KR950001562B1 - Tv의 화면 종횡비 변환방법 및 장치 - Google Patents

Tv의 화면 종횡비 변환방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

TV의 화면 종횡비 변환방법 및 장치
제1도는 종래의 화면 종횡비 변환예시도.
제2도와 제3도는 제1도의 처리방법을 설명하기 위한 도면.
제4도는 본 발명의 변환방법을 설명하기 위한 도면.
제5도는 본 발명의 화면 종횡비 변환장치의 블럭도.
제6도는 본 발명에 따른 보간의 원리를 설명하기 위한 도면.
제7도는 제5도의 보간기의 실시예를 나타낸 회로도.
제8도는 제5도의 버퍼의 실시예를 나타낸 회로도.
제9도는 제8도의 라인 메모리 타이밍 챠트.
제10도는 제8도의 필드 메모리 타이밍 챠트.
제11도는 본 발명의 보간 과정의 실시예를 나타낸 회로도.
제12도는 제11도의 보간기에 대응하는 버퍼의 실시예를 나타낸 회로도.
제13도는 제12도의 라인 메모리 타이밍 챠트.
제14도는 제12도의 필드 메모리 타이밍 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
23 : 윈도우 회로 24 : 수직 보간기
25 : 버퍼 26-30, 43-37 : 롬
31-34, 48-51 : 라인 메모리 35-42, 52-63 : 가산기
본 발명은 TV 화면 종횡비 변환방법 및 장치에 관한 것으로 특히 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호를 16 : 9 화면 종횡비를 갖는 화면에 디스플레이하기에 적당하도록 한 것이다. 이는 수직방향으로 주사선수를 1/4 제거할 경우 많은 정보를 잃는 문제와 아무 처리없이 디스플레이할 경우 영상이 33.3% 확장되는 문제를 해결하기에 적당하도록 한 것이다.
종래에는 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호를 16 : 9(또는 5 : 3) 화면 종횡비를 갖는 영상기기에 디스플레이할 경우 제1a도와 같이 16 : 9(또는 15 : 9) 화면의 가운데 3/4(또는 4/5) 부분(빗금치지 않은 부분)만을 사용하고 좌우에 사이드 판넬(빗금친 부분)은 비워두는 방식을 사용하거나 제1도(b)와 같이 4 : 3 영상중 3/4(또는 4/5) 주사선만을 사용하고 수직방향으로 보간(interpolation)을 수행한 후 16 : 9(또는 5 : 3) 화면에 디스플레이하는 방식을 사용하였다.
또한 제1c도와 같이 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상을 16 : 9(또는 15 : 9) 화면에 별도의 처리없이 디스플레이하는 방식을 사용하였다.
상기의 제1a도와 같은 방식은 제2도에 도시된 바와 같이 수평방향으로 시간 압축(16 : 9 화면 종횡비로의 변환심 3/4, 5 : 3 화면 종횡비로의 변환시 4/5 시간 압축 수행)이 되고 남는 1/4(또는 1/5) 기간은 사이드 판넬(21,22)에 비워둔다. 이때 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 신호와 16 : 9 화면 종횡비를 갖는 영상의 수평 주사기간은 같다. 따라서, 시간압축과 사이드 판넬 처리된 신호를 16 : 9(또는 5 : 3) 화면 종횡비를 갖는 화면에 주사하면 제1a도와 같은 영상을 얻는다.
한편, 제3도는 제1도의 (R)에 해당하는 처리방법을 도시한 것으로 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호를 16 : 9로 변환시 N개의 전체 주사선중 3/4 N개만을 취한 후 수직방향으로 4 : 3 보간처리를 수행하여 이 영상을 16 : 9 화면에 주사하면 제1b도에 해당하는 영상을 얻게 된다.
만일 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호를 5 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상으로 변환할 경우는 N개의 전체 주사선중 N개를 취하여 수직방향으로 5 : 4 보간을 수행한 후 5 : 3 화면에 주사하면 되는 것으로 이 경우 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호중 제거되는 부분(제3도의 빗금친 부분)은 제1b도의 점선부분에 해당한다.
그러나 상기와 같은 종래의 기술에 있어서 제1a도와 같은 방식은 16 : 9(또는 15 : 9) 화면중 1/4 또는 1/5)이 사이드 판넬로 사용되므로 영상에 대한 입장감이 줄어 시청자에게 보다 개선된 TV시스템을 제공할 수 없으며, 제1b도와 같은 방식은 16 : 9로의 변환인 경우 수직방향으로 1/4만큼의 정보를 잃고(예를 들어 NTSC인 경우 유효 주산선수인 약 480 라인중 120 라인이 제거된다), 5 : 3으로의 변환인 경우는 수직방향으로 1/5만큼의 정보를 잃는다(예를 들어 NTSC인 경우 유효 주사선수인 약 480라인중 96라인이 제거된다). 또한, 제1c도와 같은 방식은 수평방향으로 3/4(또는 5/4) 확장되므로 변환된 영상이 원영상에 비하여 수평방향으로 33.3%(또는 25%) 퍼지게 된다.
본 발명은 이와같은 종래의 제반결점을 해결하기 위한 것으로 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호를 16 : 9 화면비를 갖는 화면에 디스플레이할 경우 4 : 3 영상신호에서 수직방향으로 중요 정보를 갖지 않는 부분의 주사선을 제거하고 수직 보간처리에 의하여 원래의 화면 종횡비수로 복원후 이를 다시 5 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상으로 변환하여 16 : 9 화면에 디스플레이할 수 있는 TV의 화면 종횡비 변환방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수직방향으로 중요하지 않은 NTSC 영상정보를 제거하고 수평방향으로는 4/5 시간 압축한 후 디스플레이하여 화면의 좌,우측에 전화면의 1/32씩의 판넬을 부가하고 수평방향의 확장 현상을 감소하도록 함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 제4도는 본 발명의 화면 종횡비 변환방법에 관한 것으로 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호를 16 : 9 화면 종횡비를 갖는 화면에 디스플레이하고자 할 경우 4 : 3 영상에서 위, 아래 주사선을 30라인 이하로 제거하고 제거된 주사선수 만큼 수직 보간처리한 후 4/5 시간 압축과 영상의 위치를 지정하여 16 : 9 화면 종횡비를 갖는 영상에 디스플레이하는 방법을 나타낸 것이다.
이와 같은 디스플레이 방법에 의한 제1실시예로서 525 주사선을 7 : 8 보간하여 600 라인으로 만든 후 480 액티브 라인만을 16 : 9 화면에 디스플레이하는 방법이 있는데 이때 제거되는 유효확장정도는 9.375%이다. 또다른 제2실시예로서 525 주사선을 11 : 12 보간하여 약 573 라인으로 만든 후 480 액티브 라인만을 16 : 9 화면에 디스플레이하는 방법에 있는데 이때 제거되는 유효 주사선수는 상하 20라인씩으로 영상의 수평방향확장정도는 14.5%이다.
제5도는 본 발명의 화면 종횡비 변환장치의 블럭도로 수평, 수직 동기신호를 받아 수직방향으로 보간된 신호중 16 : 9 화면에 디스플레이할 480라인을 추출하고 5 : 3 영상을 16 : 9 화면의 중간에 위치하도록 하는 제어신호를 출력하는 윈도우(window)회로(23)와, 입력되는 4 : 3 영상신호를 수직방향으로 적당한 비로 보간한 후 이를 출력시키는 수직 보간기(24)와, 상기 수직 보간기(24)에 의해 수직방향으로 보간된 입력신호를 라인 메모리를 이용하여 4/5 시간 압축시킨 후 상기 윈도우 회로(23)의 제어신호에 따라 영상신호를 출력하는 버퍼(25)를 구비하여서 이루어진 것이다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 먼저 제6도와 같은 수직보간의 원리에 의해 M개의 주사선을 이용하여 N개의 주사선을 만들경우 M과 N의 최소 공배수 만큼의 L개의 주사선을 만들고 이 L개의 주사선으로부터 N개의 주사선을 추출한다.
표 1은 제6도의 원리에 따라 7개의 주사선으로 부터 8개의 주사선을 만드는 식을 나타낸 것으로 이는 입력신호의 샘플링율을 8배로 상승시키고 1/7 필터링(LPF)처리한 후 7배로 샘플링율을 감소시키는 과정을 보여준다.
[표 1]
상기에서 저대역 필터링시 샘플링된 8개의 신호중 유호 신호는 1개뿐이므로 실제적인 필터 처리과정은 상기(식1)로 표시된다. 또한 (식2)는 필터를 대칭적 필터로 설정하고 5개의 입력신호를 사용할 경우 (식1)을 계산한 것으로 (식2)에서 입력신호에 적용하는 필터 계수 집합은 8개의 출력신호를 주기로 반복됨을 알 수 있다.
한편, 아래의 (표2)는 11개의 입력주사선 신호로부터 12개의 주사선을 얻는 과정을 나타낸 것으로 (식4)로부터 입력신호에 적용되는 필터 계수 집합은 12개의 출력신호를 주기로 반복됨을 알 수 있다.
[표 2]
제7도는 상기 표 1에 나타난 보간 과정을 회로로 구현한 것으로 롬(26-30)에는 상기 식 2에서 사용된 필터 계수들이 기록되어 있고 입력신호(S1)와 라인 메모리(31-34)를 통해 1라인씩 지연된 신호들은 롬에 기록된 필터 계수와 곱해진다. 이때 라인 메모리(31-34)의 리드(Read), 라이트(Write) 클럭은 모두 fs이며, 각 필터 계수와 곱해진 신호들은 가신기(35-42)에서 합해진 후 동시에 8개의 신호로 출력된다.
제8도는 제7도와 같은 보간기에 대한 버퍼(제5도의 25)의 일실시예를 나타낸 회로도로 다수의 FIFO형식의 라인 메모리(FF1∼FF2) 및 필드 메모리(FF8)와 스위치(SW1)로 이루어지며 라인 메모리(FF1)(FF2)는 제7도의 가산기(35-42)를 통한 출력신호를 제9도의 타이밍 챠트에 나타난 바와같이 1라인 주기마다 라이트 리셋시키고 제9a도의 유효 수평영역에 해당하는 데이타를 라인 메모리(FF1)(FF2)에 쓰는 동안 라이트 인에이블시킨다(제9b도). 이때 두개의 라인 메모리(FF1)(FF2)의 라이트 클락은 입력신호의 샘플링 클락과 같은 fs를 사용한다.
이하, 메모리 라인(FF1)(FF2)의 리드과정을 설명하면 다음과 같다.
즉, 제7도와 같은 보간기는 7개의 수평 주사기간(7×TH)동안 8개의 라인을 보간하여 출력하므로 리드 클락은 라이트 클락보다 8/7배 이상 빨라야 한다.
따라서 라인 메모리(FF1)(FF2)의 제9도(c)와 같은 리드 리셋은 라이트 리셋보다 8/7배 빠른 7/8TH기간마다 발생한다. 또한, 리드 클락은 출력영상이 5 : 3 화면 종횡비를 가져야 하고, 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 입력 영상신호와 비교하여 5/4배 빨라야 하므로 5/4fs를 사용하며 리드 인에이블 기간은 라이트 인에이블 기간(제9도(b)의 TAH)의 4/5TAH이어야 한다.
그리고 스위치(SW1)는 fH의 속도로 스위칭하면서 제7도에 도시된 보간기의 출력신호(가산기(35-42)출력)를 선택하며 선택된 신호는 FIFO 형식의 라인 메모리(FF2)에 제9a, b도와 같은 방식으로 라이트된다. 또한 가산기(39)출력과 동시에 출력되는 가산기(40) 출력은 라인 메모리(FF1)에 상기 라인 메모리(FF2)와 같은 형식으로 제9a, b도와 같이 라이프된다. 여기서 두개의 라인 메모리(FF1)(FF2)의 리드동작은 제9c도에 도시된 바와 같이 리드 리셋되고 이중 라인 메모리(FF2)의 리드 인에이블은 제9d도와 같으며 라인 메모리(FF1)의 리드 인에이블은 제9e도와 같다.
따라서, 라인 메모리(FF1)(FF2)의 라이트 클락이 fs이고 리드클락이 5/4fs이더라도 리드와 라이트 데이타사이에 충돌이 발생하지 않는다.
한편, 필드 메모리(FF8)의 라이트 클락은 라인 메모리(FF1)(FF2)의 출력 영상신호에 비하여 수평으로 5/4배 확장된 신호가 된다. 필드 메모리(FF9)의 라이트 동작은 제10a, b도에 도시된 바와 같이 수직 주사기간인 TV마다 라이트 리셋펄스가 발생하고 라이트 인에이블은 유효 주사선수인 약 480 라인 기간동안(7/8TAV)만 인에이블된다.
제10c도와 같은 리드 리셋은 제10a도와 같은 라이트 리셋 펄스보다시간 지연되어 수행되고 리드 동작은 제10d도와 같이 TAV기간동안 인에이블된다. 따라서 최종적으로 16 : 9 화면 종횡비에 디스플레이되는 출력영상은 수평방향으로 9.375% 확장되고 화면의 좌우에 화면수평길이의 3.125%에 해당하는 사이드 판넬을 갖으며 수직방향으로는 4 : 3 영상의 480 유효 주사선중 60라인 정도가 제거된 영상이 디스플레이되는데, 이러한 제9도, 제10도에 도시된 모든 신호들은 제5도의 윈도우 회로(23)에서 발생시킨다.
제11도는 상기 표 2에 나타난 보간과정을 나타낸 보간기 구성도로 롬(43-47)에는 식 4에서 사용된 로우패스필터 계수들이 기록되어 있고 입력신호와 라인 메모리(48-51)를 통과한 지연신호는 롬(43-47)에 기록된 로우 패스 필터 계수와 곱해진 후 가산기(52-63)에서 합산되어 동시에 12개의 신호로 출력된다.
제12도는 제11도의 보간기에 대응하는 버퍼의 실시예시도로 스위치(SW2)는 1라인 주사기간을 주기로 스위칭하면서 제11도에 도시된 보간기의 가산기(52-63) 출력신호들 중 한 신호를 선택하여 라인 메모리(FF5)에 제13a, b도에 도시된 타이밍 챠트와 같은 방식으로 라이트한다. 또한 가산기(58) 출력신호와 동시에 출력되는 가산기(59)의 출력신호 역시 라인 메모리(FF4)에 상기 라인 메모리(FF5)와 같은 형식으로 라이트된다.
그리고 상기 2개의 라인 메모리(FF4)(FF5)의 리드동작을 제13c도에 도시된 바와 같은 형식으로 리드 리셋되고 라인 메모리(FF5)의 리드 인에이블은 제13d도와 같으며 라인 메모리(FF4)의 리드 인에이블은 제13e도와 같다. 따라서 라인 메모리(FF4)(FF5)의 라이트 클락이 fs이고 리드 클락이 5/4fs이더라도 리드와 라이트 데이타 사이에 충돌이 발생하지는 않는다.
한편, 필드 메모리(FF6)의 라이트 클락은 라인 메모리(FF4)(FF5)의 리드클락과 같은 5/4fs이고 리드클락은 fs이므로 필드 메모리(FF6)의 출력영상신호는 라인 메모리(FF4)(FF5)의 출력영상신호에 비하여 5/4배 확장된 신호가 된다.
또한, 필드 메모리(FF6)의 라이트 동작은 제14a도에 도시된 바와 같이 수직 주사 기간인 Tv마다 라이트 리셋 펄스가 발생하고 라이트 인에이블은 제14b도와 같이 유효주사선수인 약 480 라인기간(11/12 TAV)동안만 인에이블된다. 그리고 리드 리셋은 제14c도와 같이 라이트 리셋보다만큼 지연되어 수행되고 리드동작은 제14d도와 같이 TAV기간동안 인에이블된다.
따라서, 최종적으로 16 : 9 화면에 디스플레이되는 출력영상은 수평방향으로 약 14.6% 확장되고 화면의 좌우에 화면의 수평길이의 3.125%에 해당하는 사이드 판넬을 갖는다. 또한 수직방향으로 4 : 3 영상의 480 유효주사선의 정보중 40라인에 해당하는 정보가 제거된 영상이 디스플레이되며, 각 메모리에서 사용되는 모든 제어펄스(리드 리셋, 리드 인에이블, 라이트 리셋, 라이트 인에이블)는 제5도의 윈도우 회로(23)로 부터 발생된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 4 : 3 영상신호에서 수직방향으로 중요 정보를 갖지 않는 부분의 주사선을 제거하고 수직 보간처리에 의해 원래의 주사선수로 복원 후 5 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상으로 변환시켜 16 : 9 화면에 디스플레이할 수 있는 효과가 있으며, 출력영상은 화면의 좌우에 화면 수평길이의 3.125%에 해당하는 사이드 판넬을 갖으며 특히 7 : 8 보간기 방식의 경우 약 11%, 9 : 10 보간기 방식의 경우 12.5%, 10 : 11 보간기 방식의 경우 14.5% 수평방향으로 확장되는 특징을 갖는다.

Claims (8)

  1. 4 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상신호를 수직방향으로하여 위, 아래의 중요하지 않은 영상정보를 제거보간을 수행하고 버퍼와 윈도우 회로의 제어에 의해 5 : 3 화면 종횡비를 갖는 영상으로 변환한후 16 : 9 화면 종횡비를 갖는 화면에 디스플레이함을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
  2. 제1항에 있어서, 영상신호를 수직방향으로 보간 수행시 7 : 8, 8 : 9, 9 : 10, 11 : 12로 보간함을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
  3. 제1항에 있어서, 16 : 9 화면에 디스플레이시 사이드 판넬은 좌우 3.125%임을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 7 : 8 보간시 9.375%, 8 : 9 보간시 11%, 9 : 10 보간시 12.5%, 10 : 11 보간시 13.6%, 11 : 12 보간시 14.5% 수평방향으로 확장됨을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
  5. 제1항에 있어서, 수직방향으로 보간을 수행하여 위, 아래 주사선을 제거시 30라인 이하로 제거함을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
  6. 수평, 수직동기신호를 받아 수직방향으로 보간된 신호중 16 : 9 화면에 디스플레이할 소정라인을 추출하고 5 : 3 영상을 16 : 9 화면의 중간에 위치하도록 제어신호를 출력하는 윈도우 회로(23)와, 입력되는 4 : 3 영상신호를 수직방향으로 적당비로 보간 후 출력시키는 수직 보간기(24)와, 상기 수직 보간기(24)에 의해 수직방향으로 보간된 입력신호를 라인 메모리를 이용하여 4/5시간 압축시킨 후 상기 윈도우 회로(23)의 제어신호에 따라 영상신호를 출력하는 버퍼(25)를 구비하여서 이루어짐을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
  7. 제6항에 있어서, 수직 보간기(24)는 수직 보간기에 사용되는 필터 계수들이 기록되어 있는 다수의 롬과, 영상신호들을 1라인씩 지연시키는 다수의 라인 메모리와, 상기 롬의 각 필터 계수와 지연된 신호들의 곱해진 출력을 가산하여 동시에 출력시키는 다수의 가산기를 구비하여 x개의 수평 주사기간 동안 x개의 라인을 보간하여 출력하도록 이루어짐을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
  8. 제6항에 있어서, 버퍼(25)는 상기 가산기의 출력을 선택하기 위해 fH의 속도로 스위칭하는 스위치와, 상기 스위치에 의해 선택된 신호와 가산기의 일부 출력을 라이트하고 리드하여 리드와 라이트 데이타 사이에 충돌이 발생하지 않게 동작하는 복수개의 라인 메모리와, 상기 라인 메모리의 출력을 받아 라인 메모리의 출력영상신호에 비해 수평으로 확장된 신호를 출력시키는 필드 메모리를 구비하여서 이루어짐을 특징으로 하는 TV의 화면 종횡비 변환방법.
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