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KR100252988B1 - 에이치디 티브이(hdtv)의 영상포멧 변환장치 및 방법 - Google Patents

에이치디 티브이(hdtv)의 영상포멧 변환장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

SD(Standard Definition)영상을 HD(High Definition)영상으로 변환시킬 수 있도록 한 영상포멧 변환장치 및 방법에 관한 것으로 역양자화부, 역DCT부 및 음직임 보상부를 갖는 HDTV의 영상포멧 변환장치에 있어서, 입력된 비트 스트림을 복호화하고 SD영상 입력여부를 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 가변장 복호부, 역양자화부의 출력데이타에서 영상의 대각선성분을 검출하고 그에 따른 신호를 출력하는 검출부, 가변장 복호부의 신호 및 검출부의 신호에 따라 역DCT부의 출력데이타와 음직임 보상부의 출력데이타가 가산된 데이타를 보간 및 포멧 변환하는 포멧 변환부를 포함하여 구성되므로 HDTV의 화질저하를 방지할 수 있다.

Description

에이치디 티브이(HDTV)의 영상포멧 변환장치 및 방법{device and method for transforming format of screen in HDTV}
본 발명은 HDTV의 영상포멧 변환장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 SD(Standard Definition)영상을 HD영상으로 변환시킬 수 있도록 한 영상포멧 변환장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 미국의 ATSC(Advanced Television Systems Comittee)의 HDTV규격은 표 1과 같이 여러 종류의 영상에 대한 복호화를 규정하고 있다.
수직 line수 수평 화소수 종횡비 Picture rate
1080 1920 16:9 60I, 30P, 24P
720 1280 16:9 60P, 30P, 24P
480 704 16:9 ＆ 4:3 60P, 60I, 30P, 24P
480 640 4:3 60P, 60I, 30P, 24P
이와 같이 입력되는 영상을 HDTV의 모니터를 통해 표시하기 위해서는 기준이 되는 포멧(Format)을 하나 또는 두개를 정하고 복호화되는 전 영상을 이 결정된 포멧으로 변환하여 표시하는 것이 효과적이다. 이때 복호화된 SD영상을 HD화면에 그대로 표시하면 화면의 크기가 작기 때문에 최대한 화면의 크기를 확대해야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 기술에 따른 HDTV의 영상포멧 변환방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 1a 내지 1c는 종래의 기술에 따른 HDTV에서 SD영상을 HD영상으로 포멧 변환하는방법을 나타낸 도면이고, 도 2a 및 2b는 종래의 기술에 따른 HDTV에서 SD영상의 대각선 화소성분이 HD영상으로 포멧 변환된 일예를 나타낸 도면이다.
먼저 SD 순차주사(Progressive) 및 비월주사(Interlace) 영상을 HD 비월주사 영상으로 변환할 경우는 표 1에서 상술한 바와 같이 1920*1080 60I를 기준포멧으로 정하고 도 1a 및 1b와 같이 SD영상의 수직과 수평을 1:2 업 샘플링(Up Sampling)하여 표시하고, HD 순차주사 영상으로 변환할 경우는 1280*720 60P를 기준포멧으로 정하여 도 1c와 같이 SD영상의 수직과 수평을 2:3 업 샘플링하여 표시한다. 이때 업 샘플링된 SD영상은 기준포멧과 같이 완전하게 표시되지 못하고 표 2와 같은 화소비율로 HD화면의 중앙에 표시되며 그 이외의 부분은 검은색으로 표시된다.
SD 순차주사 또는 비월주사 HD 1920×1080 비월주사 HD 1280×720 순차주사
704×480 1408×960 1056×720
640×480 1280×960 960×720
이와 같이 SD 순차주사 및 비월주사 영상을 HD 순차주사 및 비월주사 영상으로 업 샘플링하여 변환할 경우 SD영상의 수직 및 수평성분은 HD영상으로 변환후 모니터에 표시될 때 왜곡 등의 영향을 끼치지 않는다.
그러나 도 2a와 같은 SD영상의 대각선성분은 도 2b와 같이 변환되어 HDTV의 모니터상에 표시될 경우 왜곡으로 나타난다. 이때 업 샘플링은 라인 반복기법에 의해 수행되는데, 대각선성분에 대해서도 마찬가지로 SD영상의 대각선화소의 위치 등에 상관없이 라인 반복기법을 수행하므로 도 2b와 같은 현상이 발생하는 것이다.
종래의 기술에 따른 HDTV의 영상포멧 변환방법은 SD 순차주사 및 비월주사 영상의 대각선성분을 업 샘플링에 의해 HD 비월주사 영상으로 변환할 경우 HD영상의 대각선상에 일직선으로 나타나지 못하고 불규칙하게 나타나게 되어 모니터를 통해 표시된 화면에 왜곡을 발생시키는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 SD영상에 대각선성분 존재시 이를 검출하고 HD영상으로 변환시 화면의 왜곡을 방지할 수 있도록 한 HDTV의 영상포멧 변환장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 1c는 종래의 기술에 따른 HDTV에서 SD영상을 HD영상으로 포멧 변환하는방법을 나타낸 도면,
도 2a 및 2b는 종래의 기술에 따른 HDTV에서 SD영상의 대각선 화소성분이 HD영상으로 포멧 변환된 일예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 HDTV의 영상포멧 변환장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21: 가변장 복호부 22: 역양자화부
23: 음직임 보상부 24: 역DCT부
25: 덧셈기 26: 검출부
27: 포멧 변환부 28: 모니터
본 발명은 입력된 비트 스트림을 복호화하고 SD영상 입력여부를 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 가변장 복호부, 역양자화부의 출력데이타에서 영상의 대각선성분을 검출하고 그에 따른 신호를 출력하는 검출부, 가변장 복호부의 신호 및 검출부의 신호에 따라 역DCT부의 출력데이타와 음직임 보상부의 출력데이타가 가산된 데이타를 보간 및 포멧 변환하는 포멧 변환부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 HDTV의 영상포멧 변환장치 및 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 HDTV의 영상포멧 변환장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 HDTV의 영상포멧 변환장치는 도 3에 도시된 바와 같이 입력된 비트 스트림을 복호화하고 SD영상포멧일 경우 그에 따른 신호를 발생시키는 가변장 복호부(Variable Length Decoder)(21), 가변장 복호부(21)에서 출력된 데이타를 역양자화하는 역양자화부(22), 역양자화부(22)에서 출력된 데이타에 의한 화면의 이동량 정보를 검출하는 음직임 보상부(23), 역양자화부(22)에서 출력된 데이타를 역DCT 변환하는 역DCT부(24), 역DCT부(24)와 음직임 보상부(23)의 출력을 가산하는 덧셈기(25), 역양자화부(22)에서 출력된 데이타에 대각선성분이 존재하는지 여부를 검출하는 검출부(26), 가변장 복호부(21) 및 검출부(26)의 신호에 따라 덧셈기(25)에서 출력된 다중 포멧의 데이타를 일정 포멧으로 변환하는 포멧 변환부(27) 및 포멧 변환부(27)의 출력데이타를 표시하는 모니터(28)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 영상포멧 변환장치의 동작은 다음과 같다.
먼저 SD영상 및 음성데이타가 비트 스트림(Bit Stream)형태로 입력된다. 이어서 입력된 비트 스트림은 8*8 정방화소 단위로 양자화 및 DCT변환되고 가변장 복호부(21)에 입력된다. 이어서 가변장 복호부(21)는 입력된 비트 스트림을 그 비트의 길이에 따라 복호화하고 입력된 데이타가 SD 데이타인지를 판단하여 입력된 데이타가 SD 데이타일 경우 일정 신호를 포멧 변환부(27)에 인가한다. 그리고 가변장 복호부(21)에서 출력된 데이타는 역양자화부(22) 및 음직임 보상부(23)에 인가되어 역양자화되고 화면의 이동량정보가 검출된다. 이때 검출부(26)는 역양자화부(22)의 출력데이타로 부터 DCT계수를 이용하여 화면으로 표시할 경우 대각선에 해당하는 데이타가 있는지 여부를 검출하고 그에 따른 신호를 포멧 변환부(27)에 입력시킨다. 이어서 역양자화부(22)에서 출력된 데이타는 역DCT 변환되고 음직임 보상부(23)의 이동량 정보와 가산되어 포멧 변환부(27)에 인가된다. 이때 포멧 변환부(27)는 가변장 복호부(21)에서 출력된 신호로 부터 입력된 데이타가 SD 데이타라는 것을 감지하고 또한 검출부(26)에서 출력된 신호로 부터 SD데이타중에 대각선성분이 존재한다는 것을 감지하였으므로 기본적인 포멧변환동작을 수행함과 동시에 수직 및 수평성분에 대한 보간동작과는 달리 수학식 1에 나타낸 보간식에 따라 입력된 데이타의 대각선 성분에 대한 보간(Interpolation)동작을 수행한다.
Figure pat00001
이때 수학식 1은 실험에 의해 구해진 식이고 a, b는 실제 화소이며 a?? b??는 보간동작이 수행된후 화소의 값이다. 또한 실험결과 c1,c2에 각각 1,1 또는 1,2 또는 2,1을 대입하여 보간동작을 수행하였을 때 가장 좋은 화질을 얻을 수 있다.이어서 이와 같이 대각선성분에 대한 보간 및 포멧 변환이 수행됨으로써 화면의 왜곡이 방지된 영상은 모니터(28)를 통해 사용자에게 디스플레이 된다.
본 발명에 따른 HDTV의 영상포멧 변환장치 및 방법은 SD영상의 대각선성분을 감지하고 일정 보간식에 의해 HD영상으로 보간 및 포멧 변환하여 화면의 왜곡 등을 방지하므로 화질저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 역양자화부, 역DCT부 및 움직임 보상부를 갖는 HDTV의 영상포멧 변환장치에 있어서,
    입력된 비트스트림을 복호화하고 SD영상 입력여부를 감지하는 가변장 복호부;
    상기 역양자화부의 출력데이타에서 영상의 대각선성분을 검출하는 대각선 성분검출부;
    상기 가변장 복호부의 신호 및 상기 대각선 성분 검출부의 대각선 성분신호를 각각 입력하여 일정 보간식에 따라 상기 역 DCT부의 출력데이타와 상기 움직임 보상부의 출력데이타가 가산된 데이터를 보간 및 포멧변환하는 포멧변환부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 HDTV의 영상포멧 변환장치.
  2. 입력영상에 대한 포멧변환을 수행하는 HDTV의 포멧변환방법에 있어서,
    SD영상 데이터의 입력여부를 감지하는 단계;
    상기 SD영상 데이터에서 영상의 대각선 성분을 검출하는 단계;
    상기 SD영상 데이터에서 영상의 대각선 성분을 검출하는 단계에서 대각선 성분이 검출된 SD영상 데이터를 일정 보간식에 따라 보간하여 포멧변환하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 HDTV의 영상포멧 변환방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 SD영상 데이터에서 영상의 대각선 성분을 검출하는 단계는 SD영상 데이터의 DCT계수에 따라 영상의 대각선 성분을 검출함을 특징으로 하는 HDTV의 영상포멧 변환방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보간식은 a'=(c1*a+c2*b)/(c1+c2)와 b'=(c2*a+c1*b)(단, a, b는 실제화소, a', b'는 보간후의 화소, c1, c2는 보간계수)임을 특징으로 하는 HDTV의 영상포멧 변환방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보간계수 c1, c2는 각각 1, 1임을 특징으로 하는 HDTV의 영상포멧 변환장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 보간계수 c1, c2는 각각 1, 2임을 특징으로 하는 HDTV의 영상포멧 변환장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 보간계수 c1, c2는 각각 2, 1임을 특징으로 하는 HDTV의 영상포멧 변환장치.
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