KR940003052B1 - 비데오 신호의 신호대 잡음비 개선을 위한 순환 필터 장치 - Google Patents
비데오 신호의 신호대 잡음비 개선을 위한 순환 필터 장치 Download PDFInfo
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명을 구체화하는 순환 필터의 블록 다이어그램.
제2도 및 제3도는 제1도 회로내에서 사용될 수 있는 대체 Y/C 분리 회로의 블록 다이어그램.
제4도는 제1도 순환 필터의 대체 실시예를 도시한 블록 다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12,32 : 색도 및 휘도 분리기 13,19 : 스캐일링 및 컴바이닝 회로
15,22 : 동작 검출기 30,42 : 지연 소자
46 : 수평 라인 지연 소자
본 발명은 비데오 신호의 신호대 잡음비를 개선 시키기 위한 순환필터 회로에 관한 것이다.
비데오 신호의 신호대 잡음비가 순환 여파에 의해서 개선될 수 있다는 것은 비데오 신호 처리 기술에서 잘 공지 되어 있다. 순환 여파는 비데오 신호의 전(previous)프레임 또는 필드로부터, 비데오 신호 보조 부분을 갖는 전류 비데오 신호의 한 부분을 적분하는 처리 과정이다. 전형적인 순환 필터는 실제로 한 필드 및 프레임을 지연시키기 위해서, 감산기, 스캐일러(scaler) 및 가산기와 같은 축전 소자를 포함한다. 전류 비데오 신호 및 축전 소자로부터 지연된 비데오 신호는 감산기 입력부로 각각 인가된다. 감산기에 의한 출력 차이(differences output)는 계수를 곱해 차이를 가중시키는 스캐일러에 연결되고, 그 값은 내부 내용(interscene content)에 의해 결정된다. 가중된 차이 및 축전 소자로부터 지연된 비데오 신호는 축전 소자의 입력 포트에 인가되는 잡음이 감소된 비데오 신호를 생산하도록 가산기내에서 합성된다.
순환 여파는 성분 비데오 신호 또는 합성 비데오 신호에서 수행될 수 있다. 처리가 성분 비데오 신호, 즉, 휘도 신호와 색도 신호에서 분리되어 수행되면, 합성 비데오 신호에서 처리될 때보다 휠신 더 큰 축전 순환 필터 회로가 사용되어야 한다. 한편, 처리가 합성 비데오 신호에서 수행되면, 전류 및 지연된 합성 신호의 색도 위상은 전류 및 지연된 신호가 결합되기 전에 반전 되어야 한다. 이 나중 모드(mode)에서 단일 스캐일링 회로가, 합성 신호의 회도 및 색도 성분 통합과 같은 것을 일으키는 합성 신호 차를 가중기키기 위해 사용된다.
미합중국 특허원 제4,240,106호에서 P.C.마이클 등은, 잡음에 대한 뷰어(viewer)감도가 비데오 신호 주파수 스펙트럼의 여러 대역에서 잡음에 대해 다르므로 다양한 가중 계수를 갖는 휘도 및 색도를 순환해서 처리하는 것이 유리하다는 것을 알게 되었다.
본 발명의 목적은 합성 비데오 신호의 휘도 및 색도 성분을 분리해서 처리하는 순환 필터를 공급하는 것이다. 그러나 이것은 순환하여 여파하는 합성 비데오 신호에 필요한 축전 소자보다 더 크지 않은 축전 소자를 필요로 한다.
본 발명은 비데오 신호를 인가하기 위해 하나의 입력 단자를 포함하고 복수 출력 단자의 각각에서 출력을 공급하기 위해 상기 입력 단자에 연결된 제1신호 분리기를 포함한다. 복수의 스캐일링 및 컴바이닝 회로에는, 상기 제1분리기의 출력 단자에 각각 연결되었고 각각의 제2입력단자를 갖는 각각의 제1입력 단자가 공급된다. 합산(summing)회로는 결합된 비데오 신호를 발생하기 위해 상기 스캐일링 및 컴바이닝 회로의 출력에 연결된다. 지연 소자는, 적어도 실제로 한 필드 간격만큼 결합된 신호를 지연시키기 위해서 상기 합산 회로에 연결된다. 그리고 제2신호 분리기는, 상기 지연 소자의 출력에 연결되고 스캐일링 및 컴바이닝 회로의 제2입력 단자에 각각 연결된 제1및 제2출력 단자를 갖는 출력을 갖는다.
여러 도면에서, 같은 숫자로 지정된 소자는 동일한 또는 기능적으로 비슷한 회로에 해당된다. 본 발명은 적당한 회로 소자를 갖는 아날로그 신호 또는 아날로그 신호의 디지탈 표현에서 실시될 수 있다. 그와같이, 본 발명은 일반적 기능 회로 소자에 의해 설명될 수 있다.
제1도에 있어서, 잡음 감소 및 신호대 잡음비의 개선을 위해 처리되는 합성 비데오 신호는 단자(10)에 인가된다. 합성 신호는 색도 성분 신호 C와 휘도 성분 신호 Y를 생산하는 색도 및 휘도 분리기(12)에 연결된다. 색도 및 휘도 성분 신호는 스캐일링 및 컴바이닝 회로(13), (19)에 각각 연결된다. 색도 및 휘도 분리기(32)로부터 지연된 색도 및 휘도 성분 신호는 스캐일링 및 컴바이닝 회로인(13) 및 (19)의 제2입력 접속에 각각 연결된다. 계수 및 결합회로인(13) 및 (19)는 감소된 잡음 성분신호 COUT및 YOUT를 생산하기 위해 선정된 비율로 지연된 그리고 비-지연된 성분 신호를 효과적으로 결합한다. 감소된 잡음 신호는, 지연 소자(30)의 입력 접속에 연결된 잡음 감소 합성 신호를 생산하는 가산기 회로(28)에 연결된다. 지연 소자(30)는 실제 한 필드 주기 또는 필드 주기의 정수배 기간동안 입력 접속에 인가되는 합성 신호를 지연 한다. 지연 소자(30)로부터 지연된 합성 신호는 지연된 색도 및 휘도 성분 신호를 생산하는 색도 및 휘도 분리기(32)에 연결된다.
제1도가 프레임 순환 필터로 구성되면 지연 소자(30)에 의해 공급된 신호 지연은, 가산기(14) 및 감산기(20)에 인가된 지연 및 비-지연 성분 신호가 연속 비데오 화면내에서 동일 화소(픽셀)에 상응하도록 설계된다. 이에 더해서, 각각의 지연된 성분 신호 및 감산기(18)과 가산기(26)에 인가되는 스캐일링 회로(16), (24)로부터의 스캐일된 신호는 연속 비데오 화면의 화소와 같은 것에 상응한다. 양쪽 조건을 만족시키기 위해서, 색도 및 휘도 분리기(32)와 감산기(18) 및 가산기(26) 사이에 보상 지연 소자가 삽입될 필요가 있다. 신호 처리 기술에 숙달된 사람이라면 금방 이 장치를 이해하고, 그러한 시간 보상 방법을 알 수 있다.
제1도 회로가 필드 순환 필터로 구성되면, 지연 소자(30)는 지연 및 비-지연된 신호가 실제로 연속 필드의 화소에 상응하도록 설계될 것이다. 합성 신호 필드 순환 여파를 수행하기 위한 예시 회로는, 1985년 11월 1일에 출원된 "합성 비데오 신호 잡음 감소 장치"라는 명칭의 미합중국 특허출원 일련번호 제793,734호에 자세하게 설명되었다. 스캐일링 및 컴바이닝 회로(13), (19)는 순환 알고리즘을 수행하기 위한 여러 회로의 예이다. 간단히, 회로(19)의 기능은 다음과 같다. 지연된 휘도 YD는 감산기(20)내 입사 휘도 Y에서 뽑아진다. 휘도 차는 그 차이에 가중 계수 KY를 가중시키는 스캐일링 회로(24)에 인가된다. 그때 지연된 휘도 YD는 잡음이 감소된 출력 휘도 YO를 생산하기 위해 가산기(26)내에서 가중된 휘도 차에 가산된다. 출력 휘도 YO는 다음 방정식으로 기술된다.
YO=KYY+(1-KY)YD(1)
YD의 값은 한 프레임 간격만큼 일찍 생긴 YO값과 같고 Z 변환 기법에 의해 기술될 수 있다.
YO=YOZ-Z=(KYY+(1-KY)Z-Z(2)
계속해서 방정식(1)에 방정식(2)로부터 YD를 대입하여 방정식(1)을 확장시키면
내부 프레임 영상 동작이 없으면, 방정식(3)은 다음에 수렴한다.
YO=KY(1/(1-C1-KY)=Y
그래서, 출력 휘도 신호는 입력 휘도 신호와 동일하다.
스캐일링 및 컴바이닝 회로(13)는 가산기 및 감산기가 교환된다는 것을 제외하고는 회로(19)와 비슷하다. 이 교환으로, 프레임 대 프레임으로부터 색도 성분이 180°위상 변화된 것을 알 수 있다. 색도 위상차가 180°이므로 가산기(14)는 감산기로 작용하고 감산기는 가산기로 작용한다.
전형적으로, 내부 프레임 영상 동작이 일어날때 신호를 순환시킬 필요는 없다. 그러므로, 동작 검출기는 동작이 일어날때 가중 계수를 변화시키기 위해 순환 회로내에 포함된다. 제1도의 단일 동작 검출기(22)는 감산기(20)로부터 내부 프레임 휘도 차 신호에 응답하고, 색도 및 휘도 계수 회로에 가중 계수 KC및 KY를 각각 발생한다. 대체 실시예에서, 분리 동작 검출-계수 요소 발생 회로가 신호를 분리시키기 위해 공급된다. 이것은 가상으로 도시된 동작 검출기(15)에 의해 나타나 있다. 동작 검출기에는 미합중국 특허 4,275,418호에서 찾아볼 수 있다.
합성 비데오 신호로부터 색도 및 휘도 성분을 분리하기 위한 회로가 제2도 및 제3도에 예시되었다. 휘도 성분이 여러 VTR의 재생된 합성 신호에서 발생하는 전체 표준 휘도 대역폭을 사용하지 않을 때 제2도의 회로가 양호하다. 제3도 회로는 충분한 대역 휘도를 공급하지만 더 완전한 회로를 필요로 한다.
제2도에서, 합성 비데오 신호는 필터(40)에 인가되는데, 필터(40)는 보통 색도 성분으로 사용되는 주파수 대역에서 신호를 감쇄하고 색도 대역보다 낮은 주파수 대역에서 발생하는 휘도 신호 Y를 생산한다. 합성 비데오 신호는 필터(40)의 그룹 지연을 보상하는 지연 소자(42)를 통해, 감산기(44)의 한 입력에 역시 연결된다. 여파된 휘도 신호는 감산기(44)에서 휘도 성분은 색도 성분 C를 생산하기 위해 합성 비데오 신호로부터 빠진다.
제3도의 색도 및 휘도 분리기(12")는 라 인콤 필터(line comb filter)이다. 제3도에서 합성 비데오 신호는 한 수평 라인 지연 소자(46)의 입력에 연결되고, 가산기 (48) 및 감산기(50)의 각 입력에 연결된다. 지연 소자(46)로부터 지연된 합성 비데오 신호는 가산기(48) 및 감산기(50)의 각 제2입력 단자로 연결된다. 가산기(48)에서, 인-페이즈(in-phase)신호 성분 즉, 휘도 성분은 구조적으로 합산되고, 반대 위상 성분 즉, 색도 성분은 휘도 신호 Y를 생산하기 위해 제거된다. 감산기(50)에서 인-페이즈 신호 성분은 제거되고 반대 위상은 색도 성분 C를 생산하기 위해 구조적으로 합산된다. 가산기(48) 및 감산기(50)로 인가된 신호와 가산기(48) 및 감산기(50)로부터의 신호는 Y 및 C신호를 정규화 하기 위해 2등분 된다는 것을 알 수 있다.
제4도는 합성 신호 순환 필터의 또다른 실시예를 예시한다. 제4도의 회로는 계수 및 결합회로만 제외하고는, 제1도와 비슷하다. 계수 및 결합 회로(13'), (19')는 제1도의 회로(13), (19)와 비슷한 알고리즘을 수행한다. 제4도에서, 색도 및 신호 분리기(12)로부터 휘도 신호는, 휘도 스캐일링 계수 KY가 가중되는 스캐일링 회로(60)에 연결된다. 색도 및 휘도 분리기(32)로부터 지연된 휘도 신호는 계수(1-KY)가 가중되는 스캐일링 회로에 인가된다. 스캐일된 휘도 및 스캐일링 회로(60), (62)로부터 지연되고 스캐일된 휘도 신호는 가산기(58)의 각 입력단자로 연결되는데, 이 가산기(58)는 잡음이 감소된 휘도 신호를 생산한다. 가산기(58)에 의해 생산된 휘도 신호 YO는 다음 방정식에 의해 기술된다.
YO=KYY+(1-KY)YD(6)
이것은 방정식 (1)과 같다.
색도 스캐일링 및 컴바이닝 회로(13)는 지연된 색도에 KC가 색도 가중 계수인, 부의 계수 -(1-KC)가 가중되는 것을 제외하고는 휘도 스캐일링 및 콤바이닝 회로(19')와 비슷하다. 여기서 부의 가중 계수 -(1-KC)는 전류 및 지연된 색도 신호 사이에 반대 위상 관계가 있음을 알려준다. 가중 계수 KY, (1-KY), KC및 -(1-KC)는 제1도의 실시예에서와 같이 영상 동작 검출에 응답하는 상수이거나 변수가 될 수 있다.
본 발명은, 예를들어, 합성 비데오 신호를 발생하는 칼라 비데오 카메라 시스템에서 역시 실시될 수 있다. 이 예에서, 휘도 및 색도 성분은 분리된 신호로 사용되고, 색도 및 휘도 분리기(12)는 필요 없다. 카메라 처리 회로로부터 분리된 색도 및 휘도 신호는 직접 스캐일링 및 컴바이닝 회로(13) 및 (19)에 각각 인가된다. 카메라에 의해 생산된 합성 비데오 신호는 가산기(28)에서 형성된다.
Claims (4)
- 비데오 신호의 신호대 잡음비를 개선하기 위한 순환 필터에 있어서,상기 비데오 신호를 인가하기 위한 입력 단자(10)와, 상기 입력 단자에 연결되고, 복수의 출력 단자에 상기 비데오 신호 주파수 스펙트럼의 배타적인 부분을 실제로 점유하는 신호를 공급하기 위해서 복수의 출력 단자를 갖는 제1필터 수단(12)과, 상기 복수의 출력 단자 각각에 연결된 각 제1입력 단자를 갖고, 선정된 비율로 상기 제1 및 제2입력 단자에 인가된 신호를 결합하기 위해 각각의 제2입력 단자를 갖는 복수의 스캐일링 및 컴바이닝 회로와, 생산된 신호를 합산해서, 순환하여 결합되고 여파된 비데오 신호를 발생하는 상기 복수의 스캐일링 및 컴바이닝 회로에 연결된 수단(28)과, 합산하기 위해서, 그리고 상기 결합된 비데오 신호를 적어도 실제 한 필드 간격만큼 지연시키기 위해서 상기 수단에 결합된 지연 소자(30)와, 상기 지연 소자에 결합된 입력을 갖고, 상기 복수의 출력 단자 각각에 지연되고 결합된 비데오 신호의 주파수 스펙트럼 각 부분을 실제로 점유하는 신호와, 상기 제1필터 수단에 의해 공급된 각 신호의 주파수 대역과 실제로 상응하는 상기 제2필터 수단에 의해 공급된 각 신호로 점유된 주파수 대역을 상기 복수 출력 단자 각각에 공급하기 위해 복수 출력 단자를 갖는 제2필터 수단(32)과, 상기 제2필터 수단의 출력 단자를 상기 복수 스캐일링 및 컴바이닝 수단의 각 제2입력 단자에 결합시키기 위한 각 수단(YD,CD)과 상기 스캐일링 및 컴바이닝 회로의 각 제1및 제2 입력 단자에 결합된 신호가 실제로 유사 주파수 대역을 점유하는 것을 특징으로 하는 비데오 신호의 신호대 잡음비 개선을 위한 순환 필터 장치.
- 제1항에 있어서, 합성 비데오 신호의 순환 여파를 위해 분리된 입사 휘도 및 색도 신호를 공급하기 위한 상기 제1필터 수단(12)과, 공급하기 위한 상기 수단에 결합된 각각의 제1입력 단자를 갖고, 각각의 제2입력 단자 및 각각의 출력 단자를 갖는 제1(13) 및 제2(19)의 스캐일링 및 컴바이닝 회로와, 합성 비데오 신호 발생용 신호를 가산하기 위해 상기 제1 및 제2스캐일링 및 컴바이닝 회로의 출력 단자에 결합된 합산수단(28)과, 실제로, 적어도 한 필드 간격만큼 신호를 지연시키고, 가산을 위한 상기 수단에 결합된 입력 단자를 갖고, 출력 단자를 갖는 상기 지연 소자(30)와, 상기 지연 소자 출력 단자에 결합된 색도 및 휘도 분리기(32)이며, 제1및 제2스캐일링 및 컴바이닝 수단에 각각 결합된 제1및 제2출력 단자를 갖는 상기 제2필터 수단과, 상기 제1스캐일링 및 컴바이닝 수단이 공급용 상기 수단으로부터 색도 신호를 수신하고 상기 색도 및 휘도 분리기와 상기 제2스캐일링 및 컴바이닝 수단이 공급용 상기 수단과 상기 색도 및 휘도 분리기로부터 휘도 신호를 수신 하는 것을 특징으로 하는 비데오 신호의 신호대 잡음비 개선을 위한 순환 필터 장치.
- 제2항에 있어서, 공급용 상기 수단은, 합성 비데오 신호의 소스와, 합성 비데오 신호의 소스와, 합성 비데오 신호의 상기 소스에 결합된 입력 단자를 갖고 있으며 색도 및 휘도 신호를 각기 발생하기 위한 제1 및 제2출력 단자를 갖는 색도 및 휘도 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비데오 신호의 신호대 잡음비 개선을 위한 순환 필터 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제1및 제2스캐일링 및 컴바이닝 수단이 선정된 비율로 입사 및 지연 신호를 각각 결합하는 것을 특징으로 하는 비데오 신호의 신호대 잡음비 개선을 위한 순환 필터 장치.
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