지연되어 있던 하이밴드 영상신호는 제안되어 진폭이 최대로 되어 제7도에서 (7d)파형으로 나타난다.
상기 승산기(15)에서 승산된 하이밴드 영상신호는 비선형 변환부(16)에 의해 변환되는데 제7도에서(7e)의 파형처럼 레벨이 낮은 성분의 신호는 높은 성분의 신호에 비해 지수함수적으로 증폭되어 나타나고 상기 비선형 변환부(16)의 출력은 하이밴드 영상신호 출력단(10b)으로 출력하게 된다.
따라서 상기 로우밴드 영상신호 출력단(10a)에서는 로우밴드 영상신호가 채널(Chnnel)을 통하여 수신측(20)으로 전송하게 되고, 상기 하이밴드 영상신호 출력단(10b)에서는 하이밴드 영상신호가 채널(Chnnel)을 통하여 수신측(20)으로 전송하게 되며, 상기 적응변환부(50)의 적응인덱스 정보 출력단(10c)에서는 적응상수(fi)에 따른 인덱스 신호가 채널(Chnnel)을 통하여 수신측(20)으로 전송하게 된다.
또한 상기 수신측(20)에서는 상술한 송신축(10)의 송신과정이 동일한 설명의 역과정이므로 이에 대한 설명은 제7도의 영상신호처리 파형도로써 대신한다.
상기 로우밴드 영상신호 출력단(10a)에서 출력되는 로우밴드 영상신호는, 채널노이즈가 포함되어 제7도의 (7i)와 같이 되고 이것은 제1도의 로우밴드 영상신호 수신 입력단(10a)에 나타나는 파형이다.
상기 수신입력단(10a)의 로우밴드 영상신호는 제5도의 노이즈리듀샤(101)의 입력단(10a)으로 입력하고 전술한 바와 같이 시간누적 필터의 특성을 가진 상기 노이즈 리듀샤(101)를 통과한 로우밴드 영상신호는 채널노이즈가 거의 제거된 제7도의 (7i)와 같이 나타난다.
한편 상기 하이밴드 영상신호 수신입력단(10b)의 파형은 채널노이즈가 포함되어 제7도의 (7f)와 같이 나타나고 상기 (7f)의 파형은 제4도의 (4b)의 특성도에서와 같이 일정 레벨 이하는 변환값을 영으로 처리하는 코아링(Coring)의 개념을 도입한 비선형 변환부에 의해 진폭의 레벨이 낮은 쪽의 노이즈를 상대적으로 많이 제거하게 되며 이때의 하이밴드 영상신호 출력파형은 제7도의 (7g)와 같이 나타나고 제1도의 제산기(27)로 입력된다. 상기 제산기(27)에서는 적응변환부(70)에서 출력된 적응상수(fi)로 상기 (7g)의 파형을 제산하여 (7h)로 나타나고, 상기 로우밴드 영상신호 파형(7j)은 상기 하이밴드 영상신호(7h)와 합성하여 제7도의 (7k)에서 복원하게 되며 이것은 제1도의 수신측(20)의 최종 수신단(21)과 (22)에서 얻은 파형이 되며 전체적인 노이즈가 제거된 영상신호 파형을 재생수신하게 된다.
따라서 진폭이 낮은 레벨에서의 하이밴드 재생 영상신호의 파형은 깨끗한 원래의 파형으로 복원하게 되며 전체적인 채널노이즈도 원래의 영상신호에 비해 상대적으로 검쇄되어 화질의 열화를 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

  1. 영상신호 송수신 방식에 있어서, 송신측에서 샘플링된 영상신호를 로우밴드 영상신호와 하이밴드 영상신호로 분리하여 상기 로우밴드 영상신호는 노이즈 억제 처리없이 그대로 전송하고, 상기 하이밴드 영상신호를 소정의 시간 만큼 지연시키기 위한 지연부와 적응구간내이 하이밴드 영상신호의 피크치를 구하여 전송할 수 있는 최대 허용 피크치와 비교한 후 적응상수 및 적응인덱스 정보를 출력시키기 위한 적응변환부로 입력시키고 상기 지연부에서 출력되는 지연된 하이밴드 영상신호와 상기 적응변환부에서 출력되는 적응상수를 승산하여 그출력을 비선형 특성을 갖는 비선형 변환부로써 변환시켜 상기 하이밴드 영상신호를 전송하고, 수신측에서, 상기 전송된 로우밴드 영상신호는 채널 노이즈를 감쇄시키기 위한 노이즈 리듀샤로써 여파시켜 상기 로우밴드 영상신호를 재생수신하고, 상기 전송된 하이밴드 영상신호는 진폭이 낮은 레벨의 노이즈를 상대적으로 감소시키기 위한 비선형 변환부로써 변환한 후 그 출력을 상기 적응변환부의 적응인덱스 정보를 수신하여 적응상수를 출력시키는 적응변환부의 적응상수로써 제산하여 상기 하이밴드 영상신호를 재생수신함을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 송수신 방식.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적응변환부가 적응구간내에서 상기 하이밴드 영상신호의 최대값을 추출하는 과정과 적응상수 메모리부에서 상기 적응상수 및 적응인덱스 정보를 출력함을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 송신방식.
  3. 제1항에 있어서, 상기 노이즈 리듀샤가 채널노이즈가 포함된 로우밴드 영상신호를 시간적으로 피이드백시켜 여파함을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 수신방식.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비선형 변환부가 채널노이즈가 포함된 하이밴드 영상신호를 진폭의 일정한 레벨이하는 클리핑하여 낮은레벨의 노이즈를 상대적으로 감소시켜 변환함을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 수신방식.
  5. 영상신호 송수신 회로에 있어서, 송신축(10)은 로우밴드 영상신호 입력단(12)의 로우밴드 영상신호를 노이즈 억제처리 없이 그대로 로우밴드 영상신호 출력단(10a)으로 출력하는 상기 로우밴드 영상신호 출력단(10a)과, 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 하이밴드 영상신호를 입력하고 지연시켜 출력하는 지연부(53)와 적응상수(fi) 및 적응인덱스(Index)정보를 출력하는 적응변환부(50)와, 상기 지연부(53)의 지연 출력된 하이밴드 영상신호와 상기 적응변환부(50)에서 출력된 적응상수(fi)를 승산하는 승산기(15)와, 상기 승산기(15)의 승산기 하이밴드 영상신호를 비선형 변환하여 상기 하이밴드 영상신호 출력단(10b)으로 출력시키는 비선형 변환부(16)와, 상기 적응변환부(50)에서 출력된 적응인덱스 정보를 출력하는 적응인덱스 정보 출력단(10C)을 구성되고, 수신측(20)은 로우밴드 영상신호 수신 입력단(10a)의 입력을 저역여파 시켜 로우밴드 영상신호 수신단(21)으로 출력시키는 노이즈 리듀샤(101)와, 하이밴드 영상신호 수신 입력단(10a)의 입력을 진폭이 낮은 레벨 쪽의 노이즈를 상대적으로 감소시켜 출력하기 위한 비선형 변환부(102)와, 적응인덱스 정보 수신 입력단(10C)의 입력을 받아 적응상수(fi)를 출력시키는 적응변환부(70)와, 상기 비선형 변환부(102)의 하이밴드 영상신호를 상기 적응변환부(70)에서 출력된 적응상수(fi)로 제산하여 하이밴드 영상신호 수신단(22)으로 출력시키는 제산기(27)로 구성됨을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 송수신회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지연부(53)는 상기 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 영상신호를 입력하고 시스템클럭(CK)의 클럭 신호에 의해 들어오는 입력의 순서대로 출력시키는 메모리(60)와, 상기 메모리(60)에서 출력된 하이밴드 영상신호를 적응상수(fi)가 구해지는 T1 기간동안 지연시킨후 출력시키는 딜레이버퍼(61)로 구성됨을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 송수신 회로.
  7. 제5항에 있어서, 상기 적응 변환부(50)가 상기 하이밴드 영상신호 입력단(11)의 영상신호를 입력하고 그 값을 절대화 하는 절대치 회로부(51a)와 상기 절대치 회로부(51a)의 절대값 출력을 버퍼링 입력하는 버퍼(51b-51c)와, 상기 버퍼(51c)에 구간펄스를 반전시켜 인가하는 인버터(51d)와, 상기버퍼(51b-51c)의 출력을 래치하여 출력시키는 래치부(51f)와, 상기 절대치 회로부(51a)의 출력과 상기 래치부(51f)의 출력을 소정시간 T1동안 비교하여 두 값중에서 큰값을 출력하는 비교기(51h)와, 상기 비교기(51h)의 출력을 반전하여 상기 버퍼(51b)로 입력시키는 인버터(51e)와, 상기 비교기(51h)출력과 구간펄스를 논리합하여 상기 래치부(51f)를 래치 출력시키기 위한 신호를 인가하는 오아게이트(51i)와, 상기 래치부(51f)의 소정기간 T1의 최대값 출력을 구간펄스에 의해 입력하여 래치 출력하는 래치부(51g)와, 상기 래치부(51g)에서 출력된 최대값의 레벨에 따라 적응인덱스 정보와 적응상수(fi)를 출력하는 적응상수 메모리부(52)로 구성됨을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 송신회로.
  8. 제5항에 있어서, 상기 노이즈리듀샤(101)가 로우밴드 영상신호 수신 입력단(10a)과 피이드 백되는 로우밴드 영상신호 수신단(21)사이에 가산기(101a)를 접속하고 상기 가산기(101a)의 출력을 입력하여 저역여파시키는 적분기(101b)와, 상기 적분기(101b)의 저역여파 출력을 입력하여 클럭신호에 의해 상기 가산기(101a)로 피이드 백 시킴과 동시에 출력단(21)으로 출력하는 프레임메모리(101c)로 구성됨을 특징으로 하는 적응변조에 의한 영상신호 수신회로.
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