KR930011288B1

KR930011288B1 - 영상신호 대역 압축 전송을 위한 dc 성분 추출장치

Info

Publication number: KR930011288B1
Application number: KR1019910000747A
Authority: KR
Inventors: 오훈석
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 김광호
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1991-01-17
Publication date: 1993-11-29
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: US5949485A; JPH05103308A; KR920015851A; JP2648806B2

Abstract

내용 없음.

Description

영상신호 대역 압축 전송을 위한 DC 성분 추출장치

제1도는 고화질 TV의 수평, 수직, 시간축의 스팩을 3차원으로 나타낸 특성도.

제2도는 이 발명에 따른 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치를 나타낸 3차원의 특성도.

제3도는 이 발명에 따른 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치의 엔코더 블럭 구성도.

제4도는 이 발명에 따른 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치의 디코더 블럭 구성도.

제5도는 제3도의 상세한 블럭구성을 나타낸 일실시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 11, 12 : 수평축의 저역필터 20, 40 : 데시메터

21, 22, 41, 42 : 보간기 30, 31, 32 : 수직축의 저역필터

50, 51 : 딜레이 매칭단 60, 61 : 덧셈기

H1 : 수평축의 데시메이션 회로 V1 : 수직축의 데시메이션 회로

H2, H3 : 수평축의 보간회로 V2, V3 : 수직축의 보간회로

M : 데시메터 τH : 픽셀 딜레이

Fv : 프레임 메모리 Lh, Lv : 래치

Ph, Pv : 덧셈기 αh, αv : 필터계수

이 발명은 고화질 TV의 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상신호의 저주파 대역의 신호중 DC 성분을 추출하여 대역 압축전송을 행하도록 한 엔코더와 디코더로 구성되어 있는 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치에 관한 것이다. 현재 개발중인 고화질 TV는 ATV, HDTV등 다수가 개발되고 있는데, 이는 현재 사용되고 있는 TV의 525 주사선을 늘려 세세한 부분까지도 TV화면에 디스플레이되도록 한 것이나, 이는 영상신호의 아날로그 전송으로 인해 신호의 왜곡이 있게 되어 이 고화질 실현하는데에 장애가 있게 되었다. 이와같은 문제는 영상신호의 디지탈전송을 행하면 신호의 왜곡이 없는 영상신호를 디스플레이하게 되어 고화질의 효과를 증대할 수 있다. 그러나 영상신호의 전체대역을 디지탈 전송시키려면 그 대역이 너무 크므로 장치의 구성이 매우 복잡하여 곤란하게 된다.

이 발명은 이와같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 이 발명의 목적은 영상신호에서 거의 모든 정보가 포함되있는 낮은 주파수 성분의 신호만을 디지탈 전송용 블럭으로 선택하여 이 주파수대에서 DC 성분을 추출하여 대역 압출전송을 행함으로써, 신호의 왜곡이 없는 영상신호 전송이 실현되도록 한 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치를 제공하는데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치의 특징은, 소정크기의 수평 및 수직의 스팩을 갖는 서브블럭을 입력 영상신호로 하여 이 입력 영상신호중 시간축에 대해 1/M로 데시메이션을 행하여 수평축의 스팩을 1/M로 압축시키는 수평축의 데시메이션 회로와, 이 수평축의 데시메이션 회로에서 출력된 영상신호의 수직축에 대해 1/M으로 데시메이션을 행하여 수직축의 스팩을 1/M으로 압축시켜 최종적으로 DC 성분의 출력을 추출하는 수직축의 데시메이션 회로와, 상기 출력중 수직축에 대해 M배로 보간을 행하는 수직축의 보간회로와, 이 보간회로의 출력에서 수평축으로 M배로 보간을 행하는 수평축의 보간회로와, 딜레이 매칭단을 통한 입력 영상신호와 수평축의 보간회로에서 출력되는 신호의 차를 구하여 DC 성분을 제거한 아날로그 성분의 출력을 발생하는 덧셈기를 갖는 엔코더와; 상기 엔코더를 통하여 엔코딩되어 전송되는 DC 성분의 신호를 수직축으로 M배로 보간하는 수직축의 보간회로와, 이 수직축의 보간회로에서 출력되는 신호를 수평축으로 M배 보간하는 수평축의 보간회로와, 상기 엔코더를 통하여 엔코딩되어 전송되는 DC 성분을 제외한 아날로그 성분의 신호를 딜레이 매칭단을 통해 입력받아 상기 수평축의 보간회로에서 출력되는 최종보간된 신호를 더하여 원래의 신호로 복원하는 덧셈기를 갖는 디코더로 구성되는 점에 있다.

이하, 이 발명에 따른 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치의 바람직한 하나의 일실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 제1도는 고화질을 실현하는 TV의 수평, 수직 및 시간축의 스팩을 3차원으로 나타낸 것으로서, 수직축으로 720라인, 수평축으로 1280픽셀, 시간축으로는 초당 60프레임이 발생된다. 여기서, 수직, 수평축으로 낮은 값에 존재하는 저주파 성분은 영상신호의 거의 모든 정보가 포함되어 있는데, 수직축으로 90라인 수평축으로 160픽셀 시간축으로 15프레임에 해당되는 낮은 주파수 성분을 제2도에서 확대하여 나타내었다.

즉, 각축의 스팩을 1/4로 나누었는데 이 신호 대역에 영상신호의 거의 대부분에 해당하는 정보가 존재하므로 이 스팩의 DC 성분을 추출하여 디지탈 전송할 수 있으나 이는 대역폭이 매우 크게 되므로 채널의 대역폭의 여유도를 감안하여 이를 다시 1/2 스팩으로 나누어 수직축으로 45라인, 수평축으로 80픽셀로 되는 블럭(B1)으로 나누었다. 물론, 이러한 블럭 분리는 채널의 대역을 고려한 것으로 대역의 여유가 있는 경우에도 그 여유도에 따라 블럭(B2)이나 블럭(B3,B4,B5)등으로 나눌 수 있다.

이 발명에서는 상기 블럭(B1)을 예를들어 설명한다.

이와 같이 DC 성분을 추출하기 위한 영상신호중의 블럭 크기를 어느 크기로 할것인가 또는 영상신호를 서브블럭(Sub Block)중의 어떤 크기로 DC를 선택 추출할 것인가를 결정한다. 상기한 제1도 및 제2도에서와 같이 DC 성분은 수평축의 저역(Low Band)과 수직축의 저역의 90×160 블럭인 블럭(B5)에 존재한다고 가정하고 블럭(B1)의 크기로 DC 성분을 택할 때 수평 및 수직축으로 각기 2 : 1 데시메이션(Decimation)한 크기로 된다. 영상신호를 4×4의 서브블럭으로 나누어 DC의 크기를 블럭(B1)의 크기로 본다면 수평축 4 : 1, 수직축 4 : 1의 데시메이션이 필요하다. 이와같이 DC 성분을 어떤 크기로 선택할 것인가는 전송방식등에 따라 채널의 대역을 감안하여 선택한다.

한편, 제2도와 같은 블럭(B1)의 DC를 추출하기 위한 구성은 제3도와 같다. 제3도는 이 발명에 따른 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치의 엔코더 블럭 구성도로서, 입력신호(A)는 90×160 스팩을 갖는 서브블럭(B5)의 영상신호이다. 이 영상신호(A)중 수평축의 저역을 필터링하여 데시메이션을 하기 위한 수평축의 저역필터(Horizontal Low Pass Filter : H-LPF : 10)와 데시메터(20)로 이루어진 수평축의 데시메이션 회로(H1)와, 이 데시메이션 회로(H1)를 통과한 신호에서 수직축의 저역을 필터링하여 데시메이션을 하기 위한 수직축의 저역필터(Vertical Low Pass Filter : V-LPF)(30)와 데시메터(40)로 이루어진 수직축의 데시메이션 회로(V1)로 구성되어 DC 성분 추출을 행하여 블럭(B1)과 같은 45×80 스팩의 DC 성분의 디지탈 출력신호(B)를 발생하고, 전체 스팩에서 DC 성분이 추출된 신호를 보간하기 위한 보간기(41)와 수직축의 저역필터(31)로 이루어진 수직축의 보간회로(V2)와, 이 수직축의 보간회로(V2)의 후단으로 이어져서 수평축의 보간을 행하기 위한 보간기(21)와 수평축의 저역필터(11)로 이루어진 수평축의 보간회로(H2)로 되어 45×80의 스팩을 보간시키며, 입력신호(A)를 딜레이 매칭단(50)을 통해 입력받아 상기 각 보간회로(V2), (H2)를 통해 발생되는 신호와 합산하여 추출된 DC 성분을 뺀 나머지 전체 스팩을 출력하기 위한 덧셈기(60)로 구성된다. 즉, 이 덧셈기(60)의 출력신호(C)는 영상신호의 스팩(90×160)에서 DC 성분을 뺀 나머지 아날로그 성분의 신호이다.

한편, 이 DC 성분을 추출한 신호(B)와 그 DC 성분을 뺀 나머지 신호(C)를 전송받아 원래의 신호로 재현을 하는 디코더 회로의 구성은 제4도와 같다. 즉, 디지탈 전송되는 입력신호(B)에서 수직축의 신호를 보간하는 보간기(42)와 이 보간기(42)의 출력에서 저역을 필터링하는 수직축의 저역필터(32)로 이루어진 수직축의 보간회로(V3)와, 상기 입력신호(B)에서 수평축의 신호를 보간하기 위한 보간기(22)와 이 보간기(22)의 출력에서 저역을 필터링하는 수평축의 저역필터(12)로 이루어진 수평축의 보간회로(H3)와, DC 성분을 제외한 나머지 스팩의 신호인 입력신호(C)를 딜레이 매칭단(51)을 통해 입력받아 상기 수직, 수평축의 보간된 신호와 결합하여 원래의 신호(A)를 출력하는 덧셈기(61)로 구성된다.

이와같이 구성된 이 발명에 있어서 먼저, 제3도의 엔코더의 작용 효과를 설명하면, 블럭(B5)의 스팩(90×160)을 갖는 입력 영상신호(A)가 수평축의 데시메이션 회로(H1)를 통해 90×80 스팩으로 되고 수직축의 데시메이션 회로(V1)를 통해서 45×80 스팩으로 데시메이션됨으로써, 45×80 스팩의 DC 성분이 추출되어 디지탈 전송되게 된다.

여기서 저역필터(10)는 수평축의 저역 신호를 통과시키고 이 저역 신호를 데시메터(20)에서 M : 1로 데시메이션을 행하는데, 이 경우에 M=2가 된다. 따라서, 데시메터(20)의 출력은 수평축만이 1/2로 데시메이션되어 90×80 스팩으로 되며, 이 신호가 수직축의 저역필터(30)를 통해 그 저역만을 통과시키게 되고 데시메이터(40)를 통해서는 수직축이 M : 1 즉 2 : 1로 데시메이션되어 수직축의 스팩이 1/2로 된 45×80 스팩의 DC 신호성분이 추출된다. 이 출력신호(C)는 수신측으로 디지탈 전송되어 왜곡이 없게 되는데, 이 스팩(45×80)을 뺀 나머지의 아날로그 성분의 신호를 전송하기 위해 상기 수평축의 데시메이션 회로(H1)와 수직축의 데시메이션 회로(V1)를 역으로 구성한 수직축의 보간회로(V2)와 수평축의 보간회로(H2)로 구성된 것인데, 수직축의 보간회로(V2)의 보간기(41)가 1 : M으로 보간을 행하여 수직축의 저역필터(31)를 통해 수직축이 보간된 신호 즉 90×80 스팩의 신호를 출력하게 된다.

또한 수평축의 보간기(21)에 의해 1 : M으로 보간되어 수평축의 저역필터(11)를 통해 수평축이 2배로 보간된 90×160 스팩의 신호로 보간되어서 수평축의 데시메이션 회로(H1)의 원래의 입력 영상신호(A)와 동일한 스팩으로 보간된다. 입력 영상신호(A)는 딜레이 매칭단(50)을 통해 덧셈기(60)에도 입력되므로 이 덧셈기(60)에서 원래의 신호와 보간된 신호를 결합하여 그 차 신호가 출력된다.

즉, 출력신호(C)는 원래의 신호인 영상신호(A)에서 추출된 DC 성분을 제외한 신호로서 통상적인 방법인 아날로그 전송을 행하게 된다.

이와같이 저역의 신호인 제2도의 블럭(B1)의 DC 성분은 디지탈 전송하고 그외의 서브블럭(B5)의 신호는 아날로그 전송을 하게 된다. 이 전송된 신호들을 수신측에서 원래의 신호로 복귀시키기 위한 회로가 제4도의 디코더이다. 이 디코더의 동작은, 디지탈 전송된 입력신호(B)와 아날로그 전송된 입력신호(C)를 모두 입력 받으며 엔코더의 수직 및 수평축의 보간회로(V2), (H2)와 동일한 구성인 수직축의 보간회로(V3)와 수평축의 보간회로(H3)를 통해 90×160 스팩으로 보간을 행한다.

즉, 45×80 스팩의 입력신호(B)는 입력되는 신호를 1 : M으로 보간시키는 보간기(42)와 수직축의 저역필터(32)를 통해서 수직축이 2배로 보간되어 90×80 스팩의 신호로 되며 다시 1 : M으로 보간시키는 보간기(22)와 수평축의 저역필터(12)를 통해서는 수평축이 2배로 보간되어 90×160 스팩의 신호로 되어 엔코더측의 원래의 신호(A)와 동일한 크기로 된다. 이 신호는 덧셈기(61)에 입력되는데 덧셈기(61)는 아날로그 전송된 입력신호(C)를 딜레이 매칭단(51)을 통해 입력받으므로 덧셈기(61)에서 두신호가 더해지게 된다.

결국, 추출된 DC 성분의 신호가 보간되어 아날로그 신호에 더해지게 되므로 덧셈기(61)의 출력은 원래의 신호(A)와 동일한 신호로 된다. 따라서, 수신측에서는 송신측에서 전송하는 신호를 왜곡이 없이 거의 완벽하게 전송받게 되므로 디스플레이시 화질이 크게 개선되게 된다.

한편, 상기 엔코더 및 디코더에서 사용된 수평축의 저역필터(10,11,12)와 수직축의 저역필터(30,31,32)의 특성을 그 전송되는 형식에 따라 결정하면 되는데, 이 필터의 특성이 좋을 경우에는 45×80 스팩의 성분이 모두 추출되고 특성이 낮을 경우에는 아날로그 전송되는 데이타량이 증가하게 된다. 그러나, 이 발명에서는 상기 필터들의 특성과는 관계없이 원래의 입력신호(A)와 디코더에서 출력되는 신호(A)가 동일하게 되므로 필터의 특성은 그다지 중요시 되지 않는다.

제5도는 제3도의 상세한 블럭 구성을 나타낸 일실시도로서, FIR 필터의 구성예를 나타내었으며 제5도의 구성외에도 이 발명의 엔코더와 디코더를 구성할 수 있음은 당연한 논리이다. 제5도는 먼저 수평축의 데시메이션 회로(H1)와 수직축의 데시메이션 회로(V1)를 나타내었으며 수직축의 보간회로(V2)와 수평축의 보간회로(H2)는 각기 데시메이션 회로(V1,H1)를 역으로 구성하게 되므로 상세 회로의 도시를 생략하였다. 먼저 수평축 데시메이션 회로(H1)는 입력신호(A)가 래치(Lh)와 픽셀 딜레이단(τh)을 통해 각기 동일 계수를 갖는 래치(Lh)들을 덧셈기(Ph)로 더한 후 필터계수(αh)를 통해 출력되도록 하고, 클럭에 의해 데시메터(M)가 수평축의 데시메이션을 행하도록 하여 수평축의 데시메이션 회로(H1)가 이루어지도록 하였다.

또한, 이 수평축의 데시메이션 회로(H1)의 출력이 다단의 래치(Lv)와 프레임 메모리(Fv)를 통해 각기 동일계수를 갖는 래치(Lv)들의 출력을 덧셈기(Pv)를 통해 더한 후 각각의 필터계수(αv)를 통해 출력되도록 하고, 클럭에 의해 데시메터(M)가 수직축의 데시메이션을 행하도록 하여 수직축의 데시메이션 회로(V1)를 구성하였다.

이와같은 구성은 픽셀 딜레이단(τh) 과 데시메터(M)에 의해 데시메이션 및 보간동작을 하게 되며 클럭에 의해 픽셀 딜레이단(τh)이 구동되고 데시메터(M)가 1/2로 되면 수평축 데시메이션이 행해지고, 클럭에 의해 라인 메모리(Fv)가 동작되면 수직축의 데시메이션이 행해져서 출력신호(B)는 DC 성분으로 된다. 수직축의 보간회로(V2)와 수평축의 보간회로(H2)는 상기 각기의 데시메이션 회로(V1,H1)를 역으로 하여 구성할 수 있으므로 도시를 생략하였으며, 입력신호(A)와 수평축의 보간회로(H2)를 통한 보간신호가 덧셈기(60)에서 합산되어 아날로그 신호의 전송을 행하도록 된다.

이상에서와 같이 이 발명에 따른 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치에 의하면, 수평축과 수직축 및 시간축에 대해 낮은 주파수성분의 부분을 나누어 서브블럭을 결정하는 서브블럭 결정과정과, 이 서브블럭 결정과정 후에 서브블럭에 대해 수평축과 수직축을 각기 1/M로 데시메이션을 행하여 대역 압축한 블럭을 발생하여 DC 성분을 추출하는 엔코딩과정과, 이 엔코딩과정 후에 DC 성분을 수직축 및 수평축으로 각기 M배로 보간한 후 DC 성분을 추출한 블럭을 복원시키는 디코딩과정으로 이루어진 것이므로, 소정의 스팩을 갖는 영상신호에서 정보량이 가장 많은 부분인 낮은 주파수대의 영상신호만을 디지탈 전송하게 되어 신호의 왜곡이 없게 된다.

따라서, 고화질이 요구되는 TV등의 디스플레이 장치에서 영상신호의 전송에 따른 화질의 열화를 방지하게 되므로 더욱 선명도가 크게 향상되는 효과를 갖게 된다.

Claims

소정크기의 수평 및 수직의 스팩을 갖는 서브블럭을 입력 영상신호로 하여 이 입력 영상신호중 시간축에 대해 1/M로 데시메이션을 행하여 수평축의 스팩을 1/M로 압축시키는 수평축의 데시메이션 회로와, 이 수평축의 데시메이션 회로에서 출력된 영상신호의 수직축에 대해 1/M으로 데시메이션을 행하여 수직축의 스팩을 1/M으로 압축시켜 최종적으로 DC 성분의 출력을 추출하는 수직축의 데시메이션 회로와, 상기 출력중 수직축에 대해 M배로 보간을 행하는 수직축의 보간회로와, 이 수직축의 보간회로의 출력에서 수평축으로 M배로 보간을 행하는 수평축의 보간회로와, 딜레이 매칭단을 통한 입력 영상신호와 수평축의 보간회로에서 출력되는 신호의 차를 구하여 DC 성분을 제거한 아날로그 성분의 출력을 발생하는 덧셈기를 갖는 엔코더와; 상기 엔코더를 통하여 엔코딩되어 전송되는 DC 성분의 신호를 수직축으로 M배로 보간하는 수직축의 보간회로와, 이 수직축의 보간회로에서 출력되는 신호를 수평축으로 M배 보간하는 수평축의 보간회로와, 상기 엔코더를 통하여 엔코딩되어 전송되는 DC 성분을 제외한 아날로그 성분의 신호를 딜레이 매칭단을 통해 입력받아 상기 수평축의 보간회로에서 출력되는 최종보간된 신호를 더하여 원래의 신호로 복원하는 덧셈기를 갖는 디코더로 구성되는 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치.
제1항에 있어서, 수평축의 데시메이션 회로는, 수평축의 영상신호에 저역을 필터링하는 수평축의 저역필터와; 상기 수평축의 저역필터의 출력을 1/M으로 데시메이션하는 데시메터로 구성되는 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치.
제1항에 있어서, 수직축의 데시메이션 회로는, 수직축의 영상신호에서 저역을 필터링하는 수직축의 저역필터와; 상기 수직축의 저역필터의 출력을 1/M로 데시메이션하는 데시메터로 구성되는 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치.
제1항에 있어서, 수직축의 보간회로는, 입력신호에 대해 수직축으로 M배로 보간을 하는 보간기와; 상기 보간기의 출력에서 저역을 필터링하는 수직축의 저역필터로 구성되는 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치.
제1항에 있어서, 수평축의 보간회로는, 수직축의 보간회로로부터 출력되는 신호를 수평축으로 M배 보간을 행하는 보간기와; 상기 보간기의 출력에서 저역을 필터링하는 수평축의 저역필터로 구성되는 영상신호 대역 압축전송을 위한 DC 성분 추출장치.