KR960010194B1 - Hd-mac. system mode generator - Google Patents

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KR960010194B1 KR1019930005966A KR930005966A KR960010194B1 KR 960010194 B1 KR960010194 B1 KR 960010194B1 KR 1019930005966 A KR1019930005966 A KR 1019930005966A KR 930005966 A KR930005966 A KR 930005966A KR 960010194 B1 KR960010194 B1 KR 960010194B1
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    • H04N19/513Processing of motion vectors

Abstract

The mode determinator, to determine a mode according to the motion of an image signal using the video signals filtered in low-speed mode, middle-speed mode and high-speed mode, the original image signals, and a motion vector selected through the motion estimation in the middle-speed mode, includes: a frame exchanging means for changing the frame sequence of the image signals filtered in the low-speed mode; an interpolating means for a motion error using the motion vector and the image signals filtered in the middle-speed mode; and a mode selecting means for comparing the image signals filtered in the high-speed mode, interpolated in the middle-speed mode and having the frame sequence changed in the low-speed mode with the original image signals in order to determine the mode having the least error as the mode.

Description

에이치디-맥(HD-MAC) 시스템의 모드 결정기Mode determiner for HD-MAC systems

도면 1은 2차원 저역 통과 필터의 주파수 특성을 도시하는 도면.1 shows frequency characteristics of a two-dimensional low pass filter.

도면 2는 기존 방식에 사용된 각 모드의 오차 비교 영상을 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating error comparison images of the modes used in the conventional method.

도면 3은 본 발명에 따른 모드 결정기를 가지는 HD-MAC 시스템의 블록도.3 is a block diagram of an HD-MAC system with a mode determiner in accordance with the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10, 12, 14 : 저역 통과 필터16, 18, 20 : 표본줄임(SS)부10, 12, 14: low pass filter 16, 18, 20: sample reduction (SS)

22, 24 : 라인 셔플링(LS)부26 : 스위치22, 24: line shuffling (LS) section 26: switch

28 : 움직임 추정부30 : 모드 결정기28: motion estimation unit 30: mode determiner

32 : 일치부34 : DATV32: Matching unit 34: DATV

36 : 움직임 보강 보간(MCI)부38 : 프레임 교환부36: motion reinforcement interpolation (MCI) unit 38: frame exchange unit

40 : 오차 계산 및 비교부40: error calculation and comparison unit

본 발명은 HD-MAC(High Definition Multiplex Analog Component)시스템에 관한 것으로서, 특히 이동 모드를 결정하는 이동 모드 결정기에 관한 것이다.The present invention relates to a High Definition Multiplex Analog Component (HD-MAC) system, and more particularly, to a movement mode determiner for determining a movement mode.

유럽에서 개발중인 고선명 텔레비젼(High Definition Television; 이하 HDTV라 함)의 한 방식인 HD-MAC에서는 형상 신호를 16×16의 분할 영상으로 분할한 후, 물체 움직임에 따라 각각의 분할된 영상을 3경로 모드로 나누어 송·수신한다. 이때, 16×16블럭 4필드(2프레임)당 전송되는 샘플 수는 일정하게 유지되어야 하기 때문에, 정지 영역에서는 시간적 표본화 횟수를 줄이면서 공간적 표본화 횟수를 높이는 것이 효과적이고, 움직임이 바른 영역에서는 공간적 표본화 횟수를 줄이더라도 시간적 표본화를 자주하는 것이 효과적이다.HD-MAC, a high definition television (HDTV) developed in Europe, divides the shape signal into 16 × 16 divided images, and then divides each divided image into three paths according to object movement. Divide into modes and send and receive. At this time, since the number of samples transmitted per 4 fields (2 frames) of 16x16 blocks must be kept constant, it is effective to increase the number of spatial sampling while reducing the number of temporal sampling in the static region, and spatial sampling in the region where the motion is correct. Frequent temporal sampling is effective even if the frequency is reduced.

이때, 상술한 세 경로 모드는 저속 모드, 준 고속 모드, 고속 모드로서 저속 모드는 움직임이 없는 정지 영상을 처리하기 위한 모드이고, 준 고속 모드는 인간의 눈이 따라갈 수 있을 정도의 움직임이 있는 영상을 처리하기 위한 모드이며, 고속 모드는 움직임이 상당히 빠른 영상을 처리하기 위한 모드이다. 보다 구체적으로 설명하면, 예를 들어, 40㎳ 기간 동안 0 내지 0.5화소 정도의 움직임이 있으면 그 영상은 정지 모드 또는 80㎳ 모드로 분류되고, 40㎳ 기간 동안 0.5 내지 12.5화소 정도의 움직임이 있으면 그 영상은 느린 움직임 모드 또는 40㎳ 모드로 분류되며, 그리고 40㎳ 기간 동안 12.5화소 이상의 움직임이 있으면 빠른 움직임 모드, 또는 20㎳ 모드로 분류되는데, 이때 상술한 80㎳ 모드를 저속 모드라 할 수 있고, 40㎳ 모드를 준 고속모드라 할 수 있으며, 20㎳를 고속 모드라 할 수 있는 것이다.In this case, the above-described three path modes are a low speed mode, a quasi-high speed mode, and a high speed mode. The low speed mode is a mode for processing a still image without motion, and the quasi-high speed mode has an image that can be followed by the human eye. The high speed mode is a mode for processing an image with a considerably fast motion. More specifically, for example, if there is a motion of about 0 to 0.5 pixels during a 40 ms period, the image is classified into a still mode or an 80 ms mode, and when there is a motion of about 0.5 to 12.5 pixels during a 40 ms period, The image is classified into a slow motion mode or a 40 Hz mode, and if there is more than 12.5 pixels of motion during the 40 Hz period, the image is classified into a fast motion mode or a 20 Hz mode. In this case, the 80 Hz mode may be referred to as a low speed mode. The 40 kHz mode is a semi-high speed mode, and 20 kHz is a high speed mode.

한편 이러한 저속, 준 고속, 고속 모드 결정 방법에 있어서, 종래에는 모드별로 필터링된 데이타 및 내삽된 데이타의 원시영상 간의 오차를 계산하여 오차가 적은쪽으로 모드를 최종적으로 결정한다. 즉, 종래에는 원영상과 각 경로(저속 모드 경로, 준 고속 모드 경로, 고속 모드 경로)의 필터링된 영상(이하 F80, F40, F20으로 표기)과의 오차-비용 함수를 비교하여 모드를 결정하는 것이다. 이때, 비용함수는 여러 종류를 생각할 수 있으나 주로 [수식 1]에 나타난 평균 자승 오차(Mean Square Error)를 사용한다.On the other hand, in such a low-speed, semi-fast, and fast mode determination method, conventionally, the mode is finally determined to have the least error by calculating an error between the raw data of the filtered data and the interpolated data for each mode. That is, in the related art, a mode is determined by comparing an error-cost function between an original image and a filtered image of each path (low speed mode path, quasi-fast mode path, and fast mode path) (hereinafter referred to as F80, F40, and F20). will be. In this case, the cost function can be thought of as various types, but mainly uses the mean square error shown in [Equation 1].

[수식 1][Equation 1]

여기서 B는 블록이고, O(i, j), F(i, j)는 원 영상 및 펄터링된 영상을 나타낸다.Where B is a block, and O (i, j) and F (i, j) represent the original image and the filtered image.

임의의 필드 구간에서 입력 F80, F40, F20이 각각 그 구간의 원 영상에 대한 필터링된 영상이라고 가정할 경우, 원 영상과 필터링된 영상간의 MSE 값은 필터링 오차만에 의해서 결정된다. 이때, 도면 1에 도시된 바와 같이 원 영상이 제1통과대역(1)에 의해 필터링된 영상(F80)과, 원 영상이 제2통과대역(2)에 의해 필터링된 영상(F40) 및 원 영상이 제3통과대역(3)에 의해 필터링된 영상(F20)을 서로 비교해볼 때, 통과 대역이 가장 넓은 제1통과 대역에 의해 필터링된 영상(F80)이 원 영상에 가장 가까울 것이다. 따라서 원 영상과 필터링된 영상간의 MSE 값이 필터링 오차만에 의해 결정될 경우 필터링 오차는 통과대역폭이 가장 넓은 필터를 통과한 F80이 최소가 되므로 모드는 항상 저속 모드, 예를 들어 80㎳ 모드로 결정날 가능성이 매우 높다(도면 1참조). 또한 F40은 F20보다 높은 결정 확률을 가진다. 이와 같은 결정 오류를 피하기 위해서는 각 경로 영상에서 경로 모드의 속도 범위에 포함되지 않는 속도 부분에서는 MSE 값을 증가시키는 처리과정이 필요하다. 도면 2를 참조하여 MSE 값을 계산하여 모드를 결정하는 종래의 모드 결정 방법에 대한 처리 과정을 설명한다.Assuming that the inputs F80, F40, and F20 in each field interval are filtered images of the original image of the interval, the MSE value between the original image and the filtered image is determined only by the filtering error. In this case, as shown in FIG. 1, the original image is filtered by the first passband 1 (F80), and the original image is filtered by the second passband (F40) and the original image. When comparing the image F20 filtered by the third passband 3 with each other, the image F80 filtered by the first passband having the widest passband will be closest to the original image. Therefore, if the MSE value between the original image and the filtered image is determined only by the filtering error, the filtering error is determined to be the low speed mode, for example, 80㎳ mode because the F80 that passes through the filter having the largest passband is the minimum. The likelihood is very high (see Figure 1). F40 also has a higher probability of determination than F20. In order to avoid such a determination error, a process of increasing the MSE value is required in the velocity portion of each route image that is not included in the velocity range of the route mode. A process of a conventional mode determination method of determining a mode by calculating an MSE value will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 저속 모드, 예를 들어 80㎳의 영상에서는 프레임 반복 기법을 이용한다. 1, 2번 필드를 프레임으로 구성한 후, 2차원 필터링을 하고 그것을 4필드 구간동안 결정 모듈의 입력으로 사용한다. 따라서 3,4번 필드 구간에서 정지 영역이 아닌 부분은 프레임 반복에 의해서 오차가 발생하게 된다. 이 오차에 의해 F80의 운동부분의 MSE가 증가해서 80㎳ 모드로 잘못 결정되는 것을 막아준다.First, a frame repetition technique is used in a low speed mode, for example, an image of 80 Hz. After constructing frames 1 and 2 into frames, two-dimensional filtering is used and it is used as input of decision module for 4 field intervals. Therefore, in the 3rd and 4th field sections, an error occurs due to frame repetition in the non-still region. This error increases the MSE of the F80's motor part, preventing it from being incorrectly determined to be in 80㎳ mode.

또한 준 고속 모드, 예를 들어 40㎳ 모드에서는 연속적인 홀수번째 필드에서 필터링을 통하여 홀수 프레임을 구성한 후 움직임 추정/움직임 보상 방법으로 짝수 프레임을 구성한다. 이렇게 구성된 짝수 프레임과, 필터링을 통하여 구성된 홀수 프레임에서 각각의 필드 성분을 추출하여 원시 필드와의 오차를 계산하고 이 오차값을 모드 결정에 이용한다.In the quasi-high speed mode, for example, 40 ms mode, an odd frame is formed by filtering in consecutive odd-numbered fields, and an even frame is formed by a motion estimation / motion compensation method. Each field component is extracted from the even frame and the odd frame formed through filtering to calculate an error with the raw field and use the error value for mode determination.

짝수 프레임 구성에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 1, 3, 5, 7…번 필드를 필터링을 통하여 각각 1, 3, 5, 7…번 프레임으로 구성한다. 그런후 1,3번 프레임에 대하여 통상적인 움직임 추정을 수행하여 움직임 백터를 검출하고, 이후 검출된 움직임 벡터에 의거하여 움직임 보상을 수행하여 움직임 보상된 프레임을 2번 프레임으로 결정한다. 또한 4번 프레임은 상술한 움직임 추정 과정에 의해 검출된 바로 이전의 움직임 벡터 9개를 이용하여 3번 및 5번 프레임에 대하여 각각 움직임 추정을 수행하고, 움직임 추정 결과 9개의 움직임 벡터중 상관성이 가장 큰 움직임 벡터를 선택한 후 선택된 움직임 벡터에 의거하여 움직임 보상을 수행하여 움직임 보상된 프레임을 4번 프레임으로 결정한다.A more detailed description of the even frame configuration is as follows. First, 1, 3, 5, 7... Filtering fields 1, 3, 5, 7... It consists of one frame. Then, the motion vector is detected by performing normal motion estimation on frames 1 and 3, and then motion compensation is performed based on the detected motion vector to determine the motion compensated frame as frame 2. In addition, frame 4 performs motion estimation on frames 3 and 5, respectively, using the previous 9 motion vectors detected by the above-described motion estimation process. After selecting a large motion vector, motion compensation is performed based on the selected motion vector to determine the motion compensated frame as the fourth frame.

이때 움직임 추정은 현재 프레임의 화소(또는 블록)들이 이전 프레임에 비해 어느 방향으로 얼마나 움직였는지를 추정하는 것으로, 4필드 구간(2 프레임)에서 두번 수행하며 16×16블록을 상하좌우로 6화소씩 움직이면서 가장 오차가 작은 부분의 위치를 찾으면 된다.In this case, the motion estimation estimates how much the pixels (or blocks) of the current frame move in the direction compared to the previous frame. The motion estimation is performed twice in four field sections (two frames), and each 16 × 16 block is divided into six pixels up, down, left, and right. As you move, you find the location of the smallest error.

그리고, 움직임 벡터는 탐색영역내에서 탐색 영역내에 있는 모든 탐색점들에 대해서 상관성을 구한 다음 가장 큰 상관성을 갖는 탐색점을 움직임 벡터로 추정하는 무조건 탐색 알고리즘을 사용하여 구한다.The motion vector is obtained using an unconditional search algorithm that obtains a correlation between all search points in the search area and then estimates the search point having the largest correlation as the motion vector.

한편, 준 고속 모드에서는 고속 모드나 저속 모드와는 달리 짝수 필드(2, 4, 6…)의 표본은 전송하지 않고 그 대신에 홀수 필드의 표본 데이터만이 전송된다. 따라서 움직임 추정시에 구해진 움직임 벡터를 별도로 전송하는데, 이는 복호기측에서 홀수 필드의 표본 데이터와 움직임 벡터를 사용하여 전송되지 않는 짝수 필드의 데이터를 생성하도록 하기 위한 것이다.On the other hand, in the high speed mode, unlike the high speed mode or the low speed mode, samples of the even fields (2, 4, 6 ...) are not transmitted. Instead, only sample data of the odd fields is transmitted. Therefore, the motion vectors obtained at the time of motion estimation are separately transmitted. This is for the decoder to generate data of even fields that are not transmitted using sample data of odd fields and motion vectors.

그리고, 고속 모드, 예를 들어 20㎳ 모드에서는 단지 매필드를 필터링하여 이를 원시 영상과 비교한 후 그 오차값을 모드 결정에 이용한다.In the high speed mode, for example, 20 ms mode, each field is filtered and compared with the raw image, and the error value is used for mode determination.

하지만, 종래에는 이동 모드를 결정하다 보면 대부분 저속 모드 경로의 필터링된 영상(F80)은 1,2필드구간에서의 필터링 오차만을 포함하고 있고, 준 고속 모드 경로의 필터링된 영상(F40)은 1,3번 필드 구간에서 필터링 오차만을 포함하고 있기 때문에 모드 결정에 대한 오류 확률이 여전히 높은 상태이다. 비록 움직임 보상/프레임 반복 기법 등을 활용하여 모드 결정의 오류를 낮춘다 하더라도 도면 1에 나타난 바와 같이 필터의 통과 대역폭이 모드 결정에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 대부분 저속 모드로 결정되어 지는 경우가 매우 많으며, 또한 저속 모드가 아니더라도 필터의 통과 대역폭이 큰 준고속 모드가 고속 모드보다 결정되어질 확률이 높아, 모드 결정에 대한 오류 확률이 여전히 높은 문제점이 있는 것이다.However, conventionally, in determining the moving mode, the filtered image F80 of the low speed mode path includes only the filtering error in the first and second field sections, and the filtered image F40 of the quasi high speed mode path is 1, Since only the filtering error is included in the field section 3, the error probability for the mode decision is still high. Although the error of the mode decision is reduced by using the motion compensation / frame repetition technique, as shown in FIG. 1, since the passband of the filter has a great influence on the mode decision, it is most often determined as the low speed mode. In addition, even in the low speed mode, the quasi-high speed mode, in which the passband of the filter is larger, is more likely to be determined than in the high speed mode, and there is still a problem in that the error probability for mode determination is still high.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자, HD-MAC에서의 모드 결정시 결정 오류를 피하기 위하여, 각 경로영상에서 경로 모드의 속도 범위에 포함되지 않는 속도 부분에서는 MSE 값을 증가시켜 정확한 모드를 결정할 수 있는 모드 결정기를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, in order to avoid the determination error when determining the mode in HD-MAC, to determine the correct mode by increasing the MSE value in the speed portion of the path mode that is not included in the path range of the path mode It is to provide a mode determiner that can.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 영상 신호를 저속 모드, 준 고속 모드, 고속 모드로 분리하여 처리하는 HD-MAC 시스템에서 각각의 모드별로 필터링된 영상 신호, 원 영상신호, 및 준 고속 모드에서의 움직임 추정을 통해 검출된 움직임 벡터를 이용하여 영상신호의 이동 정도에 따라 이동 모드를 결정하는 것으로; 저속모드로 필터링된 영상 신호의 프레임 순서를 교환하는 프레임 교환 수단과; 상기 움직임 벡터와 준 고속 모드로 필터링된 영상신호를 이용하여 움직임 보상 보간을 수행하는 수단과; 고속 모드로 필터링된 영상 신호, 준 고속 모드의 움직임 보상 보간된 영상 신호, 및 저속 모드의 프레임 순서가 교환된 영상 신호를 필터링 전의 원 영상 신호와 각각 비교하여 오차값이 가장 작은 모드를 상기 이동 모드로 결정하는 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.In the present invention, in order to achieve the above object, in the HD-MAC system which separates and processes a video signal into a low speed mode, a semi high speed mode, and a high speed mode, Determining a movement mode according to a movement degree of an image signal using a motion vector detected through motion estimation; Frame exchange means for exchanging a frame order of the filtered video signal in a low speed mode; Means for performing motion compensation interpolation using the motion vector and the video signal filtered in the quasi-fast mode; The video mode filtered in the high speed mode, the motion compensation interpolated video signal in the quasi-high speed mode, and the video signal in which the frame order in the low speed mode is exchanged are compared with the original video signal before filtering, respectively, to select the mode having the smallest error value. Characterized in that it comprises a means for determining as.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in detail.

도면 3에는 본 발명에 따른 모드 결정기를 가진 HD-MAC 시스템의 부호기를 도시한다.3 shows an encoder of an HD-MAC system with a mode determiner according to the present invention.

HD-MAC ㅅ스템의 보호기는 세개의 휘도 부호화 경로를 사용한다. 이때, 세가지의 모드 경로는 정지 영역에서의 고해상도를 구현하기 위한 저속 모드 경로와, 프레임당 12화소까지의 움직임에 대한 준 고속 모드 움직임 보상경로와, 빨리 움직이거나 갑작스런 화면의 변화가 있는 경우에 대해 사용되는 고속 모드 경로이다.The protector of the HD-MAC system uses three luminance coding paths. At this time, the three mode paths are a low speed mode path for realizing high resolution in a still area, a quasi-high speed mode motion compensation path for up to 12 pixels per frame, and a case of fast moving or sudden change of screen. Fast mode path used.

각각의 경로에 대응되게 연결된 저역통과 필터(10),(12),(14)는 각각의 모드(저속 모드, 준 고속 모드, 고속 모드)를 구분하고, 후술할 표본 줄임에 의한 신호 처리 과정에서 겹침이 생기지 않도록 하기 위하여 주파수 대역을 한정한다. 저역 통과 필터(10), (12), (14)에 대응되게 연결된 표본줄임(subsampling; 이하 ss라 함)부(16), (18), (20)는 현재의 표본들에서 일정한 간격으로 표본화를 다시 수행함으로써 표본의 개수를 줄여 전송 데이타량을 줄인다.The low pass filters 10, 12, and 14 connected corresponding to the respective paths distinguish respective modes (low speed mode, quasi high speed mode, and high speed mode), and in the signal processing process by reducing the sample, which will be described later. In order to prevent overlapping, the frequency band is limited. The subsampling sections 16, 18, and 20, corresponding to the low pass filters 10, 12, and 14, are sampled at regular intervals in the current samples. Again, reduce the number of samples by reducing the number of data transferred.

라인 셔플링(line shuffling)부 (22), (24)는 저속 및 고속 모드 경로상에 각각 연결되어 두 라인의 표본을 합하여 한 라인을 구성하며, 준 고속 모드 경로에서는 필드간 셔플링이 사용된다.The line shuffling sections 22 and 24 are connected on the low speed and high speed mode paths, respectively, and combine the samples of the two lines to form a line. In the quasi high speed mode path, interfield shuffling is used. .

스위칭부(26)는 후술할 일치부(32)에서 제공되는 모드 결정 신호에 의해 라인 셔플링부(22)나 라인 셔플링부(24)의 출력 또는 표본 줄임부(20)의 출력중 어느 하나를 선택하여 복호기측으로 전송한다.The switching unit 26 selects either the output of the line shuffling unit 22, the line shuffling unit 24, or the output of the sample reduction unit 20 by the mode determination signal provided from the matching unit 32 to be described later. To the decoder side.

움직임 추정부(28)는 준 고속 모드 경로상에서 블록별로 움직임을 추정하며, 이를 위해서 블록 정합 알고리즘(Block Matching Algorithm; 이하 BMA이라함)을 사용한다. 움직임 추정은 4필드 구간등 두번 행하여 16×16블록을 상하좌우로 6화소씩 움직이면서 가장 오차가 작은 부분의 위치를 찾는다. 이때 움직임 추정은 종래 기술과는 다르게 매 필드마다 프레임을 형성하여 무조건 탐색 BMA를 사용하여 움직임 벡터를 구한다. 이때, 움직임 추정에 의해 검출된 움직임 벡터를 DATV 채널을 통해 전송된다.The motion estimation unit 28 estimates motion for each block on the quasi-fast mode path, and uses a block matching algorithm (hereinafter referred to as BMA) for this purpose. The motion estimation is performed twice in four field sections to move the 16 × 16 block six pixels up, down, left, and right to find the position of the smallest error. At this time, unlike the conventional technique, motion estimation forms a frame for every field to obtain a motion vector using an unconditional search BMA. At this time, the motion vector detected by the motion estimation is transmitted through the DATV channel.

모드 결정기(30)는 각 경로에서 경로 모드의 속도 범위에 포함되지 않은 속도 범위에 포함되지 않은 속도 부분에서 MSE 값을 증가시켜 각각의 블록에 대하여 모드를 결정한다.The mode determiner 30 determines the mode for each block by increasing the MSE value in the speed portion not included in the speed range of the path mode in each path.

이때 속도 범위라 함을 각 모드에 알맞는 속도 범위를 나타내고 있는 정량적으로 나오는 것이 아니라 오차값을 비교했을 때 가장 작은 모드로 선점될 경우 그 블록을 해당 경로 모드에 해당하는 속도 성분을 갖는다는 의미이다. 따라서 MSE 값을 증가시킨다는 것은, 예를 들어 움직임 영역에서 저속 모드의 MSE계산시 오차를 증가시키기 위해 프레임 교환등과 같은 방식을 사용하여 MSE 값을 증가시킨다는 의미이다.In this case, the speed range is not quantitatively indicating the speed range suitable for each mode, but it means that the block has the speed component corresponding to the corresponding path mode when the error value is preempted in the smallest mode. . Therefore, increasing the MSE value means that the MSE value is increased by using a method such as frame exchange to increase an error in calculating the MSE of the low speed mode in the motion region, for example.

본 발명에서는 필터링 오차만의 비교에 의한 모든 결정 오류를 방지하기 위해서 정지 모드 경로와 필터링된 영상과 준 운동 경로의 필터링된 영상은 선처리 과정을 거친다. 이 처리 과정을 통하여 경로 모드의 속도 범위에 포함되지 않는 부분은 MSE 값을 증가시켜 줌으로써 정확한 모드 결정을 유도한다.In the present invention, the still mode path, the filtered image, and the filtered image of the quasi-movement path undergo a preprocessing process in order to prevent any determination error due to the comparison of only the filtering error. Through this process, the part not included in the speed range of the path mode increases the MSE value to induce accurate mode determination.

모드 결정기(30)에서 프레임 교환부(38)는 저속 모드 경로의 선처리 과정으로서 1, 2번 필드와 3, 4번 필드의 순서를 바꾼다. 예를 들어 1,2,3,4필드를 3,4,1,2필드로 순서를 바꾸게 된다. 또한 움직임 보상 보간부(36)는 준 고속 모드 경로의 선처리 과정으로서 움직임 추정부(28)에서 제공되는 움직임 벡터에 의거하여 매 필드 구간에서 움직임 보상 보간을 하여 영상을 만든다.In the mode determiner 30, the frame exchanger 38 changes the order of fields 1 and 2 and fields 3 and 4 as preprocessing of the low speed mode path. For example, the order of 1,2,3,4 fields is changed to 3,4,1,2 fields. In addition, the motion compensation interpolator 36 performs the motion compensation interpolation in each field section based on the motion vector provided by the motion estimation unit 28 as a preprocessing process of the quasi-fast mode path to generate an image.

모드 결정기(30)에서 오차 계산 및 비교부(40)는 선처리 과정을 거친 저속 모드 경로의 영상 및 준 고속 경로의 영상과, 고속 모드 경로의 필터링 영상을 입력으로 하여 원 영상과 블록 단위로 오차를 계산하고 모드 결정신호를 출력한다.In the mode determiner 30, the error calculation and comparison unit 40 inputs the image of the low speed mode path and the quasi high speed path, which have undergone preprocessing, and the filtered image of the high speed mode path, and receives the error in units of the original image and blocks. Calculate and output the mode decision signal.

일치부(32)는 오차 계산 및 비교부(40)에서 제공하는 모드 결정 신호, 즉 저속 모드, 준 고속 모드, 고속 모드 경로중 어느 하나를 선택하기 위한 결정 신호를 스위칭부(26)에 제공하여 스위칭부(26)의 선택을 제어한다. 이때 모드 결정 신호가 준 고속 모드 결정 신호일 경우 모드 결정기(30)는 움직임 추정부(28)에 의해 검출된 움직임 벡터를 일치부(32)에 제공하고, 일치부(32)는 움직임 벡터가 DATV 채널을 통하여 전송되도록 DATV(34)에 제공된다.The matching unit 32 provides the switching unit 26 with a mode determining signal provided by the error calculating and comparing unit 40, that is, a decision signal for selecting one of a low speed mode, a quasi high speed mode, and a high speed mode path. The selection of the switching section 26 is controlled. In this case, when the mode decision signal is a quasi-fast mode decision signal, the mode determiner 30 provides the motion vector detected by the motion estimator 28 to the matcher 32, and the matcher 32 provides the motion vector with the DATV channel. It is provided to the DATV 34 to be transmitted through.

이때, 모드 결정기(30)의 모드 결정에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.In this case, the mode determination of the mode determiner 30 will be described in more detail as follows.

저속 모드, 예를 들어 80㎳의 경로 영상은 프레임 교환부(38)에서 프레임 교환 과정을 거친다. 예를 들어 1, 2, 3, 4번 필드를 4, 3, 1, 2필드로 순서를 바꾸어 오차 계산 및 비교부(40)에 입력시킨다. 프레임의 위치를 서로 바꾸게 되면 정지 영역은 별로 바뀌지 않지만 움직임 영역은 원 영상과 크게 달라진다. 따라서 오차 계산 및 비교부(40)에서 원시 필드와 위치가 교환된 필드를 비교하여 오차를 계산하면, 움직임 부분에서만 MSE 값이 증가되어 이 부분의 블록이 저속 모드로 결정되는 것을 막아준다.The low speed mode, for example, the path image of 80 kHz undergoes a frame exchange process in the frame exchanger 38. For example, the fields 1, 2, 3, and 4 are changed to 4, 3, 1, and 2 fields, and are input to the error calculation and comparison unit 40. If you change the position of the frame, the still area does not change much, but the moving area is significantly different from the original image. Therefore, when the error calculation and comparison unit 40 calculates an error by comparing the raw field and the field in which the position is exchanged, the MSE value is increased only in the moving part, thereby preventing the block of this part from being determined as the low speed mode.

준 고속 모드, 예를 들어 40㎳ 모드의 경로 영상에는 움직임보상 보간 기법을 이용한다. 즉 움직임 보상부(36)에 의해 매 필드 구간에서 움직임 보상된 영상을 만든 후, 움직임 보상된 영상에서 각 필드 성분을 추출하여 원시 필드와의 오차를 계산하고 이 오차값을 모드 결정에 이용한다. 이때 빠른 움직임 영역(예를 들어 고속 모드 부분)에서는 실제 움직임 벡터가 구해질 수 없으므로, MSE 값이 증가한다. 따라서 이 오차에 의해 빠른 움직임 영역이 준 고속 모드로 결정되는 것을 방지할 수 있다.The motion compensation interpolation technique is used for the path image in the quasi-high speed mode, for example, 40 ms mode. That is, the motion compensation unit 36 generates a motion compensated image in every field section, extracts each field component from the motion compensated image, calculates an error with the raw field, and uses the error value for mode determination. In this case, since the real motion vector cannot be obtained in the fast motion region (for example, the fast mode portion), the MSE value increases. Therefore, it is possible to prevent the fast movement area from being determined to the quasi-high speed mode by this error.

즉, 빠른 움직임 영역에서의 블록 정합 알고리즘에 의해 움직임 추정을 수행하게 되면 움직임의 속도가 탐색영역을 초과하게 되어 움직임 보상시에 사용된 움직임 벡터는 실제 움직임 벡터가 아니므로 원 영상과의 비교/오차 검출시 오차가 크게되는 것이다.That is, when the motion estimation is performed by the block matching algorithm in the fast motion region, the speed of the motion exceeds the search region, and the motion vector used for the motion compensation is not the actual motion vector. The error is large when detected.

또한 고속 모드, 예를 들어 20㎳ 모드에서는 단지 매필드를 필터링하여 이를 원시 영상과 비교한 후 그 오차값을 모드 결정에 이용한다.Also, in high speed mode, for example, 20㎳ mode, each field is filtered and compared with the raw image, and the error value is used to determine the mode.

본 발명에 따른 HD-MAC 시스템의 모드 결정기는 각 경로 영상에서 경로 모드의 속도 범위에 포함되지 않은 속도 부분에서 MSE 값을 증가시킴으로써 정확한 모드를 결정할 수 있다.The mode determiner of the HD-MAC system according to the present invention can determine the correct mode by increasing the MSE value in the speed portion not included in the speed range of the path mode in each path image.

Claims (2)

영상 신호를 저속 모드, 준 고속 모드, 고속 모드로 분리하여 처리하는 HD-MAC 시스템에서 각각의 모드 별로 필터링된 영상 신호, 원 영상 신호, 및 준 고속 모드에서의 움직임 추정을 통해 검출된 움직임 벡터를 이용하여 영상 신호의 이동 정도에 따라 이동 모드를 결정하는 것으로, 저속 모드로 필터링 된 영상신호의 프레임 순서를 교환하는 프레임 교환 수단과; 상기 움직임 벡터와 준 고속 모드로 필터링된 영상신호를 이용하여 움직임 보상 보간을 수행하는 수단과; 고속 모드로 필터링된 영상 신호, 준 고속 모드의 움직임 보상 보간된 영상 신호, 및 저속 모드의 프레임 순서가 교환된 영상신호를 필터링 전의 원 영상 신호와 각각 비교하여 오차값이 가장 작은 모드를 상기 이동 모드로 결정하는 수단을 포함하는 HD-MAC 시스템의 모드 결정기.In the HD-MAC system that separates and processes the video signal into the low speed mode, the semi high speed mode, and the high speed mode, the motion vector detected through the motion estimation in the quasi high speed mode and the filtered video signal for each mode are processed. Frame exchange means for determining a movement mode according to the movement degree of the video signal by using the image signal, and for exchanging the frame order of the video signal filtered in the low speed mode; Means for performing motion compensation interpolation using the motion vector and the video signal filtered in the quasi-fast mode; The video mode filtered in the high speed mode, the motion compensation interpolated video signal in the quasi-high speed mode, and the video signal in which the frame order in the low speed mode is exchanged are compared with the original video signal before filtering, respectively, and the mode having the smallest error value is obtained. The mode determiner of the HD-MAC system comprising means for determining. 제1항에 있어서, 상기 이동모드는 블록단위로 결정되는 HD-MAC 시스템의 모드 결정기.The mode determiner of claim 1, wherein the movement mode is determined in units of blocks.
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