KR0165512B1

KR0165512B1 - 면적영향 상관방법 및 이를 이용한 디지탈 영상신호에 대한 클럭레이트 변환방법 및 장치

Info

Publication number: KR0165512B1
Application number: KR1019960001958A
Authority: KR
Inventors: 이효승
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1999-03-20
Also published as: JPH10105146A; CN1074632C; JP3100915B2; KR970060913A; US5821884A; CN1164793A

Abstract

본 발명은 면적영향 상관방법 및 이를 이용한 클럭레이트 변환방법 및 장치에 관한 것으로서, 제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 클럭레이트 변환장치에 있어서, 상기 제1클럭레이트와 수평동기신호 혹은 유효화소 시작신호를 입력으로 하고 면적영향 상관방법에 의해 생성된 승적 입력데이타열을 출력하기 위한 제1데이타 입력기; 상기 면적영향 상관방법에 의해 생성된 면적상관계수와 상기 제2클럭레이트를 출력하기 위한 제2데이타 입력기; 및 상기 면적상관계수와 승적 입력데이타열을 승산하여 상기 제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 상기 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 승산부를 구비한다. 따라서, 면적영향 상관방법을 수행하는 프로그램내의 변수값을 변경함으로서 변환하고자 클럭레이트의 비가 간단한 정수배인 경우 뿐만 아니라 비정수배인 복잡한 경우에도 용이하게 클럭레이트를 변환시킬 수 있다.

Description

면적영향 상관방법 및 이를 이용한 디지탈 영상신호에 대한 클럭레이트 변환방법 및 장치

제1도는 디지탈 영상신호에 대한 종래의 클럭레이트 변환장치를 나타낸 블럭도.

제2도(a)~(d)는 제1도에 있어서 각부의 동작파형도.

제3도는 디지탈 영상신호에 대한 본 발명에 의한 클럭레이트 변환장치를 나타낸 블럭도.

제4도는 제3도에 도시된 클럭레이트 변환기의 세부블럭도.

제5도는 제4도에 도시된 승산기의 세부블럭도.

제6도는 제4도에 도시된 제1데이타 입력기의 세부블럭도.

제7도는 본 발명에 의한 면적영향 상관방법을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 저역통과필터 32 : 클럭레이트 변환기

42,42 : 데이타 입력기 43 : 승산기

본 발명은 면적영향 상관방법 및 이를 이용한 디지탈 영상신호에 대한 클럭레이트 변환방법 및 장치에 관한 것이다.

디지탈 영상신호에 대한 종래의 클럭레이트(clock rate) 변환방식에서는 내삽 및 보간에 의한 방식을 사용한다. 즉, 74.25 MHz 영상신호(제2도(a))에 대하여 16:9 다운 샘플링을 구현하기 위해서는 제1도에 도시된 바와 같이 제1클럭레이트 변환기(11)에 의해 먼저 9배로 오버 샘플링(over-sampling)하여 제2도(b)와 같은 신호를 출력하고, 이를 앤티얼라이어싱(anti-aliasing)을 위하여 저역통과필터(LPF;12)를 통과시켜 제2도(c)와 같은 신호를 출력한다. 저역통과필터(12)의 출력신호(제2도(c))는 제2클럭레이트 변환기(13)에 의해 16배로 다운 샘플링(down-sampling)하는 것에 의해 16개의 샘플 중 1개의 샘플을 취하여 제2도(d)와 같은 신호를 출력한다. 한편, 제1도에서 Fs는 샘플링 클럭주파수를 나타내고, Fstop은 차단밴드(stop band) 주파수로서 (1/2*9/16)Fs를 나타낸다.

그러나, 이러한 종래의 클럭레이트 변환방식은 16:9와 같은 비정수배의 클럭레이트 변환을 위하여 일단 9배로 오버 샘플링을 하는데, 현재 MPEG(Moving Picture Experts Group)-2의 입력 데이타 샘플링 레이트인 74.25 MHz 신호의 경우 9배 오버 샘플링에 의해 클럭 레이트는 668.25 MHz까지 증가하게 되고, 이 고주파 신호로 인하여 하드웨어 구현에 어려움을 따르게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제1클럭레이트를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트를 갖는 출력신호로 변환하고자 할때 입출력관계의 면적비를 이용하여 제2클럭레이트의 출력신호를 얻기 위한 면적영향 상관방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 면적영향 상관방법을 이용한 클럭레이트 변환방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 면적영향 상관방법은 제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키는 경우, 작은 사각형의 중심점이 단위면적당 K개인 경우 큰 사각형의 중심점이 N개가 대응되도록 상기 K개의 연속적인 작은 사각형을 상기 N개의 큰 사각형에 대응시키는 단계; 및 상기 각 큰 사각형에 대하여 상기 각 작은 사각형이 대비되는 면적비를 정수화시킨 면적상관계수와 각 큰 사각형에 대비되는 각 작은 사각형의 순서를 나타낸 승적 입력데이타열을 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 클럭레이트 변환장치에 있어서,

작은 사각형의 중심점이 단위면적당 K개인 경우 큰 사각형의 중심점이 N개가 대응되도록 상기 K개의 연속적인 작은 사각형을 상기 N개의 큰 사각형에 대응시키는 단계;

상기 각 큰 사각형에 대하여 상기 각 작은 사각형이 대비되는 면적비를 정수화시킨 면적상관계수와 각 큰 사각형에 대비되는 각 작은 사각형의 순서를 나타낸 승적 입력데이타열을 생성하는 단계; 및

상기 면적상관계수와 승적 입력데이타열을 이용하여 상기 제1클럭레이트 (K)를 갖는 입력신호를 상기 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1클럭레이트와 수평동기신호 혹은 유효화소 시작신호를 입력으로 하고 면적영향 상관방법에 의해 생성된 승적 입력데이타열을 출력하기 위한 제1데이타 입력기; 상기 면적영향 상관방법에 의해 생성된 면적상관계수와 상기 제2클럭레이트를 출력하기 위한 제2데이타 입력기; 및 상기 면적상관계수와 승적 입력데이타열을 승산하여 상기 제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 상기 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 승산부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제3도는 디지탈 영상신호에 대한 본 발명에 의한 클럭레이트 변환장치를 나타낸 블럭도로서, 크게 저역통과필터(LPF;31)와 클럭레이트 변환기(32)로 구성된다.

제4도는 제3도에 도시된 클럭레이트 변환기(32)의 세부 블럭도로서, 제1클럭레이트(74,25MHz)와 수평동기신호(H-Sync) 혹은 유효화소 시작신호(SAV)를 입력으로 하고 면적영향 상관방법에 의해 생성된 승적 입력데이타열을 출력하기 위한 제1데이타 입력기(41), 면적영향 상관방법에 의해 생성된 면적상관계수와 제2클럭레이트(40.5MHz)를 출력하기 위한 제2데이타 입력기(42), 면적상관계수와 승적 입력데이타열을 승산하여 제1클럭레이트(74.25MHz)를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트(40.5MHz)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 승산기(43)로 구성된다.

그러면 상기한 바와 같은 구성에 의거하여 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명을 설명하기에 앞서 본 발명에 의한 면적영향 상관방법을 제7도를 참조하여 설명하기로 한다.

예를 들어, 16:9로 다운 샘플링한다는 것은 16개의 샘플 데이타 중에서 9개의 상관성이 있는 데이타를 취한다는 의미로서, 임의로 16개 중 9개를 선택하여 출력할 수도 있으나, 이러한 경우 데이터 컨버젼의 효율성이 저하된다. 이와 같은 효율성 저하를 방지하기 위하여 본 발명에서는 다음과 같은 면적영향 상관방법을 제시하여 이를 적용하였다. 이 면적영향 상관방법을 위한 면적상관계수 및 승적 입력 데이타열의 산출방식은 다음과 같다.

16개의 샘플데이타 중 9개의 샘플데이타를 취하는 방법으로는, 16개의 작은 사각형을 9개의 큰 사각형에 대응시키는 방법이 있다. 각 사각형의 중심점에 점을 찍어간다면 제7도에서와 같이 작은 사각형의 중심점이 단위면적당 16개인 경우 큰 사각형의 중심점은 9개가 대응될 것이다.

즉, 제7도에서와 같이 반지름 9인 원(a)과 반지름 16인 원(b)이 마치 기어와 같이 정확히 접합되어 있다면 a가 16회 회전하는 동안 b는 정확히 9회 회전하게 될 것이다. 0 회전시 각원 a와 b의 접점에 잉크를 묻히고 두 원 a 및 b 사이에 종이를 끼워 회전시키면 b가 9회전할 때 종이의 윗면에는 a에 의한 점들이 16개 찍히고, 종이의 아랫면에는 b에 의한 점들이 9개 찍히게 될 것이다.

이때, 각각의 면적영향을 고려해 보면, 첫번째 큰 사각형의 면적에 대비되는 작은 사각형의 부분은 전체 큰 사각형 면적의 0번째*7/32와 1번째*18/32 및 2번째*7/32가 될 것이다. 한편, 두번째 큰 사각형의 면적에 대비되는 작은 사각형의 부분은 전체 큰 사각형 면적의 2번째*11/32와 3번째*18/32 및 4번째*3/32가 될 것이다.

그러므로, 면적상관계수는 상기한 바와 같은 각각의 면적과 대비되는 부분의 비율에 32를 곱하여 분수를 정수화한 것이고, 승적 입력데이타열을 상기한 바와 같은 각각의 큰 사각형에 대비되는 각각의 작은 사각형의 순서를 서술한 것이다. 상기 관계에 의한 면적상관계수들은 모눈종이와 자를 이용하여 수작업으로 산출할 수도 있으나, 별도의 프로그램에 의하여 소프트웨어적으로 용이하게 얻을 수 있다. 소프트웨어적으로 면적상관계수를 얻고자 하는 경우에는 16:9 뿐만 아니라 임의의 비율로 클럭레이트를 변환하고자 하는 경우 프로그램내에서 변수와 값을 조정하면 되므로 적용이 용이하다.

16:9 다운 샘플링의 경우 이러한 방법으로 얻은 면적상관계수 및 승적 입력데이타열의 예는 다음과 같다.

상술한 면적영향 상관방법을 이용하여 클럭레이트를 변환하는 방법 및 장치에 대하여 제3도 내지 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제3도에 있어서, 우선 LPF(31)와 클럭레이트 변환기(32)는 수평동기신호(H-Sync) 혹은 유효화소 시작신호(SAV;Start Active Value)와, 클럭레이트를 변환시키고자 하는 디지탈신호(이하 소오스 데이타라 칭함)를 입력으로 받는다.

LPF(31)에서는 소오스 데이타에 대하여 다운 샘플링 클럭주파수를 초과하는 주파수대역을 차단시킨다. 예를 들어, 16:9 다운 컨버젼의 경우 LPF(31)의 차단대역의 주파수(Fst)를 (1/2*9/16)*Fss가 되도록 한다. 여기서, 다운 컨버젼(down conversion)이란 데이타 샘플링 클럭레이트가 감소되는 방향으로 변환되는 경우를 나타내고, 업 컨버젼(up conversion)은 데이타 샘플링 클럭레이트가 증가되는 방향으로 변환되는 경우를 나타낸다. 또한, Fst는 목표 샘플링 클럭레이트라 하고, Fss는 소오스 샘플링 클럭레이트라 한다. 이 LPF(31)의 출력신호는 클럭레이트 변환기(32)에 입력된다.

클럭레이트 변환기(32)는 제4도에 도시된 바와 같이 제1 및 제2데이타 입력기(41,42)와 승산기(43)로 구성된다. 제4도를 참조하여 클럭레이트 변환기(32)에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 제1 및 제2데이타 입력기(41,42)에서는 16:9 다운 샘플링에 대하여 상기 면적영향 상관방법에 의해 얻어진 승적 입력데이타열 및 면적상관계수를 16 단위 클럭당 3 웨이(way) 즉, 9회의 로테이션에 의해 승산기(43)로 입력시킨다.

승산기(43)에서는 제1데이타 입력기(41)와 제2데이타 입력기(42)에서 각각 출력되는 승적 입력데이타열과 면적상관계수를 이용하여 다음 수식 (1)을 구현한다.

Y(1) = 7/32 * X(0) + 18/32 * X(1) + 7/32 * X(2)

Y(2) = 11/32 * X(2) + 18/32 * X(3) + 3/32 * X(4)

Y(3) = 15/32 * X(4) + 0/32 * X(4) + 17/32 * X(5)

Y(4) = 1/32 * X(5) + 18/32 * X(6) + 13/32 * X(7)

Y(5) = 5/32 * X(7) + 18/32 * X(8) + 9/32 * X(9)

Y(6) = 9/32 * X(9) + 18/32 * X(10) + 5/32 * X(11)

Y(7) = 13/32 * X(11) + 18/32 * X(12) + 1/32 * X(13)

Y(8) = 17/32 * X(13) + 0/32 * X(13) + 15/32 * X(14)

Y(9) = 3/32 * X(14) + 18/32 * X(15) + 11/32 * X(16)

제1 및 제2데이타 입력기(41,42)와 승산기(43)에 대하여 제5도와 제6도를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 LPF(31)의 출력신호에 승적 입력데이타열 및 면적상관계수의 시작점을 나타내는 SAV신호로 카운터(제6도의 91)를 리셋시켜 유효화소의 시작점에서 데이타 컨버젼이 시작되도록 한다. 74.25MHz의 입력신호는 카운터(91)에 입력되어 16개의 샘플데이타를 카운트하여 룩업테이블(92)에 입력한다. 룩업테이블(92)에서 출력되는 a 신호는 (0,2,4,5,7,9,11,14)+2 인 경우에는 '0'을 출력하고, 나머지 경우에는 '1'을 출력한다. 룩업테이블(92)에서 출력되는 b 신호는 (1,3,4,6,8,10,12,13,15)+1 인 경우에는 '0'을 출력하고, 나머지 경우에는 '1'을 출력한다. 룩업테이블(92)에서 출력되는 c 신호는 (2,4,5,7,9,11,14,16)+0 인 경우에는 '0'을 출력하고, 나머지 경우에는 '1'을 출력한다. 3개의 앤드게이트(93,94,95)로부터 출력되는 신호는 승적 입력데이타열을 선택하기 위한 클럭신호가 되고, 이 클럭신호에 의해 승적 입력데이타열이 선택되어 승산기(43)로 입력된다. 즉, 데이타를 홀드(hold)하고자 하는 경우에는 클럭신호를 멈춤 상태로 지정하여 데이타 스큐(skew)가 발생하지 않도록 한다.

제2데이타 입력기(42)에서는 카운터(91)의 출력신호에 따라 면적상관계수를 1 로테이션당 3 웨이 즉, 9회에 대하여 룩업테이블(미도시)에 입력하거나 소용량의 롬(미도시)에 입력한다.

승산기(43)에서는 래치수단(제5도의 50)의 각 래치(51,52,53)에 의해 클럭레이트를 변환하고자 하는 입력신호를 74.25MHz 제1프리런 클럭에 의해 래치하고, 래치(53,52,51)의 출력신호를 각각 래치(54,55,56)에서 승적 입력데이타열을 선택하기 위한 클럭신호에 의해 래치하여 승산수단(60)의 각 승산기(61,62,63)로 입력한다. 승산기(61,62,63)에서는 래치(54,55,56)의 출력신호에 상기 제2데이타 입력기(42)에서 출력되는 면적상관계수를 승산하여 상기 (1)식에서 부분곱을 생성하고, 가산기(70)에서는 승산기(61,62,63)의 출력을 가산하여 상기 (1)식에서 각 합을 생성하고, 래치(80)에서 40.5MHz 제2프리런 클럭에 의해 래치시킨 후 출력된다.

본 발명에서는 다운 컨버젼의 경우에 대해서만 설명하였으나, 면적영향 상관방법에서의 변수를 변경함으로써 업 컨버젼에 대해서도 용이하게 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 면적영향 상관방법 및 이를 이용한 클럭레이트 변환방법 및 장치에서는 면적영향 상관방법을 수행하는 프로그램내의 변수값을 변경함으로서 변환하고자 하는 클럭레이트의 비가 간단한 정수배 예를 들어 16:9인 경우 뿐만 아니라 비정수배 예를 들어 151:91 등과 같이 복잡한 경우에도 용이하게 클럭레이트를 변환시킬 수 있다.

또한, 데이타 컨버젼시 샘플링 클럭레이트가 증가하지 않으므로 하드웨어 구현시 속도 증가에 따른 비용 및 기술적인 문제가 발생되지 않는다.

Claims

제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키는 경우, 작은 사각형의 중심점이 단위면적당 K개인 경우 큰 사각형의 중심점이 N개가 대응되도록 상기 K개의 연속적인 작은 사각형을 상기 N개의 큰 사각형에 대응시키는 단계; 및 상기 각 큰 사각형에 대하여 상기 각 작은 사각형이 대비되는 면적비를 정수화시킨 면적상관계수와 각 큰 사각형에 대비되는 각 작은 사각형의 순서를 나타낸 승적 입력데이타열을 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 면적영향 상관방법.
제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 클럭레이트 변환방법에 있어서, 작은 사각형의 중심점이 단위면적당 K개인 경우 큰 사각형의 중심점이 N개가 대응되도록 상기 K개의 연속적인 작은 사각형을 상기 N개의 큰 사각형에 대응시키는 단계; 상기 각 큰 사각형에 대하여 상기 각 작은 사각형이 대비되는 면적비를 정수화시킨 면적상관계수와 각 큰 사각형에 대비되는 각 작은 사각형의 순서를 나타낸 승적 입력데이타열을 생성하는 단계; 및 상기 면적상관계수와 승적 입력데이타열을 이용하여 상기 제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 상기 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 면적영향 상관방법을 이용한 클럭레이트 변환방법.
제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 클럭레이트 변환장치에 있어서, 상기 제1클럭레이트와 수평동기신호 혹은 유효화소 시작신호를 입력으로 하고 면적영향 상관방법에 의해 생성된 승적 입력데이타열을 출력하기 위한 제1데이타 입력기; 상기 면적영향 상관방법에 의해 생성된 면적상관계수와 상기 제2클럭레이트를 출력하기 위한 제2데이타 입력기; 및 상기 면적상관계수와 승적 입력데이타열을 승산하여 상기 제1클럭레이트(K)를 갖는 입력신호를 상기 제2클럭레이트(N)를 갖는 출력신호로 변환시키기 위한 승산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 면적영향 상관방법을 이용한 클럭레이트 변환장치.
제3항에 있어서, 상기 장치는 상기 입력신호에 대하여 상기 제2클럭레이트를 초과하는 주파수대역을 차단시키기 위한 저역통과필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 면적영향 상관방법을 이용한 클럭레이트 변환장치.