WO2013129711A1 - 디지털 영상미디어의 객관적 화질 평가 시스템 및 장치 - Google Patents

디지털 영상미디어의 객관적 화질 평가 시스템 및 장치 Download PDF

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WO2013129711A1
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test signal
image
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quality measuring
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Inventor
한찬호
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강원대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N17/00—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details
    • H04N17/004—Diagnosis, testing or measuring for television systems or their details for digital television systems

Definitions

  • the present invention relates to an objective image quality evaluation system of a digital image media, and more particularly, by inserting and transmitting a test signal to a source image, which is a digital image media, and receiving and restoring the test signal to detect and analyze the digital image.
  • the present invention relates to a system capable of objectively evaluating the image quality of media, an image quality test signal insertion device and an image quality evaluation device used in the system.
  • Digital Broadcasting System Digital Broadcasting System
  • Digital Broadcasting System is processed as a digital signal for the whole process, the picture quality is clear, it can realize high sound quality by subdividing the sound signal from low to high range. Therefore, digital broadcasting systems are rapidly expanding and spreading through various media such as terrestrial, satellite, and cable TV.
  • the test of the DTV receiver to receive such a digital broadcast should receive a signal from the broadcast system and test its function or performance.
  • a test using an actual broadcasting system is possible to perform an operation test, no special signal is provided to test the receiver's special function or to make the receiver's performance constant. Therefore, it is common for a DTV receiver developer and a manufacturer to construct a virtual broadcasting system and perform a DTV test using the system for such functional test and performance evaluation.
  • VITS Vertical Interval Test Signal
  • VIR Vertical Interval Reference
  • the broadcast transmission device transmits the source image after the encoding process such as compression, and the receiver device decodes and restores the received video signal and displays it on the screen.
  • the broadcast transmission apparatus 100 encodes an original source image by using an encoder, modulates and upconverts the encoded source image to an RF level in a channel up converter. Output via digital transmission link 104.
  • the DTV receiver that is, the broadcast reception device 110 that receives the video signal as an RF signal from the set-top box, decodes the received video signal by using a decoder to a display device and an image quality evaluation device 120 or a measurement device such as an oscilloscope. Print each.
  • the image quality evaluating apparatus 120 receives an original source video signal that is not encoded using another channel from a broadcast transmitting device or a reference signal including feature information of an image extracted from the original source video, and receives the received reference signal. And the received decoded source image are compared to evaluate the quality of the image, that is, the image quality.
  • the image quality estimation method according to the related art has to transmit data using a separate channel, it is difficult to perform image quality evaluation in real time at the same time as broadcast.
  • the conventional method of evaluating image quality evaluates image quality by comparing a reference signal including an original source image or feature information with a decoded source image, and this image quality evaluation method is very complicated and expensive. There is a disadvantage that an image quality evaluation system is required.
  • PSNR peak signal to noise ratio
  • MSE mean squared error
  • a high MSE value means that there is a large difference from the original image, which is determined as a low quality image because it is measured with a low PSNR.
  • the evaluation based on PSNR is not necessarily related to the subjective picture quality.
  • an object of the present invention is to provide an apparatus and method for evaluating the image quality of a digital television that can objectively measure image quality in real time during broadcasting.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for evaluating the image quality of a digital television that can objectively measure image quality without transmitting source image or feature information about the source image.
  • Another object of the present invention is to insert a test signal into a specific area of the source image in order to be able to objectively measure the image quality for all frames in real time even during broadcast without transmitting feature information of the source image or source image.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and method for evaluating the quality of digital television.
  • a first aspect of the present invention for achieving the above-described technical problem relates to an image quality test signal insertion device, the image quality test signal insertion device, the test signal generator for testing the image quality; The test on a preset area of the transient effect area (TEA) of each frame of the source image.
  • TAA transient effect area
  • the insertion position of the test signal is preferably 1-line or two or more lines of the TEA region located at the lower end of the image.
  • the test signal is composed of a multi-burst having a plurality of frequencies in the range of DC to 1/2 of the sampling frequency.
  • An image quality measuring apparatus includes: a test signal detector for detecting a test signal from a preset region of a reconstructed video signal; A signal output unit for outputting a test signal; A time code reading unit for extracting a time code from a test signal and detecting and outputting frame identification information from the time code; And an image quality measuring unit for objectively measuring and providing an image quality using a test signal.
  • the image quality measuring unit measures an amplitude of each burst from a test signal, and uses this to quantify and output the image quality in a time domain, or a test signal.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • a system for measuring image quality of a digital television comprising: an image quality test signal insertion device for inserting a test signal for testing the image quality into a predetermined area of a transient effect area (TEA) of each frame of a source image; And a picture quality measuring device for detecting and outputting a test signal from a predetermined area of the received image signal after being restored, wherein the insertion position of the test signal is 1—line or two or more lines of the TEA area located at the bottom of the image.
  • the test signal is preferably composed of a multi-burst having a plurality of frequencies in the range of DC to 1/2 of the sampling frequency.
  • the image quality evaluation system inserts and transmits a test signal to a TEA.
  • Region of a source image detects and analyzes a test signal from a reconstructed image after reception, and evaluates image quality without affecting an existing broadcast during broadcasting. Becomes possible.
  • the image quality evaluation system inserts and transmits a test signal to an image signal, so that the receiver can evaluate the image quality of the source image even if the transmitter does not separately transmit the source image or feature information about the source image. Become.
  • the image quality evaluation system can provide an objective image quality evaluation method by analyzing a test signal detected from a reconstructed source image in a time domain and a frequency domain, respectively.
  • 9 is a graph illustrating the PSNR of the Y (luminance) signal for each frame according to the conventional objective image quality evaluation method and the image quality evaluation method by the image quality evaluation system according to the present invention. 9, the evaluation result of the evaluation method according to the present invention and the conventional image quality evaluation method can be easily seen by objectively matching.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a system for evaluating image quality of a digital image according to a conventional method.
  • Fig. 2 is a block diagram showing an overall system for evaluating the image quality of a digital television according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 3 diagrammatically illustrates a 1920-1080 image format.
  • FIG. 4 is a graph exemplarily illustrating a test signal inserted into a TEA area to test image quality in a system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 (a) is an image in which a test signal is inserted into the TEA region by the system according to the present invention, and (b) is an image restored and displayed after reception.
  • 6 is a diagram illustrating a test signal output by a test signal output unit of an image quality evaluation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention using an oscilloscope. Output graphs.
  • FIG. 7 is a graph outputting a test signal received for evaluating image quality in a time domain by using an image quality measuring unit of an image quality evaluation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph outputting a test signal received for evaluating image quality in a frequency domain by using an image quality measuring unit of an image quality evaluation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph illustrating PSNRs of Y (luminance) signals for frames according to the conventional objective image quality evaluation method and the image quality evaluation method according to the image quality evaluation system according to the present invention.
  • the image quality evaluation system of a digital television according to the present invention includes a test signal insertion apparatus 20, a digital transmission link 25, and an image quality evaluation apparatus 30.
  • the test signal inserting device 20 is a device for inserting a test signal for testing image quality in a preset region of a TEA of a source image.
  • the test signal inserting device 20 includes a test signal generator 202, a time code inserter 204, and a test signal.
  • An insertion portion 206 is provided.
  • the test signal generator 202 generates a test signal for testing image quality.
  • the time code inserter 204 adds a time code including frame identification information and time information to the test signal generated by the test signal generator.
  • the test signal inserter 206 inserts the test signal into a preset area of the transient effect area (TEA) of each frame of the source image.
  • TAA transient effect area
  • the test signal inserter inserts the test signal into one or more lines of the TEA located at the lower end of the display area.
  • the test signal is at a frequency in the range of DC to 1/2 of the sampling frequency. It consists of multi-bursts and is limited by the maximum luminance value (eg 235).
  • the display area (Clean Aperture) 400 has a size of 1888 to 1062, and the first and second 12 TEACTransient Effect Areas 404 and 405 are formed at the top and bottom of the display area.
  • Third and fourth TEA regions 406 and 407, each consisting of 16 pixels, are located on the left and right sides of the display area.
  • the Transient Effect Area (TEA) is an area in which a filter for signal processing is operated to output an incomplete image, which is not shown on a normal TV screen.
  • the system according to the present invention is characterized in that the quality of the image is tested by inserting a signal for testing the image quality of the digital television in the TEA region of the image.
  • FIG. 4 is a graph exemplarily illustrating a test signal inserted into a TEA region to test image quality in a system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the magnitude of a test signal according to the present invention is limited by a maximum luminance value (eg, 235), the test signal having a time code and multiple bursts, and the multiburst is DC It consists of a number of frequencies in the frequency range from 1 to 1/2 of the sampling frequency.
  • the time code is for identifying a specific frame
  • the image quality evaluation device 30 measures and outputs the quality of an image by detecting and analyzing a test signal from a decoded image signal received through a digital transmission link.
  • the image quality evaluation device 30 includes a test signal detection unit 310, a time code reading unit 320, a test signal output unit 330, and first and second image quality measuring units 340 and 342.
  • Figure 5 (a) is an image in which a test signal is inserted in the TEA region by the system according to the invention, (b) is an image restored and displayed after reception.
  • the test signal detector 310 detects a test signal from the TEA region of the decoded video signal.
  • the time code reading unit 320 detects a time code including frame information from the detected test signal and detects frame identification information of the corresponding frame.
  • the test signal output unit 330 outputs a test signal to an external measuring device such as an oscilloscope.
  • FIG. 6 is graphs output by a test signal output unit of an image quality evaluation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention using an oscilloscope. FIG. 6, it can be seen that as the transmission rate increases, the degree of distortion of each burst decreases and the image quality is excellent.
  • the first and second image quality measuring units 340 and 342 objectively measure and provide an image quality using the detected test signal.
  • the first image quality measurement unit 340 is for measuring the image quality in the time domain, and measures the amplitude of each burst from the test signal, calculates an average value of the amplitudes of each burst, Image quality is numerically outputted using the average value.
  • FIG. 7 is a graph outputting a test signal received for evaluating image quality in a time domain by using an image quality measuring unit of an image quality evaluation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the second image quality measuring unit 342 measures image quality in the frequency domain.
  • the second image quality measuring unit 342 measures the average amplitude of each burst and outputs the result.
  • 8 is a graph outputting a test signal received for evaluating image quality in a frequency domain by using an image quality measuring unit of an image quality evaluation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the image quality measuring unit measures the distortion degree of each burst of the test signal in the time domain and the frequency domain, and provides a numerical value thereof. In addition, it is possible to evaluate the quality of each frame of the source image using the time code.
  • the image quality evaluation system according to the present invention can be widely used not only for image quality evaluation of digital television, but also for video applications and services such as DVD.

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Abstract

본 발명은 디지털 텔레비젼의 화질 측정 시스템에 관한 것이다. 상기 화질 측정 시스템은, 소스 영상의 각 프레임의 TEA (Transient Effect Area)의 사전 설정된 영역에 화질을 테스트하기 위한 테스트 신호를 삽입하는 화질 테스트 신호 삽입 장치; 수신된 후 복원된 영상 신호의 사전 설정된 영역으로부터 테스트 신호를 검출하여 출력하는 화질 측정 장치;를 구비하고, 상기 테스트 신호의 삽입 위치는 영상의 하단부에 위치하는 TEA 영역의 1-line 또는 둘 이상의 line 이며, 상기 테스트 신호는 DC ~ 샘플링 주파수의 1/2 의 범위에 있는 다수 개의 주파수들을 구비하는 멀티버스트(multi-burst)로 구성되는 것이 바람직하다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
디지털 영상미디어의 객관적 화질 평가 시스템 및 장치
【기술분야】
본 발명은 디지털 영상미디어의 객관적 화질 평가 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 디지털 영상미디어인 소스 영상에 테스트 신호를 삽입하여 송출하고， 이를 수신한 후 복원하여 테스트 신호를 검출하여 분석함으로써， 디지털 영상 미디어의 화질을 객관적으로 평가할 수 있는 시스템 및 상기 시스템에 사용되는 화질 테스트 신호 삽입 장치 및 화질 평가 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
디지털 방송 시스템 (Digital Broadcasting System)은 전 과정이 디지털 신호로 처리되어 화질이 선명하며， 저음역에서 고음역까지 음향신호를 세분화하여 고음질을 구현할 수 있다. 따라서， 디지털 방송 시스템은 지상파， 위성， 케이블 TV 등 다양한 매체를 통하여 빠른 속도로 웅용 및 확산되고 있다.
이와 같은 디지털 방송을 수신하기 위한 DTV 수신기의 테스트는 방송 시스템으로부터 신호를 받아서 기능이나 성능을 테스트해야 한다. 그러나, 실제 방송 시스템을 사용한 테스트는 동작 테스트는 가능하지만, 수신기의 특수한 기능의 테스트나 수신기의 성능을 일정하게 하기 위한 특수한 신호는 제공되지 않고 있다. 그러므로 DTV 수신기 개발 및 제조자는 이러한 기능 테스트와 성능 평가를 위하여 가상의 방송 시스템을 구성하고， 이 시스템을 이용하여 DTV 테스트를 수행하는 것이 일반적이다.
한편， 아날로그 텔레비견 시스템에 있어서， 영상에 대한 화질 평가를 위하여， 소스 영상의 각 프레임의 VIR (Vertical Interval Reference)영역에 테스트 신호 (VITS ： Vertical Interval Test Signal)를 삽입하여 송출하고， 이를 수신단의 오실로스코프와 같은 측정 장비나 모니터와 같은 디스플레이장치에 디스플레이시킴으로써, 영상에 대한 화질올 평가하였다.
하지만， 디지털 텔레비견에서는 전술한 방법의 사용이 어려워짐에 따라 영상에 대한 객관적 화질 평가 방법에 대한 다양한 논의가 제안되었다. 특히 방송 송출 장치는 소스 영상은 압축등의 인코딩 과정을 거친후 송출하게 되며， 수신 장치는 수신된 영상 신호를 디코딩하여 복원시킨 후 화면에 디스플레이시킨다.
도 1은 종래의 방식에 따른 디지털 영상에 대한 화질 평가 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방송 송출 장치 (100)는 인코더를 이용하여 원본 소스 영상을 인코딩한 후， 채널 업 컨버터 (Channel Up Converter)에서 상기 인코딩된 소스 영상을 RF 레벨로 변조 및 업 컨버팅하고， 디지털 전송 링크 (104)를 통해 출력한다. DTV 수신기， 즉 셋탑 박스에서 RF 신호인 영상 신호를 수신한 방송 수신 장치 (110)는 디코더를 이용하여 상기 수신된 영상 신호를 디코딩하여 디스플레이 장치 및 화질 평가 장치 (120) 또는 오실로스코프와 같은 측정 장비로 각각 출력한다. 상기 화질 평가 장치 (120)는 방송 송출 장치로부터 다른 채널을 이용하여 인코딩되지 아니한 원본 소스 영상 신호 또는 원본 소스 영상으로부터 특징을 추출한 영상의 특징 정보를 포함하는 기준 신호를 수신하고, 상기 수신된 기준 신호와 상기 수신된 디코딩된 소스 영상을 비교하여 영상의 품질， 즉 화질을 평가한다.
이러한 종래 방식에 따른 화질 평가 방법은 별도의 채널을 이용하여 데이터를 전송하여야 되므로 방송과 동시에 (in-service) 실시간으로 화질 평가를 수행하기가 어려운 문제가 있다. 또한， 종래의 방식에 따른 화질 평가 방법은 원 소스 영상이나 특징 정보를 포함하는 기준 신호와 디코딩된 소스 영상의 비교를 통해 영상의 품질을 평가하게 되는데, 이러한 영상 품질 평가 방식이 매우 복잡하여 고가의 영상 품질 평가 시스템이 요구되는 단점이 있다.
한편, 시각적인 화질이란 본래 주관적이고 많은 요소들에 의해 영향을 받기 때문에 정확하게 화질을 측정하는 것이 쉽지 않다. 따라서, 주관적인 화질 평가에 대한 여러가지 테스트 방법들이 제안되고 있다. 하지만 주관적인 화질 측정 방법의 복잡성과 비용으로 인해, 알고리즘을 이용하여 자동으로 화질을 특정짓는 방법들이 관심을 끌게 되었다. 이와 같이 객관적인 화질 평가 방법으로 가장 널리 사용되는 방법은 MSE(Mean Squared Error)를 기반으로 계산된 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)이다. PSNR은 로그 단위로 측정되며 이미지에 존재할 수 있는 최대 샘플 개수의 제곱과 원본 이미지와 손상된 이미지 또는 비디오 프레임 사이의 평균제곱오차 (MSE)의 비율에 의해 결정된다. 따라서, 높은 MSE 값은 원본 영상과의 차이가 많을 것을 의미하고 이는 낮은 PSNR로 측정되기 때문에 낮은 품질의 영상으로 판단된다. 하지만 여러가지의 이유로 인하여 PSNR에 따른 평가가 실제 주관적인 화질과 반드시 연관되지 않은 경우가 왕왕 발생하게 되는 문제점이 있다.
전술한 다양한 문제점들로 인하여, 디지털 텔레비견의 화질의 품질을 객관적으로 평가하기가 쉽지 않은 실정이다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 방송중에도 (in-service) 실시간으로 영상 품질을 객관적으로 측정할 수 있는 디지털 텔레비젼의 화질 평가 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 소스 영상이나 소스 영상에 대한 특징 정보의 전송없이도 영상 품질을 객관적으로 측정할 수 있는 디지털 텔레비젼의 화질 평가 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목작은 소스 영상이나 소스 영상에 대한 특징 정보의 전송없이 방송 중에도 실시간으로 모든 프레임에 대하여 객관적으로 영상 품질을 측정할 수 있도록 하기 위하여， 소스 영상의 특정 영역에 테스트 신호를 삽입하는 디지털 텔레비견의 화질 평가 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
【기술적 해결방법】
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징은 화질 테스트 신호 삽입 장치에 관한 것으로서, 상기 화질 테스트 신호 삽입 장치는, 영상 품질을 테스트하기 위한 테스트 신호 생성부; 소스 영상의 각 프레임의 TEA (Transient Effect Area)의 사전 설정된 영역에 상기 테스트 신호를 삽입하는 신호 삽입부; 상기 테스트 신호 생성부에 의해 생성된 테스트 신호에 프레임 식별 정보를 포함하는 타임 코드를 추가하는 타임 코드 삽입부；를 구비한다.
제 1 특징에 따른 화질 테스트 신호 삽입 장치에 있어서， 상기 테스트 신호의 삽입 위치는 영상의 하단부에 위치하는 TEA 영역의 1-line 또는 둘 이상의 line 인 것이 바람직하다.
거 U특징에 따른 화질 테스트 신호 삽입 장치에 있어서, 상기 테스트 신호는 DC ~ 샘플링 주파수의 1/2 의 범위에 있는 다수 개의 주파수들을 구비하는 멀티버스트 (multi-burst)로 구성된다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 화질 측정 장치는， 복원된 영상 신호의 사전 설정된 영역으로부터 테스트 신호를 검출하는 테스트 신호 검출부; 테스트 신호를 출력하는 신호 출력부; 테스트 신호로부터 타임 코드를 추출하고, 상기 타임 코드로부터 프레임 식별 정보를 검출하여 출력하는 타임 코드 판독부; 테스트 신호를 이용하여 영상 품질을 객관적으로 측정하여 제공하는 영상 품질 측정부；를 구비한다.
제 2 특징에 따른 화질 측정 장치에 있어서, 상기 영상 품질 측정부는 테스트 신호로부터 각 버스트 (burst)의 진폭 (Amplitude)를 측정하고， 이를 이용하여 시간 영역에서의 영상 품질을 수치화하여 출력하거나， 테스트 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)한 후 각 버스트 (burst)의 진폭을 측정하고 이를 이용하여 주파수 영역에서의 영상 품질을 수치화하여 출력하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 디지털 텔레비젼의 화질 측정 시스템은， 소스 영상의 각 프레임의 TEA (Transient Effect Area)의 사전 설정된 영역에 화질을 테스트하기 위한 테스트 신호를 삽입하는 화질 테스트 신호 삽입 장치; 수신된 후 복원된 영상 신호의 사전 설정된 영역으로부터 테스트 신호를 검출하여 출력하는 화질 측정 장치 ;를 구비하고， 상기 테스트 신호의 삽입 위치는 영상의 하단부에 위치하는 TEA 영역의 1— line 또는 둘 이상의 line 이며， 상기 테스트 신호는 DC ~ 샘플링 주파수의 1/2 의 범위에 있는 다수 개의 주파수들을 구비하는 멀티버스트 (multi-burst)로 구성되는 것이 바람직하다. 【유리한 효과】
본 발명에 따른 화질 평가 시스템은 소스 영상의 TEA.영역에 테스트 신호를 삽입하여 전송하고， 수신후 복원된 영상으로부터 테스트 신호를 검출하고 분석함으로써， 방송 중에도 기존 방송에 영향을 주지 않으면서 화질의 평가가 가능하게 된다.
또한 본 발명에 따른 화질 평가 시스템은 테스트 신호를 영상 신호에 삽입하여 전송함으로써， 송신단에서 소스 영상이나 소스 영상에 대한 특징 정보를 별도로 전송하지 않더라도 수신단에서 소스 영상에 대한 화상의 품질에 대한 평가가 가능해진다.
또한 본 발명에 따른 화질 평가 시스템은 복원된 소스 영상으로부터 검출된 테스트 신호를 시간 영역 및 주파수 영역에서 각각 분석함으로써 객관적 영상 품질 평가 방법을 제공할 수 있게 된다. 도 9는 종래의 객관적 영상 품질 평가 방법과 본원 발명에 따른 화질 평가 시스템에 의한 영상 품질 평가 방법에 따라 각각 프레임들에 대한 Y (휘도)신호의 PSNR 을 도시하여 비교한 그래프이다. 도 9를 통해， 본원 발명에 따른 평가 방법과 종래의 영상 품질 평가 방법의 평가 결과는 객관적으로 일치함으로 쉽게 알 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 종래의 방식에 따른 디지털 영상에 대한 화질 평가 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 텔레비젼의 화질 평가 시스템을 전체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 1920 ?1080 영상 형식을 도식적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템에 있어서， 화상 품질을 테스트하기 위하여 TEA영역에 삽입되는 테스트 신호를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 5의 (a)는 본 발명에 따른 시스템에 의하여 TEA 영역에 테스트 신호가 삽입된 영상이며, (b)는 수신후 복원되어 디스플레이된 영상이다. 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화질 평가 장치의 테스트 신호 출력부에 의하여， 출력된 테스트 신호를 오실로스코우프를 이용하여 출력한 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화질 평가 장치의 영상 품질 측정부를 이용하여 시간 영역에서의 영상 품질 평가를 위하여 수신된 테스트 신호를 출력한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화질 평가 장치의 영상 품질 측정부를 이용하여 주파수 영역에서의 영상 품질 평가를 위하여 수신된 테스트 신호를 출력한 그래프이다.
도 9는 종래의 객관적 영상 품질 평가 방법과 본원 발명에 따른 화질 평가 시스템에 의한 영상 품질 평가 방법에 따라 각각 프레임들에 대한 Y(휘도)신호의 PSNR을 도시하여 비교한 그래프이다.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
이하， 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 텔레비견의 화질 평가 시스템을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 텔레비젼의 화질 평가 시스템을 전체적으로 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면， 본 발명에 따른 디지털 텔레비젼의 화질 평가 시스템은 테스트 신호 삽입 장치 (20)， 디지털 전송 링크 (25)， 화질 평가 장치 (30)를 구비한다.
상기 테스트 신호 삽입 장치 (20)는 소스 영상의 TEA의 사전 설정 영역에 영상 품질을 테스트하기 위한 테스트 신호를 삽입하는 장치로서， 테스트 신호 생성부 (202)， 타임 코드 삽입부 (204) 및 테스트 신호 삽입부 (206)을 구비한다.
테스트 신호 생성부 (202)는 영상 품질을 테스트하기 위한 테스트 신호를 생성한다. 타임 코드 삽입부 (204)는 상기 테스트 신호 생성부에 의해 생성된 테스트 신호에 프레임 식별 정보 및 시간 정보를 포함하는 타임 코드를 추가한다. 테스트 신호 삽입부 (206)는 소스 영상의 각 프레임의 TEA (Transient Effect Area)의 사전 설정된 영역에 상기 테스트 신호를 삽입한다.
상기 테스트 신호 삽입부는 디스플레이 영역의 하단부에 위치하는 TEA의 1-line 또는 둘 이상의 line에 상기 테스트 신호를 삽입한다. 상기 테스트 신호는 DC ~ 샘플링 주파수의 1/2 범위에 있는 주파수들의 멀티버스트 (multi— burst)들로 구성되며, 최대 휘도값 (예컨대 235)에 의해 제한된다.
도 3은 1920 ?1080 영상 형식을 도식적으로 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 디스플레이 영역 (Clean Aperture; 400)은 1888 ?1062 사이즈이며 디스플레이 영역의 상부와 하부에 각각 9 lines으로 구성되는 제 1 및 거 12 TEACTransient Effect Area ； 404， 405) 영역이 위치하며， 디스플레이 영역의 좌 /우측에 각각 16 픽셀들로 구성되는 제 3 및 제 4 TEA 영역 (406, 407)이 위치한다. Transient Effect Area(TEA)는 신호 처리를 위한 필터가 동작하여 완전하지 않은 영상을 출력하는 영역으로서， 정상적인 TV 화면에는 보여지지 않는 영역이다. 본 발명에 따른 시스템은 영상의 TEA 영역에 디지털 텔레비견의 화질 테스트용 신호를 삽입하여 화상의 품질을 테스트하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템에 있어서, 화상 품질을 테스트하기 위하여 TEA영역에 삽입되는 테스트 신호를 예시적으로 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 테스트 신호의 크기는 최대 휘도값 (예컨대， 235)에 의해 제한되며， 상기 테스트 신호는 타임 코드 (time code) 및 멀티 버스트들을 구비하며， 상기 멀티버스트는 DC 부터 샘플링 주파수의 1/2 까지의 주파수 범위내의 다수 개의 주파수들로 구성된다.
상기 타임 코드는 특정 프레임을 확인하기 위한 것으로서，
HH:醒: SS:FF 로 구성되며， 그 레벨 (L)은 수학식 1로 결정된다.
【수학식 1】
L= n/9 x 214 + 21
본 발명에 따른 상기 화질 평가 장치 (30)는 디지털 전송 링크를 통해 수신되어 디코딩된 영상 신호로부터 테스트 신호를 검출하고 분석하여 영상의 품질을 측정하여 출력한다. 상기 화질 평가 장치 (30)는 테스트 신호 검출부 (310), 타임 코드 판독부 (320), 테스트 신호 출력부 (330)， 제 1 및 제 2 화질 측정부 (340， 342)를 구비한다. 도 5의 (a)는 본 발명에 따른 시스템에 의하여 TEA 영역에 테스트 신호가 삽입된 영상이며， (b)는 수신후 복원되어 디스플레이된 영상이다. 상기 테스트 신호 검출부 (310)는 디코딩된 영상 신호의 TEA 영역으로부터 테스트 신호를 검출한다. 상기 타임 코드 판독부 (320)는 상기 검출된 테스트 신호로부터 프레임 정보를 포함하는 타임 코드를 검출하고 해당 프레임의 프레임 식별 정보를 검출한다.
상기 테스트 신호 출력부 (330)는 테스트 신호를 오실로스코프와 같은 외부 측정 장치로 출력한다. 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화질 평가 장치의 테스트 신호 출력부에 의하여， 출력된 테스트 신호를 오실로스코우프를 이용하여 출력한 그래프들이다. 도 6을 통해, 전송율이 증가함에 따라 각 burst의 왜곡의 정도가 감소하고 화질이 우수해짐을 알 수 있다. 이러한 결과를 통해 본 발명에 따른 화질 평가 방법 및 시스템은 in-service 에서 실시간으로도 화질 평가가 우수하게 수행할 수 있음을 알 수 있다.
상기 게 1 및 제 2 화질 측정부 (340， 342)는 상기 검출된 테스트 신호를 이용하여 영상 품질을 객관적으로 측정하여 제공한다. 게 1 화질 측정부 (340)는 시간 영역에서의 영상 품질을 측정하기 위한 것으로서， 테스트 신호로부터 각 버스트 (burst)의 진폭 (Amplitude)를 측정하고， 각 버스트의 진폭들에 대한 평균값을 계산하고, 상기 평균값을 이용하여 영상 품질을 수치화하여 출력한다. 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화질 평가 장치의 영상 품질 측정부를 이용하여 시간 영역에서의 영상 품질 평가를 위하여 수신된 테스트 신호를 출력한 그래프이다. 제 2 화질 측정부 (342)는 주파수 영역에서의 영상 품질을 측정하기 위한 것으로서, 테스트 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)한 후 각 버스트의 평균 진폭을 측정하고， 그 결과를 출력한다. 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화질 평가 장치의 영상 품질 측정부를 이용하여 주파수 영역에서의 영상 품질 평가를 위하여 수신된 테스트 신호를 출력한 그래프이다.
이와 같이， 상기 화질 측정부는 테스트 신호의 각 burst의 왜곡 정도를 시간 영역 및 주파수 영역에서 측정하고 이를 수치화하여 제공하게 된다. 또한, 타임 코 드를 이용하여 소스 영상의 각 프레임에 대하여서도 화질 평가를 할 수 있게 된다. 【산업상 이용가능성】
본 발명에 따른 화질 평가 시스템은 디지털 텔레비견의 화질 평가 만 아니라， DVD 등과 같은 영상 어플리케이션 및 서비스에도 널리 사용될 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
영상 품질을 테스트하기 위한 테스트 신호 생성부; 및
소스 영상의 각 프레임의 TEA (Transient Effect Area)의 사전 설정된 영역에 상기 테스트 신호를 삽입하는 신호 삽입부;
를 구비하는 화질 테스트 신호 삽입 장치 .
【청구항 2】
제 1항에 있어서， 상기 테스트 신호 생성부에 의해 생성된 테스트 신호에 프레임 식별 정보를 포함하는 타임 코드를 추가하는 타임 코드 삽입부；를 더 구비하고,
상기 신호 삽입부는 타임 코드가 추가된 테스트 신호를 삽입하는 것을 특징으로 하는 화질 테스트 신호 삽입 장치 .
【청구항 3】
제 1항에 있어세 상기 테스트 신호의 삽입 위치는 영상의 하단부에 위치하는 TEA 영역의 1-line 또는 둘 이상의 line 인 것을 특징으로 하는 화질 테스트 신호 삽입 장치 .
【청구항 4】
게 1항에 있어서， 상기 테스트 신호는 DC ~ 샘플링 주파수의 1/2 의 범위에 있는 다수 개의 주파수들을 구비하는 멀티버스트 (multi-burst)로 구성된 것을 특징으로 하는 화질 테스트 신호 삽입 장치.
【청구항 5】
게 1항에 있어서， 상기 테스트 신호의 크기는 최대 휘도값에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 화질 테스트 신호 삽입 장치.
【청구항 6】
복원된 영상 신호의 사전 설정된 영역으로부터 테스트 신호를 검출하는 테스트 신호 검출부 ; 및
테스트 신호를 출력하는 신호 출력부;
를 구비하는 화질 측정 장치 .
【청구항 7】
제 6항에 있어서, 상기 화질 측정 장치는 타임 코드 판독부를 더 구비하고， 상기 타임 코드 판독부는 테스트 신호로부터 타임 코드를 추출하고， 상기 타임 코드로부터 프레임 식별 정보를 검출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 화질 측정 장치.
【청구항 8]
제 6항에 있어서, 상기 화질 측정 장치는 테스트 신호를 이용하여 영상 품질을 객관적으로 측정하여 제공하는 영상 품질 측정부를 더 구비하고,
상기 영상 품질 측정부는 테스트 신호로부터 각 버스트 (burst)의 진폭 (Amplitude)를 측정하고， 이를 이용하여 시간 영역에서의 영상 품질을 수치화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 화질 측정 장치.
【청구항 9]
게 6항에 있어서， 상기 화질 측정 장치는 테스트 신호를 이용하여 영상 품질을 객관적으로 측정하여 제공하는 영상 품질 측정부를 더 구비하고，
상기 영상 품질 측정부는 테스트 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)한 후 각 버스트 (burst)의 진폭을 측정하고， 이를 이용하여 주파수 영역에서의 영상 품질을 수치화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 화질 측정 장치 .
【청구항 10]
제 6항에 있어서, 상기 영상 신호는 각 프레임의 TEA 영역의 하단부에 화상 품질을 테스트하기 위한 테스트 신호를 구비하는 것을 특징으로 하는 화질 측정 장치 .
【청구항 11】
디지털 텔레비견의 화질 측정 시스템에 있어서，
소스 영상의 각 프레임의 TEA (Transient Effect Area)의 사전 설정된 영역에 화질을 테스트하기 위한 테스트 신호를 삽입하는 화질 테스트 신호 삽입 장치 ;
수신된 후 복원된 영상 신호의 사전 설정된 영역으로부터 테스트 신호를 검출하여 출력하는 화질 측정 장치 ;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 화질 측정 시스템 .
【청구항 12】
제 11항에 있어서， 상기 테스트 신호의 삽입 위치는 영상의 하단부에 위치하는 TEA 영역의 1-line 또는 둘 이상의 line 인 것을 특징으로 하는 화질 측정 시스템.
【청구항 13】
제 11항에 있어서， 상기 테스트 신호는 DC ~ 샘플링 주파수의 1/2 의 범위에 있는 다수 개의 주파수들을 구비하는 멀티버스트 (multi-burst)로 구성된 것을 특징으로 하는 화질 측정 시스템 .
【청구항 14】
제 11항에 있어서, 상기 화질 측정 장치는 테스트 신호를 이용하여 영상 품질을 객관적으로 측정하여 제공하는 영상 품질 측정부를 더 구비하고，
상기 영상 품질 측정부는 테스트 신호로부터 각 버스트 (bur st)의 진폭 (Amplitude)를 측정하고, 이를 이용하여 시간 영역에서의 영상 품질을 수치화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 화질 측정 시스템.
【청구항 15]
제 11항에 있어서， 상기 화질 측정 장치는 테스트 신호를 이용하여 영상 품질을 객관적으로 측정하여 제공하는 영상 품질 측정부를 더 구비하고， 상기 영상 품질 측정부는 테스트 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)한 후 각 버스트 (burst)의 진폭을 측정하고, 이를 이용하여 주파수 영역에서의 영상 품질을 수치화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 화질 측정 시스템.
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