KR100262217B1 - 비디오 화상을 처리하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

m₁개의 라인의 화점을 지니는 l₁번째 라인의 화점이, 파라미터 t, 특히 시간에 의존하여, 휘도 I₁(t, l₁)을 지니는 제1비디오 화상을 처리하여, m₂개의 라인을 지니는 제2비디오 화상을 생성하는 방법에 있어서, 제2비디오 화상의 l₂번째 라인의 화점에 대한 각각의 휘도 I₂(t, l₂)를 제1비디오 화상의 화점의 휘도 I₁(t, 1₁)으로부터 보간하고, 아래 식에 의해 얻어지며,

여기에서, 값 J는, 라인에 대하여, 표본화 정리에 의하여 주어지는 신호 파형의 이산화값을 표시하고, 오프셋 △은, 이산화 신호 파형 J에 대한 음의 휘도를 부분적으로 보상하기 위하여 제공되며, 아래 식

에 따라, 자유롭게 선택 가능한 양의 진폭값으로서의 A를 사용하여 라인에 관한 보간을 실시한다. 장치는 상기 방법에 따라 2차 비디오 화상을 생성하기 위하여 대응하는 회로 부품을 포함한다.

Description

비디오 화상을 처리하기 위한 방법 및 장치

제1도는, 2배로 증가한 수의 라인 및 화점/라인을 입증하기 위하여 본 발명의 방법에 따라 처리한 비디오 화상을 도시한다.

제2도는, 본 방법을 증명하기 위하여 제1도에 따라 2배로 증가한 수의 라인 및 화점/라인을 지니는 생성 비디오 화상의 부분도로서 : a) 미처리 화상, b) 본 발명의 방법에 따라 처리한 후의 화상 및 c) 선형 보간에 의해 처리한 후의 화상을 도시한다.

제3도는, 제2b도에서의 단면 A-A 및 제2c도에서의 단면 B-B에 대한 휘도 분포를 도시한다.

제4도는, 아날로그 회로에 의한 처리를 실시하기 위한 실시예를 개략적으로 도시한다.

제5도는, 제4도에 도시하는 실시 예에서 사용되는 가산기 회로를 도시한다.

제6도는, 제5도에 도시하는 가산기 회로를 사용하여, 제1비디오 화상에 대하여 제2비디오 화상의 화점/라인의 수를 2배로 증가시키기 위한 실시예를 도시한다.

제7도는, 비디오 프로세서를 사용하여 처리를 실시하기 위한 실시예를 개략적으로 도시한다.

제8도는, 제4도 내지 제7도에 도시하는 실시예에서 화상을 표시하기 위한 표시 장치를 도시한다.

본 발명은, m₁개의 라인(line)에 화점(image point)을 지니고, 그 l₁번째 라인의 화점이, 파라미터 t, 특히 시간에 의존하여, 휘도 I₁(t, 1₁)을 지니는 제1비디오 화상(video picture)을 처리하여, m₂개의 라인을 지니는 제2비디오 화상을 생성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, m₁개의 라인에 화점을 지니고, 그 l₁번째 라인의 화점이, 파라미터 t, 특히 시간에 의존하여, 휘도 I₁(t, 1₁)을 지니는 제1비디오 화상을 처리하여, m₂개의 라인을 지니는 제2비디오 화상을 생성하기 위한 장치에 관한 것이다.

라인 수 및 라인당 화점 수에 관하여 서로 상이한 비디오 규격은 변환을 요구한다. 예컨대 송신된 PAL 화상을 HDTV 수신기에서 표시하는 경우이다. 가장 간단한 해결방법은, PAL 화상을 HDTV 화면 상에서 축소시키는 방법이다. 그러나, 여러 이유 중에서도 특히 큰 화상을 얻을 수 있다고 하는 이유 때문에, 소비자가 HDTV를 위하여 보다 큰 지출, 나아가서 보다 고액의 비용을 감당해야 된다는 것은 만족스럽지 못하다.

또한, 화면 크기를 최대로 이용하기 위하여, PAL 화상을 읽어 화상기억장치(image storage)에 입력하고, 그것을 HDTV 규격의 해상도에 따라 판독할 수 있다. 그러나, 그 경우, 특히 대단히 큰 대형 HDTV 화면상에서, 개별적인 화점이 시청자의 눈에 더욱 보기 쉽게 된다는 점에서, PAL 화상의 열악한 해상도가 시청자의 눈에 띄게 된다. 이것은 눈에 거슬림(disturbing)을 준다. HDTV 수신기에 표시되는 PAL 화상의 화질을 개선하는 것이 바람직 하다.

상기 PAL의 HDTV로의 변환은 하나의 예로서 서술한 것에 불과하다. 재현된 화상의 화점 수 또는 라인 수가 수신 화상의 그것보다 큰 경우에는 항상 동일한 문제가 발생한다.

해상도를 증가하기 위하여 제안된 다수의 해결방안이 문헌에 나타난다.

독일특허 제 38 41 037 Al 호의 내용에 따르면, 색신호의 색변환(color transform)을 사용하여, 16 : 9의 화상에 대한 추가 정보를 송신한다. 또한, 개선된 화질의 수신만이 요구되는 경우라면, 소비차 측에서 비용을 부담하도록, 종래의 수상기를 이용한 수신도 가능하다.

마찬가지로, 독일특허 제 38 19 253 Cl 호는, 그 경우, 측파대(sideband) 중의 고주파수 반송파(high-frequency carrier) 상에 있어서 추가 정보의 송신에 관하여 기재하고 있다. 독일특허 제 33 44 524 호에서는, 휘도 신호에 추가 정보가 주어진다.

미국특허 제 4 607 773 호는, 화상 내용(image content), 특히 움직임의 정도에 따라, 상이한 수의 프레임 및 라인을 송신하는 방법을 기재한다. 이러한 방법은, 디코딩에 적합한 프로세서를 요구한다. 또한 이러한 방법은, 모션 센서, 밴드 제한용 필터 장치, 고해상 카메라 및 부가적인 변조 장치를 구비한 송신기가 설치되는 경우에만 실시할 수 있다.

독일특허 제 34 01 809 Al 호 및 독일특허 제 34 35 265 호는, 종래의 밴드 제한(band limit) 내에서 송신에 사용하기 위한 고해상 텔레비젼 카메라에 있어서 신호 처리에 관한 것이다.

이러한 제안들은 모두 송신단(transmission end)에서의 신호 처리를 필요로 한다. 이것을 위하여, 수신단 뿐만 아니라 송신단에서도 고액의 출자가 요구된다. 이러한 종류의 시스템은, 적절한 규격화에 의하여 비로소 실시에 도입할 수 있기 때문에, 이와 같은 해결방법들은 어쩌면 먼 장래에나 실현될 수 있을 것이다.

현재 이미 비디오 화상에 이용할 수 있는 신호로부터 보다 고해상도의 화상을 얻는 것이 바람직하다. 이 경우, 텔레비젼 수상기 또는 다른 비디오 시스템, 예컨대 비디오 레코더에 적합한 추가 장치를 사용함으로써, 간단하게 보다 고품질의 화상을 생성, 표시하거나 기록할 수 있다.

본 발명의 목적은, 비디오 화상에 관하여, 보다 높은 화질과 함께 해상도를 증가시킬 수 있는 방법을 모색하고, 무엇보다도 간단한 구조를 특징으로 하는 그에 관한 장치를 제공하는 것이다.

이 방법에 관한 상기 목적의 일부는, 제2비디오 화상의 l₂번째 라인의 화점에 대한 각각의 휘도 I₂(t, 1₂)를 제1비디오 화상에 대한 화점의 휘도 I₁(t, 1₁)로부터 보간(interpolate)함으로써 충족되며, 여기서 I₂는 아래식에 따라 얻어진다 :

여기서, J값은 라인에 관하여, 표본화 정리(sampling theorem)에 의하여 주어지는 신호 파형의 이산화 값(discretized value)을 나타내고, 여기서 오프셋 △는, 이산화 신호 파형 J의 음의 휘도를 부분적으로 보상하기 위하여 제공된다. 이렇게 해서, 라인에 대한 보간은, 아래식에 따라서, 양의 값을 지니는 진폭 A를 자유롭게 선택함으로써 이루어진다 :

이 방법은, 제2비디오 화상을 생성하기 위하여 제1비디오 화상의 라인에 대한 보간을 제공한다. 매우 일반적인 방법으로, 보간은 다음과 같이 수학적으로 표시된다 :

이와 같이, 제2비디오 화상의 화점의 휘도 I₂를, 가중치(Weighting value) g에 의해, 화상에 관하여 제1비디오 화상의 인접하는 화점의 휘도 I₁으로부터 보간한다. 수학적인 계산은 매우 다양한 보간 방법을 제공한다. 이러한 방법 중에서 가장 잘 알려진 것은, 2개의 인접하는 값을 통과하는 직선 상의 함수로써 보간값을 결정하는 선형보간(linear interpolation)이다.

식 (1.1)의 일반적인 형태로부터 정보 처리에 관한 결론에 도달할 수 있다. 이 식의 푸리에 변환(Fourier transform)은, 휘도 I₁에 있어서 주파수 정보를, 발생하는 주파수에 의존하는 그 진폭에 관하여, g에 의하여 다르게 가중될 수 있음을 보여준다. 상이한 가중은, 선택된 가중치 g 즉, 보간의 형태에 의존한다. 다른 한편, 저주파수 성분을 급상승시키는 가중 변수를 g를 선택하면, 저해상도를 갖는 화상이 형성된다. 고주파수 성분을 급상승시키는 가중치 g를 사용하면, 해상도는 향상되지만, 잡음 역시 불균형적으로 증가한다. 왜냐하면, 종래의 비디오 화상에 있어서 신호 대 잡음비가 저주파수 보다 고주파수에서 좋지 않기 때문이다.

본 발명의 방법에 따르면, 가중치 g는 제1비디오 화상의 모든 주파수가 주파수라는 점에서 균일하게 되는 방법으로 선택된다. sin(x)/x 의존성을 통하여 식 (1.0)에 포함되는 가중치는, 푸리에 표현에 있어서 장방형의 분포를 나타낸다. 따라서, 전송된 모든 주파수가 균일하게 가중되고, 정보 내용은 변화하지 않는다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법의 결과, 정확하게, 잡음을 증가시키지 않고, 제1비디오 화상에 정보로서 포함된 최대 해상도를 달성한다. 이것이 최적의 해결방안이다. 정보 내용에 관하여, 관련 참조 문헌을 들자면, dtv-Lexikon der Physik, Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH ＆ Co. KG, 뮌헨, 1권, 1969, 41쪽, 검색어 : "표본화 정리"를 참조할 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 적용되는 가중치를 2개의 화점 사이의 0 내지 1인 휘도에 있어서 점프(jump)에 적용하면, 제2비디오 화상의 화점에 있어서 화점 사이의 휘도에 관하여 0.45의 보간치를 얻게 되는 반면, 순수한 선형 보간에서는 0.5가 얻어지는 것을 주목할 수 있다. 따라서, 결과값들 사이의 차이는 매우 작다. 이러한 이유 때문에, 본 발명에 따른 방법이 선형보간에 비하여 실질적인 개선을 가져오는지를 연역적으로 기대할 수는 없다. 사인 함수가 있다고 하는 이유 때문에, 당업자가 본 발명에 따른 방법을 복 잡하다고 거부할 수도 있다고 하는 우려와, 비록 본 발명에 따른 방법에서는 휘도가 0으로 설정되어 있으나, 사인 함수에 따르면, 음의 휘도, 즉, 비물리적인 휘도를 얻을 수 있어서 불리하다고 볼 수 있는 우려가 있다.

그러나, 놀랍게도, 상당히 고도로 구성된 제1비디오 화상이, 본 발명의 방법에 따라 처리되면, 선형 보간을 적용하는 경우에 얻어지는 것 보다 현저하게 선명한 제2비디오 화상을 얻는다고 하는 것을 보여준다. 그러나, 화상의 푸리에 표현에 있어서 매우 고도로 구성된 화상이 실질적인 주파수 성분을 고주파수로서 포함한다는 것을 고려할 때, 이것을 설명할 수 있다. 더 높은 주파수가 푸리에 표현에 따라 선형 보간 방법으로 감쇠되기 때문에, 이러한 선형 보간 방법은, 아주 고도로 구성된 비디오 화상에 있어서 실질적으로 향상시킬 수 없다. 반대로, 본 발명에 따른 방법은, 모든 주파수를 균일하게 고려한다.

또한, 본 발명에 따른 방법은, 음의 합계값이 심각한 문제를 일으키지 않도록 어떻게 취급되는지 그 방법에 관하여 설명한다. 음의 값은, 오프셋 △를 가함으로써, 및/또는, 제2비디오 화상의 잔류 음의 값을 영으로 설정함으로써, 부분적으로 또는 완전히 제거된다. 오프셋을 선택하기 위하여 가능한 바람직한 방법을 이하 상세하게 설명한다.

첫 인상과는 반대로, 식 (1.0)에서 보이는 사인함수는 또한, 번잡한 계산을 필요로 하지 않는다는 것을 의미한다. 사인에서의 독립변수는 항상 모든 화점에 있어서 동일한 값을 취하기 때문에, 다른 임의의 보간과 마찬가지로 신속하게 처리할 수 있도록, 실제로 발생하는 라인 수 m₁및 m₂의 모든 조합에 대하여, 대응하는 가중 함수 sin(x)/x의 표를 편집할 수 있다. 아날로그 네트워크를 합산(summation)에 사용하는 경우, 네트워크 내에서 고정된 저항값에 의하여 간단하게 가중치 g를 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은, 실시간의 화상 처리에 사용할 수도 있다.

무엇보다도, 본 발명의 방법에 따르면, 제1비디오 화상의 정보 내용(information content)이 전체로서 제2비디오 화상에 이용되기 때문에, 가능한 최대한의 해상도가 달성된다. 이것은, 가능한 최고의 화질이 달성되는 것을 의미한다. 그러나, 상기한 바와 같이, 이것은 눈에 거슬리게 하기 때문에, 제1비디오 화상의 화점이 직접 이러한 목적을 위하여 상을 만드는 것은 아니다.

상기 고찰은 라인 수에 대해서만 언급하고 있다. 그러나, 제2비디오 화상의 라인당 화점 수가 제1비디오 화상의 라인당 화점 수보다 클 때, 라인 내 화점에 관해서도 마찬가지 처리를 할 수 있다. 그러나, 시간 t에 관하여 제1비디오 화상에 대한 라인 정보의 신호가 연속적으로 존재한다면, 정보 내용이 처리 그 자체에 의하여 변경되지 않기 때문에, 이것은 가치가 적어 보인다; 즉, 제1비디오 화상의 라인의 화점을 이산화한 다음, 표본화 정리에 따라 가중하는 방법으로는 어떠한 향상도 기대할 수 없다.

제1비디오 화상을 예컨대 화상 기억장치 또는 화상 플레이트(plate)로부터 취하는 경우, 이러한 상황을 다른 관점에서 보지 않으면 안된다. 즉, 제1비디오 화상 내 n₁개 화점의 라인은, 제1비디오 화상의 규격에 따라서 존재하고, 라인당 n₂개의 화점을 지니는 제2비디오 화상은, 파라미터 t에 관하여 이산화된다. 따라서, 제1비디오 화상의 휘도 또는 색신호는, l₁번째 라인 내 k₁번째의 화점에 관하여 l₁(k₁, 1₁)으로 나타날 수 있고, 제2비디오 화상의 휘도 또는 색신호는 I₂(k₂, 1₂)로서 나타날 수 있거나, 또는, 마찬가지로, 이산화 신호 파형은, 1₂번째 라인의 k₂번째 화점에 관하여 J(k₂, 1₂)로 나타날 수 있다. 본 발명의 바람직한 또 다른 태양에 따르면, 표본화 정리에 따라, 라인 내 화점의 보간을 마찬가지 방법으로 다음과 같이 실시한다.

단,

이다.

라인의 화점을 처리하는 것에 관한 본 방법의 이점은, 비디오 화상의 라인 처리에 관하여 위에서 논의한 것과 동일하다. 합산 하에 가중 함수는, 사인 함수의 곱을 나타낸다. 식 (2.0)에 의해 라인의 화상 처리 및 화점의 라인 처리가 연속적인 단계에서 실시되기 때문에, 이것은 또한, 문제가 발생하지 않음을 의미한다. 이와 같이, 예컨대, 복수개의 화점에 대하여 라인 내 상이한 화점의 화점 휘도를 병행적으로 측정한 후 라인을 처리하는 복수개의 프로세서에 의해, 제1비디오 화상을 제2비디오 화상으로 변환할 수 있다. 따라서, 실시간 고속처리가 또한 가능하게 된다.

음의 값에 대한 억제(suppression)를 이하 논의한다. 계산으로 생기는 음의 휘도를 보상(compensate)하기 위하여, 오프셋 △은 본 발명에 따른 처리에 도입한다. 적절하게 선택한다면, 이러한 오프셋은, 얻어진 신호 휘도를 양의 범위로 이동시킨다.

본 발명에 따른 바람직한 태양에 따르면, 오프셋 △은 모든 비디오 화상에 대하여 음의 신호 파형 J의 최대값에서 설정된다.

이것은 모든 정보가 제2비디오 화상에서 나타내어질 수 있다는 이점을 가져온다. 낮은 휘도에서의 작은 윤곽 형상(slight contour)은 식별가능한 채로 유지된다. 그러나, 또 다른 태양에 따른 이러한 방법은, 오프셋을 적용하기 전에, 처리된 화점 모두를 식별할 것을 필요로 한다. 시간 인자는 결정적으로 중요하다.

이러한 이유 때문에, 본 발명의 다른 바람직한 태양에서는, 오프셋을 0으로 설정한다. 오프셋의 소거는 실시간 처리에 있어서 부가적인 합산을 절약한다. 그러나, 제1비디오 화상에서 낮은 휘도를 가지는 구조에 대한 정확한 표현을 잃어버린다. 그러나, 시간이 극히 중요한 용도, 예컨대 텔레비젼 수상의 경우, 시청자는, 주요 구조의 움직임을 휘도라는 점에서 인식하고, 그 결과, 음의 휘도를 커트하는 것에 의해 발생하는 정보의 손실을 용이하게 없앨 수 있다. 그러나, 그 대신, 가장자리가 상당히 예민하게 되고, 화상의 선명도가 실질적으로 증가한 인상을 준다.

바람직한 또 다른 태양에 따르면, 속도를 이유로 상기 진폭 A를 1로 설정할 수도 있다.

그러나, 예컨대 고속 비디오 프로세서를 사용하는 경우, 시간 제약을 배제하게 된다면, 각 비디오 화상의 진폭 A는, 바람직한 태양에 의해, 제1비디오 화상과 같은 적분 휘도(integral brightness)가 제2비디오 화상에서도 달성되도록 하는 방법으로 설정된다.

식 (1.0)에서의 사인 및 음신호의 커트 오프(cutting off) 때문에, 비디오 동화상의 화점에 의존하여, 화상으로부터 화상으로 처리함으로써, 동일한 정보를 사용하여 수 퍼센트 점에 달하는 휘도의 변화를 일으킬 수 있다. 이것은, 진폭 A가 모든 화상에 대하여 일정하게 유치되는 약간 어른거림(slight flickering)으로써 자명해진다. 이러한 효과를 방지하기 이러기 위하여, 제2비디오 화상의 휘도를 제1비디오 화상의 휘도에서 표준화 한다. 실제로는, 예컨데 비디오 프로세서의 계산 시간을 단축하기 위하여, 제1 및 제2비디오 화상의 전체 휘도를 합산하여 각 비디오 화상의 휘도를 결정한다. 그런다음, 제2비디오 화상의 적분 휘도에 대한 제1비디오 화상의 적분 휘도 비율로부터 진폭 A를 계산하고, 화상을 표시하는 경우, 이러한 진폭 A를 개별적인 휘도에, 예컨데 이득 인자(gain factor)로서 고려한다. 따라서, 이 처리에 있어서, A는 식 (1.0) 또는 (2.0)의 합계보다 우선한다. 이것은 매우 신속한 처리를 가능하게 한다.

이미 설명한 바와 같이, 합계 부호 하에서 발생하는 sin(x)/x 함수는, 제1비디오 화상으로부터 제2비디오 화상의 아날로그 처리에 있어서 저항값에 의하여 결정되거나, 또는 비디오 프로세서에 의하여 처리하는 경우 표의 값에 의하여 결정되는 일정한 가중치로서 표현될 수 있다. 필요한 가중치의 수는, 비율 m₁/m₂및 n₁/n₂에 상당히 의존한다. 왜냐하면, 이러한 비율이, 1₂또는 k₂가 m₁*1₂/m₂또는 n₁*k₂/n₂의 정수값으로 되돌아가는 사이클을 결정하기 때문이다. m₁및 m₂그리고 n₁및 n₂를 적절하게 선택하면 사인 함수가 분자 sin(x)에 주기적으로 동일한 값을 주고, 아날로그 처리에 있어서 필요한 양의 표 값 또는 네트워크의 크기가 결정된다.

본 발명의 바람직한 다른 태양에 따르면, m₁개의 라인 및 라인당 n₁개의 화점을 지니는 제1비디오 화상이 n₀개의 화점 및 라인당 m₀개의 화점을 지니는 원래의 비디오 화상으로부터 생성되고 (다만, n₁＞n₀및 m₁＞m₀), 원래의 비디오 화상에 비교하는 제1비디오 화상의 부가적인 화점이 원래의 비디오 화상을 경계로서 에워싼다고 하는 점에서, 이러한 소량의 가중치에 대한 이점을 항상 달성할 수 있다. 그런 다음, 경계에 있어서 화점의 휘도를 흑 레벨(black level)과 동일하게 한다.

따라서, 이러한 또 다른 태양에 따라 형성된 흑 경계(black border)에 의해, 비율 m₂/m₁및 n₂/n₁를 요구에 응하여 임의로 선택할 수 있다고 하는 새로운 자유도가 얻어진다. 이것은, 결과적으로, 특히 아날로그 회로를 사용하는 경우, 처리를 실시하기 위한 회로 설계의 실시 형태를 단순화한다. 처리를 디지털 기술로 실시하는 경우, 기억된 표값의 양은 효과적으로 감소하고, 그 결과, 합산을 위한 알고리즘을 적절하게 선택하면, 계산 시간이 단축된다.

제안한 목적을 만족하는 본 발명의 장치는, 제1비디오 화상의 화점에 대한 휘도 I₁(t, 1₁)으로부터 1₂번째의 라인에 있어서 제2비디오 화상의 화점에 대한 휘도 I₂(t, 1₂)를 보간하는 가산기 회로(adder circuit)를 포함한다. 이러한 가산기 회로에서는, 제1비디오 화상의 화점에 대한 휘도 1₁(t, l₁)이 가산되고, 제2비디오 화상에 대하여 고정된 진폭 A에서, 식

에 따라, 제2비디오 화상의 라인 1₂에 관한 신호 파형 J(1, l₂)를 생성하기 위하여 소정량의 라인에 걸쳐 가중된다. 또한, 장치는 양의 J값을 실질적으로 변화하지 않은 채로 하고, 음의 J값을 억제하는 억제 회로(suppression circuit)를 포함하며, 이러한 회로의 출력은 제2비디오 화상의 화점에 대한 휘도 I₂(t, l₂)를 재현한다.

본 장치는, 특히 간단한 방식으로 구성되고, 상기 처리를 간단한 방법으로 실시할 수 있게 한다. 합산 하에서 sin(x)/x 함수는, 예컨데 아날로그 가산기 회로에서 특별히 적용된 저항값에 의한 합산에 대하여 실현 가능한 고정된 가중값이다. 음의 휘도는, 표시용 억제 회로에 의하여 커트된다.

억제 회로가 저항과, 오프셋 전압에 접속된 다이오드로 형성되고, 오프셋 전압이 다이오드의 문턱값(threshold)에 의해 결정된다면, 회로는 더욱 간단해진다. 이러한 회로는 당업자에게 공지이다.

간단한 설계에 더하여, 이러한 회로는 커트-오프 거동을 최적화시킬 수도 있다. 저항값을 적절하게 선택하면, 커트 오프가 작은 휘도 또는 음의 휘도에 의해 대수적으로 실시되게 하는 방법으로 작동범위 특성을 조절할 수 있다. 따라서, 구조는 낮은 휘도에서도 식별될 수 있도록 유지된다. 이와 같이, 이러한 또 다른 태양의 특징은, 본 발명에 따른 장치의 간단한 구조를 가능하게 할 뿐만 아니라, 화질(image quality)을 향상시키기는데도 적합하다.

바람직한 또 다른 실시 태양에 따르면, 가산기 회로는, 오프셋 △을 합산하도록 설계된다. 이렇게 해서, 예컨데 상기 또 다른 태양에서 지적한 다이오드의 문턱값을 보상할 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 장치에서, 억제 회로를 통한 커트 오프를 생략할 수 있다. l₂번째 라인 내 제2비디오 화상의 화점에 대한 휘도 I₂(t, l₂)를 제1비디오 화상의 화점에 대한 휘도 I₁(t, l₁)으로부터 보간하는 가산기 회로를 특징으로 한다. 제1비디오 화상의 화점에 대한 춰도 I₁가 가산되고, 제2비디오 화상에 대하여 고정된 진폭 A에서, 식

에 따라, 제2비디오 화상의 라인 1₂에 관한 신호 파형 J(t, 1₂)을 생성하기 위하여 소정량의 라인에 걸쳐 가중된다. I₂(t, l₂)는, 신호 파형 J에 있어서 음의 값을 정확하게 보상하도록 크기가 선택되는 오프셋 △을 가함으로써, J(t, 1₂)로부터 얻어진다.

따라서, 오프셋을 사용하여, 음의 화점 휘도가 발생할 가능성을 방지한다. 이렇게 해서, 오프셋이 신호 파형 J에 대한 음의 최대값에 고정된 상기 방법에 따라 상기 억제 회로를 생략할 수 있다.

이미 지적한 바와 같이, 본 방법 및 장치는, 모든 라인에 대하여 아날로그 연속입력신호에 응용할 수 있다. 그러나, 라인 내 화점에 관하여 보간의 적용을 필요로 하는 경우, 제1비디오 화상을 화상 기억장치 또는 화상 플레이트로부터 취한다면, 라인당 화점에 따라 화상을 이산화할 수 있다. 이 경우, n₁은 제1비디오 화상의 화점 수이고, n₂는 제2비디오 화상의 라인당 화점 수일 때, 바람직한 또 다른 태양은, 가산기 회로에 의해, 제2비디오 화상의 1₂번째 라인에 대한 k₂번째 화점의 휘도 I₂(k₂, 1₂)를 제1비디오 화상의 l₁번째 라인에 대한 각각의 k₁번째의 화점의 휘도 I₁(k₁, 1₁)로부터 보간한다. 이러한 가산기 회로에서는, 화점 및 라인에 관하여 이산화되고 제2비디오 화상을 생성하는 신호 파형 J가, 식

에 의해 형성되며, 휘도 I₂가 양의 J값과 동일하게 되지만, 음의 J값은 억제회로 및/또는 오프셋 (△)의 가산에 의해 억제된다.

본 장치에서는, 이미 논의한 바와 같이, 화점/라인이, 그 처리 시에, 표본화 정리에 따른 식에 따라 처리된다. 따라서, 화점에 관한 해상도의 증가가 모든 라인에서 이루어진다.

또 다른 바람직한 태양에 따르면, 본 발명에 따른 장치는, 가산기 회로 및/또는 억제 회로를 포함하거나, 적당한 프로그램에 의해 상응하는 방식으로 제어할 수 있는 비디오 프로세서를 갖는다.

인접하는 화점을 사용하여 휘도 또는 색의 아날로그 합산을 행하는 상기 예와 비교할 때, 이러한 본 발명의 태양에 따르면, 상이한 규격에 대하여 실질적으로 보다 융통성 있는 적용을 가능하게 한다. 이러한 종류의 비디오 프로세서는 상업적으로 이용되고 있고 저가로 구입될 수 있다. 또한, 회로에 대한 지출은, 종래 회로의 경우보다 본 발명에 따른 방법에 대한 대부분의 응용에 있어서 비디오 프로세서의 경우에 더 낮다. 이와 같이, 본 발명에 따른 장치의 비용은, 비디오 프로세서의 사용으로 유리하게 삭감된다.

적절하게 프로그램될 때, 비디오 프로세서는 또한 억제 회로의 기능을 수행할 수 있다. 또 다른 이점은, 다양한 알고리즘의 적용을 허용하는 비디오 프로세서의 응통성에 있다.

이미 서술한 바와 같이, 예컨데 다이오드의 대수 특성에 의해, 음의 휘도에 있어서 정보 내용에 대한 단지 부분적 억제가 가능하다. 그러나, 비디오 프로세서의 사용은 또한, 억제에 관하여 상기한 것 이외의 대수 특성을 허용한다. 이와 같이, 비디오 프로세서가 사용될 때, 회로에 있어서 추가적인 지출없이, 화질의 개선을 가져을 수 있다.

또한, 비디오 프로세서는 상당한 정도까지 자유롭게 프로그램될 수 있기 때문에, 제2비디오 화상의 휘도를 제1비디오 화상의 휘도로 표준화하는 상기 또 다른 실시 태양이 간단하게 실시될 수 있다. 추가적으로, 바람직한 또 다른 태양에 따르면, 비디오 프로세서는, 진폭 A가 실시간에서 결정되도록 하는 방법으로 프로그램에 따라 제어할 수 있고, 또한, 신호 파형 J를 생성하는 경우에는, 제2비디오 화상의 적분 휘도가 제1비디오 화상의 적분 휘도와 동일하게 되도록 하는 방법으로 작용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 규격에 관계없이, 화면상에 상이한 화점을 조사할 수 있도록 제2비디오 화상을 표시하기 위한 표시 장치가 설치된다.

예컨데, 모니터를 표시 장치로 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 모든 수단이 이미 집적되어 있는 비디오 장치를 사용할 수도 있다.

규격에 관계없이 개별적인 화점을 조사할 수 있는 특징은, 애퍼처 마스크(aperture mask)에 의해 주어지는 화점만을 조사할 수 있는 현재 시판되는 컬러 텔레비젼 수상관에는 설치되지 않는다. 다른 한편, 예컨데, 편향 코일 또는 편향판을 적절하게 제어함으로써 전자 빔을 어떤 바라는 화점으로 연속적으로 주사할 수 있는 흑백 수상관이 적당하다.

이러한 또 다른 태양은, 상이한 화상 크기를 가능하게 할 뿐만 아니라, 식 (1.0) 및 (2.0)에 나타나는 가중 함수를 상기 이외의 방법으로 최적화할 수 있게 한다. 왜냐하면, 표시 장치 내의 라인 수 및 라인당 화점 수가 또 다른 태양에 기초하여 자유롭게 선택될 수 있는 결과, 비 n₁/n₂및 m₁/m₂가 적절한 방법으로 주어지게 되고, 상기 식에 있어서 사인 함수의 주기성을 이용함으로써 가중값의 양을 감소시키기 때문이다. 이러한 비를 선택하는 방법은, 원래의 비디오 화상 주위의 경계와 관련하여 앞에서 이미 충분하게 기술하였다.

흑백 수상관은 애퍼처 마스크를 필요로 하지 않기 때문에, 이것은, 흑백 화상의 생성에 관하여 문제를 나타내지 않는다. 그러나, 특별하게 조절된 광학계를 사용하여 흑백 수상관에 의해 투사된 개개의 컬러 화상을 상호 투사하게 되면, 색당 1개의 흑백 수상관을 사용하여 컬러 텔레비젼 화상을 생성할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 수상관을 사용하는 이러한 방법과 관련하여, 휘도 I₂에 의해 제어되는 광 빔을 표시 장치 내에 반사하기 위하여 연속 스캐너가 설치된다. 이러한 스캐너에서는, 주사 조건에 의존하여, 투사되는 화상의 화점 수 및 라인 수에 관하여 상이한 화상 규격을 실현할 수 있다. 이러한 종류의 장치에서는, 제2비디오 화상이 광 빔에 의하여 생성된다. 이것은, 실질적으로 보다 높은 광의 휘도를 대형 화면의 화점에서 달성할 수 있기 때문에 유리하다. 또한, 화면으로부터의 거리를 선택함으로써, 사실상 어떤 바라는 화상의 크기를 조절할 수 있다. 예컨데 레이저에서 알려진 바와 같이, 광 빔이 실질적으로 평행할 때, 거리가 변화하더라도 선명도는 변하지 않는다.

따라서, 이러한 또 다른 태양의 특징에 따라, 화질이 효과적으로 개선된다.

광 빔은, 예컨데 음향-광학 성분(acousto-optical component)에 의하여 편향될 수 있다. 그러나, 바람직한 또 다른 태양에 있어서, 스캐너는, 회전 다면경(rotating polygon mirror) 및 스위블경(swivel mirror)을 포함한다. 이러한 특징의 결과, 음향광학적 변조와 비교할 때 상당히 큰 편향각을 달성할 수 있다. 또한, 다면경의 관성은, 작동 전압에 의존하지 않는, 특히 바람직한 동기 작동(synchronous running)을 가져온다. 따라서, 화질이 더욱 향상된다.

본 발명의 추가적인 특징은 또한, 도면을 참조하여 이하 실시예에서도 설명한다.

본 발명에 따른 방법은, 종래의 보간법 보다 훨씬 고주파수를 강조한다. 따라서, 고도로 구성된 비디오 화상에 적용되는 경우에 그 이점이 명확하게 드러난다. 또한, 본 발명에 따르면, 정보 내용이 변하지 않기 때문에, 고주파수의 강조에도 불구하고, 잡음 신호가 처리에 의하여 증가하지 않는다.

고도로 구성된 화상의 경우 그 처리를 실증하기 위하여, 제1도 내지 제3도는 스트라이프(stripe) 모양을 지니는 화상을 보다 높은 화점 밀도에서 표시한 경우의 변화를 도시한다. 제1도는 상부 우측에서부터 하부좌측으로 연장하는 10개의 얇은 스트라이프(1)를 갖는 미처리의 비디오 화상을 나타낸다. 이러한 스트라이프(1)는, 그것에 대하여 직각으로 연장하는 4개의 보다 두꺼운 스트라이프(2)와 교차한다.

마찬가지로, 제1도에서는, 제2도에 확대하여 도시하고, 2배로 증가한 수의 라인 및 화상점/라인을 지니는 화상부분(3)이 도시되어 있다. 보간이 없는 제2a도는, 개별적인 화점(4)이 장방형의 계단으로 인식되는 것을 명백하게 나타낸다. 이러한 효과는, 대형 화면에 표시되는 PAL 화상에 있어서 시청자의 눈에 극히 혼란을 준다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은, 인접하는 화점의 가중 합산에 의하여 이와 같이 시각적으로 장애를 일으키는 구조(disturbing stnlcture)를 감소시키도록 작용한다.

본 발명에 따른 방법을, 이하 제1비디오 화상이라고 부를 제1도에서 도시하는 비디오 화상에 적용한다. 이러한 목적을 위하여, 제2비디오 화상의 라인 및 화점의 수가 제1비디오 화상에 대하여 2배로 증가되는 것을 고려하는 경우, 이러한 방법을 실증하기 위하여 식 (2.0)을 사용한다. 그 결과를 제2b도에 도시한다. 제2a도에 보이는 화점(4)의 시각적 혼란을 주는 계단 형상은 제2b도에서는 더 이상 보이지 않는다. 그러나, 새로운 계단 형상의 구조(5)가 제2비디오 화상의 화점에 의하여 발생하는데, 이것은, 라인당 화점의 수 및 라인 수를 더욱 증가시키는 것에 의해서만 감소할 수 있다.

또한, 제2b도는, 이용된 방법에 의하여 발생하고, 실제 비디오 화상에서 회색으로 보이는 그늘진 영역(6)을 보여준다. 이러한 회색 영역은, 비디오 화상을 일정한 거리만큼 떨어져서 바라볼 때 제2비디오 화상의 장방형 계단 구조(5)를 보상하여, 사선으로 연장하는 스트라이프(1) 및 (2)가 실질적으로 계단 구조(5)를 지니지 않은 상태로 인식되도록 시각적으로 보조한다.

본 발명의 방법에 의해 얻어진 제2b도의 결과를 다른 보간과 비교하기 위하여, 제2c도는 또한, 제2a도에 도시하는 제1비디오 화상에 선형 보간을 적용한 결과 얻어지는 제2비디오 화상을 도시한다. 제2b도와 제2c도의 비교는 다음의 것을 보여준다 :

- 선형 보간에서는, 계단(5)이 상당히 강조된다.

- 본 발명의 방법에 따라 얻어진 화상에 있어서, 회색 영역은 상당히 작다.

또한, 보다 작은 회색 영역을 제3도로부터 알 수 있다. 제3도에서는, 휘도를, 제2b도에 도시하는 단면 A-A 플로트에 대하여 세로 좌표로서 곡선(7)로 도시하고, 제2c도에 도시하는 단면 B-B 플로트에 대하여 세로 좌표로서 곡선(8)로 도시한다. 제1도 및 제2도에 도시하는 비디오 화상에서는, 고휘도를 까맣게 나타내고, 저휘도를 하얗게 나타낸다.

한편, 제3도에 도시하는 곡선(7) 및 (8)은, 본 발명에 따른 방법에 있어서 흑색에서 흰색으로 이행하는 영역이 선형 보간의 경우에 비하여 더작다는 것을 나타낸다. 다른 한편, 본 발명에 따른 방법에 있어서 측부(flank)가 상당히 더 가파르다는 것도 역시 알 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 다른 보간 방법의 기초는, 가중 합산에 의해, 제2비디오 화상에 형성된 라인 1₂에서의 화점에 대한 휘도가 제1화상에서 국소적으로 인접하는 라인 1_1-n의 휘도값으로부터 형성되는 것이다. 이러한 가중은, 마찬가지 방법으로, 라인의 화점에 따라 아날로그 방식으로 실시할 수도 있다.

본 발명에 따른 방법에 있어서, 가중값은, sin(x)/x 함수로 표현할 수 있다. 이것들은 계산표의 값으로 제시될 수 있다. 따라서, 가중값은 모든 화점에 대하여 새로 계산할 필요없이, 보다 신속하게 처리를 실시할 수 있으며, 현재 이용가능한 프로세서를 사용하여 비디오 화상용으로 실시간으로 실현할 수 있다.

만약 제2비디오 화상의 라인 수에 대한 제1비디오 화상의 라인 수의 비율 m₁/m₂또는 라인의 화점 수에 대한 비율 n₁/n₂를 각각 적절하게 선택해서, 가중치에서 보이는 사인 함수가 주기적인 함수값을 주도록 한다면, 필요한 가중치의 양은 감소한다. 각각의 텔레비젼 규격에 의하여 주어지는 라인 수 m₁, m₂및 화점 수 n₁, n₂대신에, 규격에 의하여 주어지 수보다도 큰 값 m₁, n₁을 사용하면, 이것을 항상 달성할 수 있다. 이와 같이, 변환하기 전에 흑색 경계에 의해 보완되는 것에 있어서 제1비디오 화상은 확대된다.

제1도 내지 제3도에 사용되는 라인 수 및 화점 수를 2배로 증가시키는데 있어서, 사인 주기성이 주어진다. 이 경우, 가중에 대한 2가지 경우를 구별할 필요가 있다 :

1. 화점 휘도값이 계산되는 제2비디오 화상의 라인이, 화상에 관하여 제1비디오 화상의 라인과 동일한 경우

2. 화점 휘도값이 계산되는 제2비디오 화상의 라인이, 화상에 관하여 제1비디오 화상에 대한 2개의 라인 사이에 위치하는 경우

2가지 경우 모두에 있어서 가중치는 아래와 같이 계산된다 :

이 식으로부터, 라인 수를 2배로 증가시키는 것이 사인에 있어서 독립변수를 반만큼 앞서게 한다는 것을 주목할 수 있다. 만약 1₂가 짝수이면, 독립변수가 소멸하는 라인 1₁이 항상 존재한다. 이하, 이것을 경우 1이라고 한다. 경우 2에 있어서 1₂는 홀수이다.

항 (0.51¹+1₁)을 h로 표시하면, 다음 표에 열거하는 가중치들이 계산된다.

[표]

이 표는, 가중치가 h에 따라 급격하게 떨어지는 것을 명백하게 보여준다. 예를 들어, 단지 10%까지의 정확도로 이 공정을 실시하는 것이 바람직하다면, 단지 h=4까지의 표의 값만을 고려할 필요가 있다.

마찬가지로 고려해야 하는 것으로, 양의 값을 가지는 h의 가중과 동일한 가중이 h의 음의 값을 사용한다면, 제2비디오 화상에 대한 라인의 화상 휘도값을 얻기 위하여, 제1화상의 8개의 라인만을 고려할 필요가 있다. 보다 높은 가중값 h를 무시함으로써 발생하는 오차는, sin(x)/x 함수의 푸리에 표현에 의하여 명백하게 되는 바와 같이, 단지 낮은 주파수에만 관련한다. 따라서, 가중치를 무시하는 것은, 전 화상에 대한 휘도의 변화에 실질적으로 상응한다. 그러나, 식 (1.0) 및 (2.0)에서 상기 계수 A를 고려함으로써, 이것을 부분적으로 보상할 수 있다.

이러한 고찰은, 제2비디오 화상의 라인당 화점 수를 제1비디오 화상에 대하여 증가시키는 처리에 사용할 때에도 마찬가지로 적용한다. 이 경우, 동일한 가중치를 고려하지만, h의 값은 라인 내에서의 화점 거리(h=0.5k₂-k₁)와 관련한다.

제4도는, 2배로 증가한 라인 수를 지니는 제2비디오 화상을 얻기위하여, 제1비디오 화상의 아날로그 비디오 신호, 예컨데 튜너의 출력에 존재하는 신호를, 라인에 관하여 상기한 가중치와 함께 기억하는 장치의 실시예를 도시한다. 비디오 정보는 우선 아날로그 또는 디지털 화상기억장치(10)에 기억된다. 실시예에서, 기억은, 제2비디오 화상의 화점수/라인에 의하여 실시된다. 이 경우, 라인 내에서 이러한 종류의 가중 합산이 표본화 정리에 의한 정보 내용을 변화시키지 않기 때문에, 비디오 화상을 라인의 화점에 관하여 처리하기 위한 식 (2.0)에 따른 변환을 생략할 수 있다.

제4도의 화상기억장치(10)는, 아날로그 네트워크에 의한 처리를 위하여 제1비디오 화상의 라인을 동기화시키는 역할을 한다. 그러나, 화상기억장치(10) 대신에, 동기화를 위하여 다른 지연 라인(delay line)을 설치하는 것도 좋다. 그러나, 화상기억장치(10)는 또한, 비디오 화상을 송신기로부터 수신하는 경우에도 유리하다. 왜냐하면, 비디오 화상이 텔레비젼 규격에 따라 필드(field)에서 송신되고, 그것이, 지연 라인을 동기화하는데 사용하는 경우에 비용을 증가시키기 때문이다. 다른 한편, 제1비디오 화상은 행 및 열에 있어서 화상기억장치(10)에 기억되고, 제2비디오 화상을 생성하기 위하여, 필요시, 정보를 검색할 수 있도록 한다.

제2텔레비젼 화상의 선을 처리하기 위하여 필요한 라인 정보는, 화상기억장치(10)에서 디지털어에 의해 어드레스 지정되고, 화상기억장치(10)로부터 판독된다. 이 디지털는 제어 라인(12)을 거쳐서 인가된다. 이 라인 정보는, 화상기억장치(10)의 출력부를 출발하여, 복수개의 라인(14)을 통하여, 본 방법에 따른 합산을 실시하는 가산기 회로(16)의 입력부에 동기적으로 인가된다. 또한, 자유롭게 선택가능한 오프셋 △을, 처리된 라인 정보에 가해지도록 하는 부가적인 아날로그 입력부(18)가 가산기 회로(16) 내에 설치된다. 이 오프셋 △은 옆에서 이미 상세하게 설명하였다.

이미 설명한 바와 같이, 생성되는 라인이 짝수인지 또는 홀수인지에 따라 상이한 가중치를 나타내는 식 (1.0)에 의한 합산에 따라, 제2비디오 화상의 복수개의 라인에 대하여 제1비디오 화상의 복수개의 라인을 형성할 수 있다.

제5도를 참조하여 이후에 더욱 상세히 설명하는 가산기 회로(16)는, 표를 참조하여 경우 1과 경우 2에 대하여 가중된 합산이 상호 독립적으로 판독되는 2개의 출력부(20) 및 (22)을 지니도록 설계된다. 출력부(20) 및 (22)의 신호를 전환하기 위하여 아날로그 스위치(24)를 설치한다. 실시간의 비디오 화상에 요구되는 높은 전환 주파수 때문에, 이 아날로그 스위치(24)는, 소오스-드레인 채널이 전환 가능을 넘겨받는 2개의 MOS-FET에 의하여 실현된다. 제2비디오 화상의 정보를 더 처리하기 위하여, 전환된 신호가 증폭기(26)의 입력에 도달하고, 이 증폭기의 이득 A를 입력(27)이 아날로그 전압에 의해 조절할 수 있다.

증폭기(26)로, 상업적으로 이용가능한 승산증폭기(multiplying amplifier)를 사용할 수 있다. 이것은, 위에서 논의한 계수 A를 고려하도록 작용한다. 특히, 입력부(27)를 통하여 증폭기(26)에 의해 변화될 수 있는 이득은, 제1비디오 화상에서와 같이, 제2비디오 화상에서 동일한 화상 휘도를 얻도록 이득을 약간 조절하는데 적당하다. 이것은 이미 앞에서 논의한 것으로, 화질의 개선에 공헌한다.

도시하지 않은 또 다른 실시예에서는, 상수 계수 A를 사용한다. 이 경우, 증폭기(26)는 생략되고, 가산기 회로(16) 내의 회로라는 점에서 원하는 이득 A를 고려한다.

제4도의 실시예에서는, 증폭기(26)의 출력부가 저항(28)과 다이오드(30)로 형성된 분압기에 접속되어 있다. 이 분압기에서는, 다이오드(30)가, 출력(32)과 평행하게, 다이오드(30)의 문턱 전압에 상응하는 고정 전위에 접속된다. 이 실시예에서는 실리콘 다이오드를 사용하였기 때문에, 고정 전위는 -0.7V로 설정된다. 예컨데, 게르마늄 다이오드에서는 대략 0.2V의 전위가 제공될 것이다.

다이오드(30) 및 저항(28)은, 결과적으로, 음의 신호에 대한 억제 회로로 작용한다. 이 억제회로는, 본 발명의 방법에서 부분적으로 음의 가중치에 의하여 생성될 수 있는 화점에 관하여 가산기 회로(16)에 의하여 생성되는 물리적으로 무의미한 음의 휘도가 물리적으로 의미있는 낮은 양의 휘도에 설정되는 것을 보증한다.

억제 회로의 커트-오프 거동은, 계수 A 및 오프셋 △의 선택에 의하여 결정될 뿐만 아니라, 다이오드(28)의 특성에 대하여 저항(28)을 선택함에 의해서도 선택될 수 있다.

매우 낮은 임피던스 저항(28)은, 결과적으로, 다이오드(30)에 의한 음의 신호에 대하여 거의 갑작스런 커트 오프를 가져온다. 그러나, 적당하게 높은 임피던스를 지니는 저항(28)을 선택하면, 다이오드 특성의 실질적인 지수함수적 부분을 작동점으로 조절하여, 저항(28) 및 다이오드(30)로 형성된 분압기의 출력신호를 낮은 휘도 및 음의 휘도에 점근적으로 대수적으로 0에 접근시키도록 할 수 있다. 이 실시 예에서 저항(28)의 크기 결정의 결과, 저항(28)을 낮은 임피던스로 설계한다면 커트오프될 정보조차도, 제2비디오 화상 내에서는 명확하게 보여지는 채로 유지한다. 음의 정보가 커트오프됨에도 불구하고, 정보 내용이 이 회로에 의해 실질적으로 감소되지 않는다.

이렇게 해서 생성되고, 출력(32)에 존재하는 전압 곡선은, 제2비디오 화상의 연속적인 화점의 휘도에 비례한다. 이러한 화점은, 이하 설명하는 바와 같이 표시 장치 내에 화상으로서 연속적으로 표시할 수도 있고, 다른 방법으로, 예컨데 부가적인 화상 기억장치 내에 기억시키기 위하여 사용할 수 있다. 화상 기억장치(10) 및 아날로그 스위치(24)는, 제2비디오 화상을 그 다음 처리하는 방식에 의존하여, 제4도에는 도시하지 않는 제어 장치에 의해 제어된다.

제어에 관하여 중요한 2가지 사항이 존재한다. 첫째는, 라인 1₂의 k번째 화점을 생성하기 위하여, 화점에 관하여 상호 상하로 위치하는, 복수개의 라인 1₁의 화점 k의, 아날로그 전압으로 존재하는 화점 휘도가 라인(14)에 인가되도록 화상 기억장치(10)를 제어한다는 것이다. 둘째, 출력(32)에서 요구되는 화점 강도가 짝수 라인에서 생성되는지 또는 홀수 라인에서 생성되는지에 의존하여 아날로그 스위치(24)를 전환한다.

제어는, 예컨데, 촤상 기억장치(10)로부터 화점을 연속 처리하는 경우, 라인 위치 또는 프레임 위치의 화상 표시를 위하여 텔레비젼 프레임의 래지스터 주사(raster scanning)에 대하여 실시되지만, 제2텔레비젼 프레임을 수상하기 위하여 화상 기억장치 내의 비디오 화상의 전송에는 적용할 수 없도록, 특히 간단한 방법으로 설계된다.

또한, 처리에 필요한 화점 k₁을 어드레스 지정하기 위하여 사용할 수 있는 디지털 신호가 제어 라인(12)을 통하여 공급된다. 이 실시예에서, 이러한 신호는, 사이클 카운터에 의하여 디지털적으로 생성된다. 카운터가 영으로 재설정될 때, 추가로 디지털 라인 카운터가 접속된다. 이 라인 카운터의 최저 비트가 아날로그 스위치(24)를 전환하도록 작용한다. 제어 라인(12)을 통하여 보다 높은 비트가 화상 기억장치(10)로 입력되고, 화상기억장치가, 제2비디오 화상의 화점을 생성하는데 필요한 라인 화점이 모든 휘도를 그 출력에 인가하도록 한다.

제2비디오 화상의 라인을 생성하기 위하여 화상 기억장치(10)로부터 요구되는 휘도, 즉, 제1비디오 화상의 어드레스 지정된 라인을, 제5도에 도시하는 가산기 회로(16)를 참조하여 설명한다.

제5의 좌측 상부에는 8개의 입력(34)을 도시한다. h=(0.51₂+1₂)에 의하여 주어진 라인 1₁의 라인 정보는, 제2비디오 화상을 생성할 때, 표 1에 따라, 소정의 경우 1 또는 경우 2에 의존하여, 좌에서 우로 입력(34)에 인가된다. 경우 1에서, 이러한 라인은, h=-3; -2; -1; 0; 1; 2; 3; 4의 순차적인 값으로 주어지고, 경우 2에서, h=-3.5; -2.5; -1.5; -0.5; 0.5; 1.5; 2.5; 3.5로 주어 진다.

입력(34)에서 라인 정보를 위하여 필요한 라인을 식 1₁=h-0.51₂에 의하여 간단하게 계산할 수 있다. 예를 들면, 제2비디오 화상의 라인(20)을 생성하기 위해서는, 라인 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14의 화점 휘도를 입력(34)에 인가한다. 그러나, 라인(21)의 경우, 즉 경우 2의 경우, 동일한 라인이 가산기 회로(16)에 사용된다. 분명하게, 이미 설명한 바와 같이, 아날로그 스위치(24)를 전환하기 위하여 라인 카운터의 최저 비트를 사용하는 것만 필요한 반면, 화상 기억장치로부터 판독되어야 할 제1비디오 화상의 라인에 대한 화점은, 라인 카운터의 고위 비트에 의해서만 제어된다.

또한, 1₁에 대한 음의 값도 h의 음의 값에 대한 결과로서 발생하는 것을 알 수 있다. 이 실시예에서, 화상 기억장치는, 이러한 라인의 화점 정보가 각각의 텔레비젼 규격에서의 흑 레벨과 같아지도록 설계된다. 따라서, 흑 경계가 가상적으로 제1비디오 화상에 추가된다. 제1비디오 화상에 의한 텔레비젼 화상에서의 라인수 m₁의 최대수 보다도 더 큰 라인수 1₁로서 순수하게 수학적인 방법으로 얻어지는 비디오 화상의 라인 1₁도 또한, 마찬가지 방법으로 처리된다.

이 실시예의 경우, 제2비디오 화상의 라인을 생성하는 처리에는, 단지 제1비디오 화상의 8라인만을 사용한다. 이미 설명한 바와 같이, 이러한 제한의 결과, h와 함께 급격하게 떨어지는 가중치를 원인으로, 단지 작게 허용되는 오차밖에 발생하지 않는다. 그러나, 보다 엄격한 요구가 있는 경우, 이 실시예에서 사용되는 것과 동일한 원리를, 부가적인 저항에 의한 이하 설명에서, 가산기 회로를 고려할 필요가 있는, 보다 많은 라인의 경우에 사용하는 것도 좋다.

제5도로부터, 가산기 회로(16)는 실질적으로 2개의 부분, 즉 출력(20)에서 출력신호를 생성하기 위한 1개의 부분과, 출력(22)에서 출력신호를 생성하기 위한 다른 1개의 부분으로 형성되는 것을 알 수 있을 것이다.

각 부분의 핵심은, 각각 가산증폭기(operational amplifier)로서 구성되고, 각각 저항(40) 및 (42)를 통하여 피드백을 받는 연산증폭기(36) 및 (38)이다. 연산증폭기(36) 및 (38)의 반전 입력(inverting input)은, 입력전압의 가중 합산을 위하여 저항을 통하여 입력(34)과 접속될 뿐만 아니라, 각 경우에, 다른 저항(44) 및 (46)을 각각 거쳐서, 가산증폭기로 설계된 다른 연산증폭기(48) 및 (50)의 출력에도 각각 접속된다. 여기에서도 또한, 연산증폭기(48) 및 (50)를 가산증폭기로 구성하기 위하여, 음의 피드백 저항(52) 및 (54)이 설치된다.

연산증폭기(48) 및 (50)은 입력신호를 반전하고, 처리에 있어서 sin(x)/x 함수로 인한 음의 값으로 발생하는 음의 가중치를 고려한다. 식 (1.0)의 합산에 따라 음의 가중치에 의하여 승산되어져 야 하는 라인 정보는, 반대의 수학 부호와 함께, 우선 연산증폭기(52) 및 (54)를 통하여 더해진 후, 연산증폭기(36) 및 (38)을 통하여 출력 합산에 더해진다.

이 실시예에서, 모든 저항(40, 42, 44, 46, 52, 54)은 1kΩ의 값을 지니고, 입력 라인(34)과, 연산증폭기(36, 38, ,78, 50)의 반전 입력 사이에 위치하는 값의 저항값이, 화상 기억장치(10)로부터 판독되는 라인에 관하여, 각각의 입력(34)에 존재하는 전압을 가중하는데 효과적인 각각의 h값에 대해 표에서 주어지는 절대 가중량에 의하여 1kΩ을 분할한 것으로 계산되도록 한다. 표를 참조하면, 경우 1은, 가산회로의 상측 부분에 적용되고, 경우 2는, 제5도의 가산회로의 하측 부분에 적용된다.

또한, 저항(60) 및 (62)은 연산증폭기(36) 및 (38)의 반전입력에 설치된다. 앞에서 논의한 오프셋이 이것의 저항(60) 및 (62)에 의해 전압으로서 고려된다. 또한, 가산증폭기와 양의 입력 접속에 의해 양의 출력 전압을 생성하기 위하여, 다른 반전증폭기(inverting amplifier; 64, 66)가, 연산증폭기(36) 및 (38)의 출력과, 가산기 회로(16)의 출력(20) 및 (22)와의 사이에 각각 접속된다. 다른 처리를 위하여 음의 전압이 필요하면, 이것은 출력(68) 및 (70)에 접속될 수 있다.

가산기 회로(16) 전체는, 이 실시 예에서, 식 (1.0)에 따라 계수 A=1에서의 합산을 위하여 설계된다. 이 계수는, 제4도를 참조하여 논의한 바와 같이 증폭기(26)를 통하여 다음으로 고려되기 때문이다. 당업자에게 공지된 방법에 있어서, 예컨데 음의 피드백 저항(40) 및 (42)을 변경함으로써 1 이외의 이득으로 회로를 설계하는 경우, A를 상수로 선택한다면, 부가적인 증폭기(26)를 생략할 수 있다.

제4도 및 제5도에 관하여 기재하는 실시예는, 예를 통하여, 독점적으로 제1비디오 화상의 라인 수에 관한 제2비디오 화상의 라인 수의 증가와 관련하여 기재한다. 라인당 화점량의 증가는 기술되지 않고 라인 정보는 아날로그 형태로 존재하고, 모든 라인의 화점은 이미 변환되고, 화상기억장치(10)에 기억을 위하여 증가한 클록 속도에서 기억되기 때문에, 이것은 불필요하다.

다른 용도에서, 예컨데, 화상 정보가 비디오 CD로부터 얻어지는 경우, 화점 휘도는, 제1비디오 화상의 비디오 규격에 의하여 주어지는 라인당 화점 수에 대한 디지털 값으로 존재하고, 그 결과, 보간에 의한 라인 내의 화점의 증가는 마찬가지로 의미가 있다. 그런 다음, 제1비디오 화상을 화상기억장치(10)에 기억시킬 수 있고, 라인을 처리하기 위하여, 라인의 화점을 처리하기 위한 부가적인 가산기 회로(16)를 설치할 수 있다.

이러한 형태의 회로를 제6도에 도시한다. 이 회로는, 라인의 화점으로부터 출력 라인에 더 많은 화점을 발생시킨다. 제6도에 따른 실시예는, 표에 표시된 가중치들이 다시 사용될 수 있도록, 화점의 수를 2배로 증가시키도록 설계되어 있다.

제6도에 도시하는 실시예에서, 라인 정보는, 디지털 형태로 입력(72)에 존재하고, 화상기억장치 또는 화상 플레이트 또는 가능하며 개개의 버퍼로부터 클럭(2)이라고 하는 펄스에 의해 순차적으로 검색된다. 그런 다음, 디지털 정보는, 마찬가지로 클럭(2)에 의하여 제어되는 다단 지연회로(74)로 입력된다. 처리되어야 할 라인 내 개개의 연속 화점에 대한 각각의 휘도는, 제5도에 도시하는 가산기 회로(16)의 입력(34)으로 공급되는 아날로그 전압값으로서, 지연회로(74)의 개별적인 단계의 출력에 병렬로 존재한다.

지연 회로(74)는, 개개의 단계에 대한 디지털 출력이 디지털-아날로그 변환기를 거쳐 변환되는 시프트 레지스터가 될 수 있다. 그러나, 실시예에 있어서, 입력(72)에 존재하는 디지털 신호를 최초로 아날로그 신호로 변화하고, 당업자에게 공지된 방법으로, 버킷 브리게이드(bucket brigade)에 의해, 컨데서의 전하를 역전시킴으로써 지연을 실시하는데 있어서, 디지털/아날로그 변환기의 수량을 감소시킨다. 연속하는 화점 사이의 시간 간격은 밀리초 범위이고, 그 결과, 가능한 컨덴서의 방전은 무시할 수 있을 정도이다. 그러나, 보다 느린 화상 전송의 경우, 예컨데 기상 위성에 의한 수상의 경우, 본 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서, 시프트 레지스터를 통하여 작동하는 상기 지연 회로(74)를 생략할 수 있다.

가산기 회로(16)는 8개의 입력 라인용으로 설계되어, 지연 회로(74)를 위해서 마찬가지로 8개의 단말을 설치할 필요가 있도록 한다. 또한, 제5도의 회로에 의하여 가능한 것 보다도 큰 정학도의 가중 합산에 의해, 지연 회로(74)의 단수 및 회로(16) 내의 합산 저항 수가 증가한다.

각 라인에 앞서서, 지연 회로(74)가 재설정된다. 즉, 버킷 브리게이드 회로 내에서 일정한 방식으로 컨덴서가 방전되고, 디지털 값 0이, 제어 유니트에 의해 8개의 클럭신호의 제1비디오 화상의 입력 라인의 종단에서 입력(72)에 인가된다. 따라서, 라인에 관하여 상기한 것과 동일한 방법으로 흑색 화상 경계가 생성된다.

홀수 및 짝수의 화점에 대한 화상 휘도는, 여기에서도 또한 아날로그 스위치(24)에 의해 제어된다. 이 전환은, 제6도에서 클럭(1)이라고 하는 펄스에 의해 이루어진다. 이러한 클럭은 2진 분할기(78)에 의하여 반으로 분할되고 클럭(2)이 얻어진다. 따라서, 클럭(1)의 2 사이클 사이, 제1비디오 화상에서 동일한 화점의 휘도가 가산기 회로(16)에 존재하지만, 제2비디오 화상의 홀수 또는 짝수의 화점이 클럭(1)에 의해 전환된다. 이 라인에 관하여 이미 논의한 바와 같이, 동일한 입력 정보가 홀수 및 짝수의 출력값을 위하여 필요하기 때문에, 이것은, 제6도의 가산기 회로에 의하여 달성될 수 있다.

본질적으로 아날로그 회로를 참조하여 설명한 상기 실시예는, 매우 신속하게 동작한다고 하는 이점을 갖는다. 그러나, 화상 내용에 의존하여, 예컨데, 우선 제2화상을 처리하고, 그 다음 계수 A를 결정하는 것, 또는, 적용되어야 할 계수 A를 얻기 위해서, 가산기 회로에서 처리되기 전에 화상기억장치(10) 내의 화상 정보를 예컨데 프로세서에 의해 처리하는 것에 있어서, 회로에 부가적인 비용을 지출하는 것에 의해서만 가능하다.

제7도에 따른 또다른 실시예에서는, 본 방법에 의해, 가중 합산을 위하여 비디오 프로세서(80)를 사용한다. 이미 논의한 제1도 내지 제3도에 도시하는 화상을 제7도에 도시하는 것과 동일한 실시예에 의하여 생성된다.

제 7 도에 따른 장치에서, 가중치는, 제1 및 제2비디오 화상 포맷에 의존하여, 표의 값으로 계산되고, RAM(82)에 기억된다. 가중치에 의한 화점 휘도 값의 승산 및 가산은, 비디오 프로세서(80)에 의해 디지털적으로 실시된다. 가중치의 합산과 계산은, 식 (1.0)과 (2.0)에 따라서, ROM(84)에 포함된 프로그램에 의하여 제어된다. 제1비디오 화상의 화점 휘도가 비디오 프로세서에 의해 직접 메모리 액세스(DMA)를 통하여 제1화상기억장치(10)로부터 판독되고, 식 (1.0) 또는 (2.0)에 의한 계산 결과가 제2화상기억장치(86)에 기억된다. 제2화상기억장치(86)는 직접 판독될 수 있고, 그곳에 기억된 제2비디오 화상을 예를 들면 표시장치에 의하여 화면 상의 화상으로 볼 수 있다.

도시하지 않은 다른 실시예에서는, 속도를 증가시키기 위하여, 1개의 비디오 프로세서 대신에 복수개의 프로세서를 다른 기억 영역에서 작동시킨다. 이러한 목적을 위하여 요구되는 제7도 회로의 변형은 병렬 컴퓨터 분야의 당업자에게 공지이다.

이미 상기한 바와 같이, 원칙적으로, 사인 함수의 독립변수에 있어서 계수 m₁/m₂및 n₁/n₂를 적절하게 선택함으로써, 고려되어야 할 가중치, 나아가서, 본 방법을 구현하기 위한 장치에 대한 지출 비용이 감소한다. 표시 화면 상에서 각 화점을 연속적으로 제어할 수 있는 표시 장치에 의해 제2비디오 화상을 상으로 만들면, 계수 m₂및 n₂를 자유롭게 선택할 수 있다.

제8도는, 이러한 표시장치(90)를 도시한다. 튜너에 의해 발생하는 R, G, B 신호를 프레임 단위에서 기억하기 위한 화상 기억장치(92)가 설치된다. 비디오 프로세서에 의한 화상 기억장치 내에서의 처리에 따라 제1비디오 화상이 제2비디오 화상으로 변환된다. 제어 장치(94)가 영상의 기록 및 판독을 제어한다. 또한, 화상 기억장치(9) 내의 색 신호를 표시 장치 (90) 내에서 사용되는 색에 적용하기 위한 매트릭스 회로(96)가 설치된다.

표시 장치는, 상이한 색상의 3개의 광원(98)을 사용하여, 화점의 휘도 및 색을 생성한다. 이 실시예에서, 이러한 광원(98)은, 그 휘도가 변조기(100)에 의하여 제어되는 레이저이다. 이러한 방식으로 변조되는 광속은, 미러(102)에 의하여 결속되고, 이 실시예에서는 회전다면경(106) 및 스위블경(108)에 의해 형성되는 기계적 스캐너(104)로 향한다. 그런 다음, 제2비디오 화상은 화면(110) 상에 표시된다.

기계적인 스캐너(104)는, 화면(110) 상의 각 위치를 연속적으로 제어할 수 있다. 따라서, 이러한 표시 장치에 있어서 제2비디오 화상의 라인당 화점 및 라인수를 자유롭게 선택할 수 있고, 본 발명의 방법에 있어서 가중치를 바람직한 방법으로 항상 선택할 수 있도록 한다. 제어 장치(94)에 의해 마찬가지로 감시되는 스캐너 제어(112)에 의해 각각의 규격에 상이한 기계적 스캐너의 제어가 이루어진다.

이 실시예는, 본 발명의 보간 방법 및 그것을 위한 장치에 의해 비디오 화상에 고화상을 달성하는 방법을 도시한다. 이 실시예는 또한, 아날로그 회로 또는 복수개의 비디오 프로세서에 의하여, 이러한 목적을 위하여 요구되는 화상 처리를 실시간으로 실행하는 것이 현재 가능하다는 것을 입증한다. 앞으로 기대되는 집적회로의 전환 속도 증가를 바탕으로, 가변 진폭 A, 가변 차감 △ 또는 복잡한 커트 오프 특성을 사용해서도, 실시간 용도를 위하여 회로가 더욱 단순하게 되는 것을 기대할 수 있다.

Claims (5)

1. m₁개의 라인 각각에 n₁개의 화점을 지니고, 그 1₁번째 라인의 k₁번째 화점이, 시간 t에 의존하여, 휘도 I₁(t, k₁, l₁)을 지니는 제1비디오 화상을 처리하여, m₂개의 라인 각각에 n₂개의 화점을 지니는 제2비디오 화상을 생성하는 방법으로, m₁＜m₂이고, n₁＜n₂이며, 휘도는 이산화값으로 존재하는 방법 에 있어서, 제2비디오 화상의 1₂번째 라인의 k₂번째 화점에 대한 각각의 휘도 I₂(t, k₂, l₂)를 제1비디오 화상의 화점 휘도 I₁(t, k₁, l₁)으로부터 보간하고, 아래 식에 의해 휘도 I₂를 얻으며,

   

   여기에서, 값 J는, l₂번째 라인의 k₂번째 화점에 관하여, 표본화 정리에 의해 주어지는 신호 파형의 이산화 값을 표시하고, 화점의 보간은 동일한 표본화 정리에 따라 실시되며, 화점 및 라인에 대한 보간이 아래 식에 따라 자유롭게 선택가능한 양의 진폭값으로서 A를 사용하여 실시되며,

   

   제1비디오 화상의 화점에 대한 휘도 I₁은 소정의 라인양을 넘어 가중되도록 부가되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 선택하는 진폭 A의 값이 1인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 제1비디오 화상에 있는 것과 동일한 적분 휘도가 제2비디오 화상에 있어서 달성되도록 진폭 A를 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, m₁개의 라인 및 라인당 n₁개의 화점을 지니는 제1비디오 화상을, n₀개의 화점 및 라인당 m₀개의 화점을 지니는 원래의 비디오 화상으로부터 생성하고 (다만, n₁＞n₀, m₁＞m₀), 원래의 비디오 화상에 비교되는 제1비디오 화상의 부가적인 화점이 원래의 비디오 화상을 경계로 해서 둘러싸고, 그 경계에 있어서 화점의 휘도를 흑 레벨과 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 방법 .
5. 제1항에 있어서, 오프셋 △은 이산화된 신호 파형 J에 있어서 음의 휘도를 적어도 부분적으로 보상하기 위하여 도입되고, 그것은 각각의 비디오 화상에 대하여 음의 파형 J에 대한 최대값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.

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