KR940006627B1 - 2차원 휘도/색신호 분리 시스템 - Google Patents

2차원 휘도/색신호 분리 시스템 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

2차원 휘도/색신호 분리 시스템
제 1 도는 일반적인 2라인 또는 2프레임 지연형 콤필터의 블록도.
제 2 도는 일반적인 움직임 적응형 휘도신호/색신호 분리기의 블록도.
제 3 도는 4fsc로 샘플링 했을때 한 프레임내에 존재하는 샘플링신호 패턴에 대한 설명도.
제 4 도는 본 발명의 2차적 휘도/색신호 분리 시스템에 대한 개략 블록도.
제 5 도는 제 4 도에 내한 상세 블럭도.
제 6 도는 제 4 도에서 2라인 색신호-콤필터의 상세 블록도.
제 7 도는 제 4 도에서 수평 2샘플 색신호-콤필터의 상세 블록도.
제 8 도는 제 4 도에서 움직임계수 발생부의 상세 블록도.
제 9 도는 제 7 도에서 계수 발생부의 주파수 응답특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 클럭 발생기 12 : A/D변환기
13 : 대역필터 20 : 2라인 색신호-콤필터
21, 22 : 910샘플 지연기 21A, 201B : 908샘플 지연기
21B, 21C, 22A, 22B : 1샘플 지연기 23A-23C, 31A-31C : 1/2증폭기
24, 33, 41A-41C, 52B : 감산기 30 : 수평 2샘플 색신호-콤필터
40 : 움직임계수 발생부 40' : 움직임계수 발생기
41D, 52A : 가산기 42A, 42B : 절대값 산출기
43 : α증폭기 44 : 비교기
45 : β증폭기 46 : 1샘플 메모리
51A : K증폭기 51B : 1-K증폭기
본 발명은 컬러 텔레비젼 수상기에 적용되는 구적법 변조된(Quadrature Modulated) 휘도/색도 분리 기술에 관한 것으로, 특히 반송파로 샘플링된 디지탈 영역에서 수평, 수직 방향신호의 성분을 이용하여 크로스-컬러, 크로스-루미넨스에 의한 도트 방해와 색신호의 흐트러짐등을 방지하는데 적당하도록 한 2차원휘도/색신호 분리 시스템에 관한 것이다.
구적법 변조된 컬러텔레비젼 방식(NTSC, PAL)은 효율적으로 주파수 대역을 사용하기 위하여 휘도신호에 색신호를 간삽(Interleave)시켜 수신단에서 휘도신호와 색신호가 잘못 분리될 경우 도트방해와 색신호의 흐트러짐 해상도 감소와 같은 화질의 저하 현상이 발생된다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 NTSC 신호에서 색신호가 매 라인, 매 프레임마다 위상이 180°반전되는 특성을 이용하는 라인 콤필터와 프레임 콤필터가 제안되었고, 개선된 방식으로 라인 콤필터와 프레임 콤필터를 움직임에 적응적으로 사용하는 움직임 적응형 휘도/색도신호 분리 방식이 제안되었다.
제 1도는 일반적으로 사용되는 2라인 또는 2프레임 지연형 콜필터의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 복합영상신호(CV)를 색부반송파 fsc를 중심으로 통과시키는 대역필터(1)와, 상기 대역필터(1)의 출력신호를 일정시간(1라인 또는 1프레임)지연시키는 지연소자(2A),(2B)와, 상기 대역필터(1), 지연소자(2B)의 출력신호를 1/2수준으로 증폭하는 1/2증폭기(3A), (3B)와, 상기 지연소자(2A)의 출력신호에서 상기 능폭기(3A), (3B)의 출력신호를 감산하여 색신호(C)를 검출해내는 가산기(4A)와, 상기 가산기(4A)의 출력 색신호를 1/2수준으로 증폭하여 이를 최종의 색신호(C)로 출력하는 1/2증폭기(3C)와, 상기 복합영상신호(CV)에서 상기 1/2증폭기(3C)의 출력신호를 감산하여 휘도신호(Y)를 출력하는 가산기(4B)로 구성되었다.
제 2 도는 일반적인 움직임 적응형 휘도/색신호 분리 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 복합영상신호(CV)에 대하여 라인신호, 프레임신호를 각기 분리해내는 라인 콤필터(4), 프레임 콤필터(5)와, 입력신호가 움직임 영역에 속한 신호인가를 판단하는 움직임 검출부(6)와, 상기 움직임 검출부(6)에서 입력신호의 영역이 이동영역에 속한다고 판단하는 경우 라인콤필터링된 신호를 선택하고, 정지영역이라고 판단하는 경우 프레임 콤필터링된 신호를 선택하는 혼합부(7)로 구성된 것으로 이와 같이 구성된 종래 움직임 적응형 휘도/색신호 분리 시스템의 작용을 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제 3 도는 영상신호를 4fsc(fsc=3.58MHZ)로 샘플링 했을때 한 필드내에 존재하는 샘플링 신호의 패턴을 보인 것으로 NTSC 컬러신호는 4fsc로 샘플링 했을 경우 직각(Orthogonal)적인 패턴이 얻어지고, I(In-Phase)신호와 Q(Quadrature-Phase) 신호의 위상이 반전된다.
제 1 도에서, 일정 지연주기를 갖는 지연소자(2A), (2B)의 지연주기가 1라인이면 2라인 콤필터이고, 1프레임이면 2프레임 콤필터이다. 색부반송파 fsc를 중심으로 하는 대역 통과필터(1)를 통과한 복합영상신호(V1)와 지연소자(2A, 2B)의 출력신호 영상신호(V2), (V3)는 가산기(4A)에서 조합되어 이로 부터 색신호[C=V2/2-(V1+V3)/4]가 출력되고, 가산기(4B)는 상기 입력 복합영상신호(CV)에서 증폭기(3C)에 출력되는 색신호(C)를 감산하여 이로부터 휘도신호(Y)가 얻어진다.
제 2 도에서, 입력되는 복합영상신호(CV)는 동시에 라인콤필터(4)와 프레임 콤필터(5)에 의하여 휘도신호(Y)/색신호(C)가 분리되고, 이렇게 분리된 휘도신호(Y)/색신호(C)는 혼합부(7)에 입력되며, 움직임 검출부(6)는 영상신호의 움직임 유무를 판단하여 그에 따른 제어신호를 상기 혼합부(7)에 출력한다.
이에 따라 상기 혼합부(7)는 상기 움직임 검출부(6)로부터 입력된 제어신호에 따라 입력신호가 움직임을 갖는 경우 라인콤필터(4)에 의하여 분리된 휘도신호(Y)/색신호(C)를 선택하고, 움직임이 없는 경우에는 프레임 콤필터(5)에 의하여 분리된 휘도신호(Y)/색신호(C)를 선택한다.
그러나 이와 같은 종래의 시스템에 있어서는 입력신호의 움직임을 잘 검출할 경우 비교적 양호한 성능을 나타내지만 휘도신호와 색신호가 섞여 들어오는 복합 영상신호에 대해서는 움직임 판단의 정확성이 떨어지는 결함이 있고, 움직임이 없는 영상영역을 움직임을 갖는 영상영역으로 판단할 경우 휘도신호와 색신호의 해상도 감소와 흐트러짐이 발생되고, 라임콤필터를 사용하므로 영상이 수직방향으로 변화를 갖는 경우 행잉도트(Hanging dot) 현상이 발생되는 결함이 있으며, 움직임을 갖는 영역을 정지영역으로 판단할 경우 휘도/색신호 분리가 잘못되어 크로스 컬러나 크로스 루미넨스가 발생하는데, 심할 경우 영상 자체가 망실될 우려가 있고, 움직임을 정확하게 검출하였다 하더라도 영상신호가 수직 또는 시간축 방향으로 급격한 변화를 갖을때 휘도신호와 색신호의. 간섭에 의한 화질의 저하를 극복하기가 어렵다. 그리고, 움직임 적응형 휘도/색신호 분리방식은 다수개의 프레임 메모리를 필요로 하므로 원가의 상승을 피할 수 없으며, 일반 티 브이 시청자는 수직, 수평 해상도가 약간 감소하는 티 브이의 영상에는 둔감하나 행잉도트나 크롤링(Crawling)도트 현상, 크로스 컬러 현상에 매우 민감하므로 결과적으로 시청자가 원하는 양질의 화상을 제공할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 결함을 해결하기 위하여 웨이팅 행임도트 현상을 비롯하여 크롤링도트 현상, 수평에지에서 발생되는 크로스컬러 현상을 제거하고, 이동 적응형 휘도/색신호 분리기에서 필요로 하는 프레임 메모리의 사용으로 인한 비용 상승문제를 해결함과 아울러, 이동 적응 방식에서 발생하는 영상의 망실을 해결할 수 있게 창안한 것으로 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.
제 4 도는 본 발명의 2치원 휘도/색신호 분리 시스템에 대한 개략블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 4fsc로 샘플링된 디지탈 복합영상신호(CV)를 3.58MHZ의 색부반송파(fsc)를 중심으로 2.1-4.7MHZ 대역의 신호를 통과시키는 대역필터(13)와, 910샘플,2×910 샘플 지연된 상기 대역필터(13)의 출력신호를 합성하여 수직방향에 대해 2라인 콤필터링된 색신호를 출력하는 2라인 색신호-콤필터(20)와, 908샘플, 910샘플, 912샘플 지연된 상기 대역필터(13)의 출력신호를 합성해서 수평방향에 대하여 2샘플형 콤필터링된 색신호를 출력하는 수평 2샘플 색신호-콤필터(30)와, 상기 대역필터(13)의 출력신호를 입력하여 수평방향, 수직방향으로의 영상 변화량을 측정하고, 그 수평,수직방향으로의 영상변화량을 서로 비교하여 그에 따른 움직임계수(K)를 출력하는 움직임계수 발생부(40)와, 상기 2라인 색신호 콤필터(20), 수평 2샘플 색신호 콤필터(30)에 출력되는 각각의 색신호에 대하여 상기 움직임계수 발생부(40)에 출력되는 움직임계수(K),(1-K)를 각기 곱하는 증폭기(51A), (51B)와, 상기 증폭기(51A), (51B)의 출력신호를 더하여 그 결과치를 최종의 색신호(C)로 출력하는 가산기(52A)와, 상기 디지탈 복합영상신호(CV)에서 상기 가산기(52A)의 출력신호를 감산하여 그 결과치를 최종의 휘도신호(Y)로 출력하는 감산기(52B)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 제 5 도 내지 제 9 도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 4 도에서, 4fsc로 샘플링된 디지탈 복합영상신호(CV)는 3.58MHZ를 중심주파수로 하는 대역필터(13)에 공급되어 2.1MHZ-4.7MHZ의 신호가 대역 필터링된 후, 다시 2라인 색신호-콤필터(20)와 수평 2샘플 색신호-콤필터(30)에 의하여 휘도신호/색신호가 분리되어 색신호가 검출된다.
움직임계수 발생부(40)는 상기 대역필터(13)의 출력 영상신호를 공급받아 영상의 수평, 수직 변화율을 판단해서 수평 변화율이 수직 변화율보다 큰것으로 판명되는 경우 그에 따른 큰 움직임계수값(K)을 출력하고, 수평변화율이 수직 변화율보다 작은 것으로 판명되는 경우 그에 따른 작은 움직임계수값(K)을 출력하여 k증폭기(21), k-1증폭기(22)상에서 수평, 수직방향 콤필터의 출력에 움직임계수(K : Weighting Factor)가 가해진다.
상기 움직임계수(K)가 가해진 수평, 수직 콤필터 출력신호가 가산기(52A)에서 서로 가산되어 최종의 색신호(C)로 출력되고, 감산기(52B)는 입력복합영상신호(CV)에서 상기 가산기(52A)에 출력되는 색신호(C)를 감산하여 이로부터 휘도신호(Y)가 출력된다.
제 6 도를 참조로 수직방향 성분을 이용하여 휘도신호/색신호 분리를 수행하는 과정을 설명하면, 입력 복합영상신호(CV)를 4fsc로 샘플링했을 경우 1라인은 910개의 샘플들로 구성되므로 910샘플 지연기(21), (22)는 1라인 지연소자와 같은 역활을 한다.
상기 대역필터(13)의 출력 영상신호(V1)는 1/2증폭기(23A)를 통해 가산기(24)에 공급되고, 910샘플 지연기(21)를 통해서는 1라인 지연된 후(V2), 상기 감산기(24)에 공급되며, 다시 910샘플 지연기(22)를 통해서는 2라인 지연된 후(V3), 1/2증폭기(23B)를 통해서 상기 감산기(24)에 공급되므로 상기 입력신호가 감산기(24)에서 다음과 같이 계산되어 그 계산 결과가 색신호(C)로 출력된다.
한편, 제7도를 참조하여 수평방향 성분을 이용해서 휘도/색신호 분리를 수행하는 과정을 설명하면, 대역필터(13)를 통해 대역필터링 된 복합영상신호(V1)는 제3도와 같은 패턴을 가지므로 2샘플 지연된 신호에서 색신호(I 또는 Q)의 위상이 180°반전됨을 알 수 있다.
이러한 사실로 부터 대역필터(13)의 출력 영상신호(V1)가 Y-I(또는 Y-Q)이면 1샘플 지연기(21B), (21C)를 연속적으로 통해 2샘플 지연된 영상신호(V2)는 Y+I(Y+Q)이고, 다시 1샘플 지연기(22A), (22B)를 연속적으로 통해 4샘플 지연된 영상신호(V3)로 Y-I(또는 Y-Q)이다. 따라서 수평 2샘플 색신호-콤필터(30)를 통해 휘도/색신호 분리된 출력색신호는 감산기(33)의 1/2×V2-1/4×(V1+V3) 계산에 의하여 구해진다.
한편, 제 8 도를 참조하여 수평, 수직방향 콤필터링된 색신호에 가해지는 움직임계수(K)의 생성과정을 설명하면, 상기 대역필터(13)의 출력신호(V1)는 908샘플 지연기(21A) 및 1샘플 지연기(21B), (21C), (22A), (22B), 908샘플 지연기(22C)를 연속적으로 통해 2라인이 지연되어 출력된다.
상기 908샘플 지연기(21A)의 출력신호와 1샘플 지연기(22B)의 출력신호가 감산기(41B)에 공급되어 이들의 차값이 구해지고, 이렇게 구해진 차값을 절대값 산출기(42B)에 공급되어 이로 부터 출력되는 절대값이 α증폭기(43)를 통해 출력되는데, 이 값이 수평방향으로의 영상변화 측정량이다. 여기서 α증폭기(43)는 수평변화율과 수직변화율중에서 중요성을 부가하기 위하여 부가된 블록으로써 α값이 1보다 크면 수평방향으로 발생하는 행잉도트의 제거에 유리하고, 1보다 작으면 수평 해상도 감소를 예방하는데 유리하다.
그리고, 상기 대역필터(13)의 출력 영상신호(V1)와 908샘플 지연기(22C)의 출력신호는 감산기(41A)에 공급되어 이들의 차값이 구해지고, 이렇게 구해진 차값은 절대값 산출기(42B)에 공급되어 이로부터 절대값이 값이 출력되는데, 이 값이 수직방향으로의 영상변화 측정량이다.
비교기(44)는 상기 절대값 산출기(42A)에 출력되는 수직방향에 대한 영상변화량 출력값과 α증폭기(43)에 출력되는 수평방향에 대한 영상변화량 출력값을 비교하여 수평변화량이 수직변화량보다 크면 고전위를 출력하고, 수평변화량이 수직변화량보다 작으면 저전위를 출력한다.
감산기(41C)는 상기 비교기(44)에 출력값에 1샘플 메모리(46)를 통해 궤환기를 현재 움직임계수(K)를 더하여 출력하므로 그 비교기(4)의 출력이 일괄성을 갖지 못하는 경우, 그 일괄성을 보상해주는 역할을 하며, 여기서 움직임계수 발생기(40')는 IIR 필터 개념의 계수 발생 블록에 해당된다.
결국, 영상의 수평방향 변화량이 수직 변화량보다 큰 경우 출력되는 움직임계수 K는 "1"에 근접된 큰 값이 되고, 반대로 영상이 수평방향 변화량이 수직방향 변화량보다 작은 경우 움직임계수 K는 "0"에 근접된작은 값이 된다.
상기의 설명에서와 같이 1/2증폭기(31C)의 출력은 수평방향에 대해서 2샘플형 콤필터링된 색신호이고, 1/2증폭기(23C)의 출력은 수직방향에 대해 2수평 콤필터링된 색신호이다.
움직임계수 발생부(40)의 출력은, 수평, 수직방향 성분을 이용하여 휘도/색신호 분리된 색신호에 곱해질 움직임계수(K)로서 여기서 영상의 해상도를 고려하여 β증폭기(45)의 계수 β=0.75가 적합하다.
최종적으로 휘도/색신호 분리되어 가산기(52a)에 출력되는 색신호는 수평/수직 방향에 대하여 각각의 움직임계수(K)가 곱해진 신호의 합신호로서 이의 생성 수식은 하기와 같다.
C=(1-K)×(수평 2샘플 색신호-콤필터 출력)+K×(수직 2라인 색신호-콤필터 출력)(제1식)
그리고, 최종의 휘도신호(Y)는 입력 복합영상신호(CV)에서 상기 제1식에 의하여 구해진 색신호(C) 성분을 뺀 신호가 된다.
제 9 도는 상기 움직임계수 발생기(')의 주파수 응답특성 그래프를 보인 것으로 계수 β값이 크면 입력신호에 민감하고, 그 계수 β값이 작으면 입력신호에 둔감한 반면에 일관성이 유지(두드러진 에러가 발생되지않는다)되며, 영상의 해상도와 에러의 발생정도를 고려하여 β값은 0.5 또는 0.75 정도가 적합하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 티브이에 사용되는 휘도신호/색신호 분리방식인 라인 콤필터아 노취필터 사용에 의하여 발생되는 행잉도트나 크롤링 도트현상, 크로스 컬러에 의한 무지개 무늬의 번짐현상을 수평방향 2샘플 콤필터나 수직방향 2라인 콤필터 출력신호에 영상의 변화율에 따르는 가중치(Weighting Factor)를 부가하는 방식을 채택하여 해결하고, 움직임 적응형 휘도신호/색신호 분리기의 문제점인 프레임 메모리 사용에 의한 가격상승 문제를 2라인 메모리만을 사용하여 해결하며, 시청자의 화질판단 정도를 고려할 경우 악간의 수직 해상도 문제를 해결할 수 있고, 움직임계수 발생부에서 IIR 필터개념을 이용하여 영상의 일관성이 유지되므로 두드러진 화질 저하현상이 제거되며, 수평, 수직방향으로 영상의 변화정도를 판단하는 제어신호를 티브이와 영상처리방식에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 4fsc로 샘플링된 디지탈 복합영상신호(CV)를 3.58MHZ의 색부반송파(fsc)를 중심으로 2.1-4.7MHZ대역의 신호를 통과시키는 대역필터(13)와, 910샘플, 2×910샘플 지연된 상기 대역필터(13)의 출력신호를 합성하여 수직방향에 대해 2라인 콤필터링된 색신호를 출력하는 2라인 색신호-콤필터(20)와, 908샘플, 910샘플, 912샘플 지연된 상기 디역필터(13)의 출력신호를 합성해서 수평방향에 대하여 2샘플형 콤필터링된 색신호를 출력하는 수평 2샘플 색신호-콤필터(30)와, 상기 대역필터(13)의 출력신호를 입력하여 수평방향,수직방향으로의 영상 변화량을 측정하고, 그 수평, 수직방향으로의 영상변화량을 서로 비교하여 그에 따른 움직임계수(K)를 출력하는 움직임계수 발생부(40)와, 상기 2라인 색신호 콤필터(20), 수평 2샘플 색신호콤필터(30)에 출력되는 각각의 색신호에 대하여 상기 움직임계수 발생부(40)에 출력되는 움직임계수(K), (1-K)를 각기 곱하는 k증폭기(51A), 1-k증폭기(51B)와, 상기 k증폭기(51A), 1-k증폭기(51B)의 출력신호를 더하여 그 결과치를 최종의 색신호(C)로 출력하는 가산기(52A)와, 상기 디지탈 복합영상신호(CV)에서 상기 가산기(52A)의 출력신호를 감산하여 그 결과치의 최종의 휘도신호(Y)로 출력하는 감산기(52B)로 구성한 것을 특징으로 하는 2차원 휘도/색신호 분리시스템.
  2. 제1항에 있어서, 2라인 색신호-콤필터(20)는 상기 대역필터(13)의 출력신호를 910샘플 지연시키는 910샘플 지연기(21)와, 상기 910샘플 지연기(21)의 출력신호를 다시 910샘플 지연시키는 910샘플 지연기(22)와, 상기 대역필터(13)의 출력신호, 910샘플 지연기(22)의 출력신호를 각각1/2 증폭하는 1/2증폭기(23A), (23B)와, 상기 910샘플 지연기(21)의 출력신호에서 상기 1/2증폭기(23A), (23B)의 출력신호를 감산하여 수직방향에 대해 2라인 콤필터링된 색신호를 출력하는 감산기(24)와, 상기 감산기(24)의 출력신호를 1/2증폭하는 1/2증폭기(23C)로 구성한 것을 특징으로 하는 2차원 휘도/색신호 분리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 수평 2샘플 색신호-콤필터(30)는 908샘플 지연기(21A)의 출력신호를 1/2 증폭하는 1/2증폭기(31A)와, 1샘플 지연기(222B)에 출력되는 912샘플 지연된 신호를 1/2 증폭하는 1/2증폭기(31B)와, 1샘플 지연기(21C)에 출력되는 910샘플 지연된 신호에서 상기 1/2증폭기(31A), (31B)의 출력신호를 감산하여 수평방향에 대해 2샘플형 콤필터링된 색신호를 출력하는 감산기(33)와, 상기 감산기(33)의 출력신호를 다시 1/2증폭출력하는 1/2중폭기(31C)로 구성한 것을 특징으로 하는 2차원 휘도/색신호 분리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 움직임계수 발생부(40)는 상기 대역필터(l3)의 출력신호와 2라인 샘플 지연된 신호의 차를 구하는 감산기(41A)와, 908샘플 지연된 신호와 912샘플 지연된 신호의 차를 구하는 감산기(41B)와, 상기 감산기(41A), (41B) 각각의 출력신호에 대해 각기 절대값을 산출하는 절대값 산출기(42A), (42B)와, 상기 절대값 산출기(42B)의 출력단에 접속되어 수평 변화율과 수직 변화율의 비중을 조정하여 조정하는 α증폭기(43)와, 상기 절대값 산출기(42A)에 출력되는 수직방향의 영상신호 변화량과 α증폭기(43)에 출력되는 수평방향의 영상신호 변화량을 비교하여 그에 따른 움직임계수값을 출력하는 비교기(44)와, 상기 비교기(44)의 출력값에 1샘플 메모리(46)를 통해 궤환된 현재 움직임계수(K)를 더하여 그 비교기(44)의 출력이 일괄성을 갖지 못하는 경우, 그 일괄성을 보장해주는 움직임계수 발생기(40')로 구성한 것을 특징으로하는 2차원 휘도/색신호 분리 시스템.
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