KR100327202B1 - 메모리를효율적으로사용하는영상기기와방법 - Google Patents

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Abstract

메모리를 효율적으로 사용하는 영상 기기와 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 기기는 비디오 디코더, 비디오 디코더에서 비디오 복호화를 수행하기 위해 필요한 비디오 데이터를 기입 및 독출하는 메모리 및 영상 포맷에 대응하여 비디오 데이터의 해상도를 조절하여 메모리에 기입하고 메모리로부터 독출되는 비디오 데이터의 해상도를 원래의 해상도로 복원하는 해상도 제어기를 포함하고, 이 해상도 제어기는 데시메션과 보간을 이용하여 비디오 복호화를 위한 메모리의 크기를 줄이면서도 화질 저하를 최소화하고, 코스트를 절감시키고, 효율적으로 메모리를 사용할 수 있게 한다.

Description

메모리를 효율적으로 사용하는 영상 기기와 방법{Image device and method using memory efficiently}
본 발명은 영상 기기 분야에 관한 것으로, 특히 MPEG-2 MP @ HL을 지원하는 비디오 디코더를 위한 메모리를 효율적으로 사용하는 영상 기기와 그 방법에 관한 것이다.
최근 미국에서는 지상파를 이용한 HD(High Definition)급 디지털 방송 서비스를 앞두고 수신기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이 디지털 방송에는 영상의 압축 및 복원 방식으로서 MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준을 사용하고 있다. MPEG-2 비디오의 픽쳐 타입은 인트라(intra:I) 픽쳐, 프리딕티드(predicted:P) 픽쳐, 양방향 프리딕티드(bidirectionally predicted:B) 픽쳐의 세 가지가 있다. 즉, MPEG-2 픽쳐 구조는 현재 픽쳐만의 정보를 가지고 영상 정보의 공간적 잉여(redundancy) 정보를 줄이는 I 픽쳐, 전방 예측을 통해 픽쳐간의 상관 관계를 줄이기 위하여 시간적으로 앞서는 이전의 I 또는 P 픽쳐로부터 검출된 움직임 벡터와 차성분을 압축부호화하는 P 픽쳐 및 양방향 예측을 통해 픽쳐간의 상관 관계를 줄이기 위해 이전의 I 또는 P 픽쳐들과 이후의 I 또는 P 픽쳐들로부터 검출된 움직임 벡터와 차성분을 압축부호화하는 B 픽쳐로 되어 있다.
HD급 영상을 복원하기 위해 128 Mbit의 외부 메모리를 사용하는 종래의 디지털 수신기의 구조는 도 1에 도시되어 있으며, 비디오 디코더(110)는 수신되는 비디오 기본 스트림을 복호화하여 복호화된 비디오 데이터를 인가하고, 메모리(120)는 128 Mbit의 크기를 가지며, 비디오 복호화를 위해 필요한 비디오 데이터를 기입 및 독출한다.
여기서, 픽쳐 타입에 따라 움직임 보상을 이용하여 비디오 데이터를 복호화하는 MPEG-2 비디오 복호화에서는 통상 3 프레임분의 메모리가 필요하다. 즉, HD급의 최고 화질을 공급하는 1920(H)1080(V) 영상을 복호화하기 위해서 필요한 메모리(120)의 크기는 수학식 1과 같이 주어진다.
1920(H)×1080(V)×8 bit/pixel× 3 frame×1.5 = 74.65 Mbit
여기서, 영상은 휘도신호와 색신호로 이루어지며, 영상의 각 화소는 일 예로서 YUV(Y:luminance, U,V:chrominance)로 이루어져 있다고 하면, 평균적으로 한 화소당 Y는 8비트, U,V는 각각 2비트를 차지하기 때문에 수학식 1에 나타나 있는 바와 같이 1.5를 곱해야 한다.
종래의 디지털 수신기는 가장 크기가 큰 HD급의 1920(H)×1080(V) 영상의 3 프레임분을 모두 저장하여 처리하기 위하여 74.65 Mbit의 메모리가 필요하다. 그러나, 메모리의 크기가 16 Mbit, 64 Mbit, 128 Mbit와 같이 2의 제곱수의 크기만 존재하므로, 복호화를 위한 메모리로서 64 Mbit 크기의 메모리를 사용하지 못하고 128 Mbit 메모리를 사용하여야 하므로 가격이 상승되고, 쓸모없이 낭비되는 메모리 공간이 많아져 메모리 사용이 비효율적인 문제점이 있었다.
상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 화질 열화를 최소화하면서 메모리를 효율적으로 사용하는 영상 기기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 화질 열화를 최소화하면서 비디오 복호화를 위한 메모리를 효율적으로 사용하는 디지털 수신기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 화질 열화를 최소화하면서 비디오 복호화를 위한 메모리를 효율적으로 사용하기 위한 신호 처리 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 영상 기기의 메모리는 비디오 디코더에서 비디오 복호화를 수행하기 위해 필요한 비디오 데이터를 기입 및 독출하고, 해상도 제어기는 영상 포맷에 대응하여 비디오 데이터의 해상도를 조절하여 메모리에 기입하고, 메모리로부터 독출되는 비디오 데이터의 해상도를 원래의 해상도로 복원하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 디지털 수신기의 비디오 디코더는 수신되는 비디오 스트림을 복호화해서 복호화된 비디오 데이터를 인가하고, 메모리는 비디오 디코더에서 복호화를 위해 필요한 비디오 데이터를 기입 및 독출하고, 데시메터는 영상 포맷에 대응하여 비디오 디코더에서 처리된 비디오 데이터를 데시메션하여 데시메션된 비디오 데이터를 메모리에 기입하고, 보간기는 메모리로부터 독출되는 데시메션된 비디오 데이터를 보간하여 비디오 디코더에 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 방법은 비디오 복호화를 위해 필요한 데이터를 기입 및 독출하는 메모리가 사용되는 영상 기기에 사용되는 신호 처리 방법에 있어서, 수신되는 비디오 스트림을 복호화해서 복호화된 비디오 데이터를 발생하는 단계 및 영상 포맷에 대응하여 비디오 데이터의 해상도를 조절하여 메모리에 기입하고, 메모리로부터 독출되는 비디오 데이터의 해상도를 원래의 해상도로 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 비디오 디코더와 이를 위한 메모리가 구비된 디지털 수신기의 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 디지털 수신기의 일 실시예에 따른 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 데시메터 및 보간기의 동작을 설명하기 위한 일 예이다.
도 4는 도 2에 도시된 데시메터 및 보간기의 동작을 설명하기 위한 다른 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 메모리를 효율적으로 사용하는 영상 기기와 방법의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
영상 기기 중 가장 대표적인 기기로서 디지털 텔레비젼(이하 DTV라고 함) 수신기는 디스플레이되는 영상의 크기가 일정하게 정해져 있지 않다. 특히, 고선명텔레비젼(HDTV)의 경우는 디스플레이되는 영상 크기의 변화폭이 훨씬 크다.
즉, DTV 방송은 MPEG-2 MP @ HL을 바탕으로 하고 있으며, 여러 가지의 영상 포맷이 가능하게 되어 있으나 아래와 같은 영상 포맷이 주류를 이룰 것이라고 본다.
-1920(H)×1080(V)×60i
-1920(H)×1080(V)×30p
-1280(H)×720(V)×60p
- 720(H)×480(V)×60p
- 720(H)×480(V)×60i
- 640(H)×480(V)×60p
- 640(H)×480(V)×60i
여기서, H,V는 각각 영상의 수평 및 수직 화소수를 의미하며, 60i,60p,30p는 각각 60 프레임/초 인터레이스(interlace), 60 프레임/초 프로그래시브(progressive), 30 프레임/초 프로그래시브를 의미한다.
본 발명이 적용되는 디지털 수신기의 블록도인 도 2에 있어서, 디지털 수신기는 비디오 디코더(210), 데시메터 및 보간기(220) 및 메모리(230)로 되어 있다.
즉, 입력되는 영상이 가장 큰 메모리 크기를 필요로 하는 1920(H)×1080(V) 영상일 경우, 비디오 디코더(210)는 입력되는 1920(H)×1080(V) 영상의 전 화소에 대해서 처리하되, 처리된 비디오 데이터를 메모리(230)에 저장할 때는 데시메터 및 보간기(220)에 의해 처리된 비디오 데이터를 수평방향으로 1/2로 데시메션하여 메모리(230)에 저장한다. 이 경우 필요한 메모리(230)의 크기는 74.65 Mbit / 2 = 37.28 Mbit가 되므로 64 Mbit로 충분하게 구성할 수 있으며, 메모리(230)는 일 예로서 DRAM(Dynamic Random Acess Memory)으로 구성된다.
물론, 비디오 복호화를 위해 메모리(230)에 저장된 비디오 데이터를 독출할 때는 데시메터 및 보간기(220)에 의해 독출된 비디오 데이터를 수평방향으로 2배로 보간한 후에 비디오 디코더(210)에 인가한다. 이 데시메터 및 보간기(220)는 해상도 제어기라고 지칭될 수 있다.
따라서, 기입 모드일 때는 1920(H)×1080(V) 입력 영상을 1/2로 데시메션해서 960(H)×1080(V) 영상의 크기로 데시메션된 데이터를 메모리(230)에 기입하고, 독출 모드일 때는 메모리(230)에 기입된 데시메션된 데이터를 2배로 보간하여 1920(H)×1080(V)로 복원하는 과정은 도 3에 도시되어 있다.
그런데, 입력 영상이 1920(H)×1080(V)보다 작은 1280(H)×720(V)의 영상인 경우에는 소요되는 메모리 크기를 계산해보면 33.18Mbit이므로, 이때는 데시메터 및 보간기(220)를 거치지 않고 그대로 비디오 디코더(210)에서 처리된 비디오 데이터를 데시메션없이 메모리(230)에 기입하고, 비디오 복호화를 위해 메모리(230)로부터 독출되는 비디오 데이터를 보간없이 비디오 디코더(210)에 인가한다.
한편, 디스플레이 기기(display device)는 통상적으로 미리 정해진 해상도를 갖는 영상으로 디스플레이하도록 되어 있다. 향후 디스플레이 기기도 HD급으로 처리된 영상을 그대로 지원할 수 있는 해상도를 갖게 되겠지만 디스플레이 기기의 가격이 상당히 높아지는 관계로 상용화되기에는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다.
따라서, 입력 영상의 크기가 1920(H)×1080(V)이라면 이 입력 영상을 수평으로 1/2로 데시메션된 데이터가 현재의 디스플레이 기기에 인가될 수 있다.
향후 디스플레이 기기의 유효 해상도가 점점 증가해서 일 예로서 1440샘플까지 디스플레이할 수 있을 경우에는 수평방향 1920개의 화소를 데시메터 및 보간기(220)에서 3/4로 데시메션하여 1440×1080의 크기로 메모리(230)에 저장한다. 이때, 필요한 메모리(230)의 크기는 1440×1080×8×3×1,5 = 55.98Mbit이므로 64Mbit 메모리로도 충분하게 된다.
물론 메모리(230)에 저장된 데이터를 다시 독출할 때는 데시메터 및 보간기(220)에 의해 4/3배로 보간한 후에 비디오 디코더(210)에 인가한다. 디스플레이 기기에 인가되는 데이터는 3/4로 데시메션된 데이터가 된다.
따라서, 기입 모드일 때는 1920(H)×1080(V) 입력 영상을 3/4로 데시메션해서 1440(H)×1080(V) 영상의 크기의 데시멘션된 데이터를 메모리(230)에 기입하고, 독출 모드일 때는 메모리(230)에 저장된 데시메션된 데이터를 4/3 배로 보간하여 1920(H)×1080(V) 영상으로 복원하는 과정은 도 4에 도시되어 있다.
본 발명의 실시예에서는 화질의 최소화를 위해 64Mbit 크기의 메모리를 사용하고 있으나 더 적은 용량의 메모리를 사용할 수도 있으며, 비디오 복호화와 같은 신호처리를 위해 외부의 메모리를 사용하는 기기에는 모두 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실제의 디스플레이 기기에서 표현할 수 없는 정도의 해상도를 갖는 영상을 복원하기 위해 128Mbit나 되는 메모리를 사용하므로서 비효율적인 메모리 사용과 코스트가 상승하는 것을 본 발명에서는 데시메션과 보간을 이용하여 비디오 복호화를 위한 메모리의 크기를 64 Mbit로 줄이면서도 화질 저하를 최소화하고, 코스트를 낮추고, 효율적으로 메모리를 사용하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 비디오 디코더를 포함하는 영상 기기에 있어서:
    상기 비디오 디코더에서 비디오 복호화를 수행하기 위해 필요한 비디오 데이터를 기입 및 독출하는 메모리; 및
    상기 메모리의 크기에 따라 상기 비디오 데이터의 해상도를 조절하여 상기 메모리에 기입하고, 상기 메모리로부터 독출되는 비디오 데이터의 해상도를 원래의 해상도로 복원하는 해상도 제어기를 포함하는 영상 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 해상도 제어기는
    영상 포맷에 대응하여 상기 비디오 디코더에서 처리된 비디오 데이터를 데시메션하여 데시메션된 비디오 데이터를 상기 메모리에 기입하는 데시메터; 및
    상기 메모리로부터 독출되는 데시메션된 비디오 데이터를 보간하여 상기 비디오 디코더에 인가하는 보간기를 포함하는 영상 기기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 영상 포맷은 MP @ HL(Main Profile at High Level)의해상도를 갖는 영상인 것을 특징으로 하는 영상 기기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 해상도 제어기는 디스플레이 기기의 해상도를 더 고려하여 상기 비디오 데이터의 해상도를 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 기기.
  5. 수신되는 비디오 스트림을 복호화해서 복호화된 비디오 데이터를 인가하는 비디오 디코더;
    상기 비디오 디코더에서 복호화를 위해 필요한 비디오 데이터를 기입 및 독출하는 메모리; 및
    상기 메모리의 크기에 따라 상기 비디오 디코더에서 처리된 비디오 데이터를 데시메션하여 데시메션된 비디오 데이터를 상기 메모리에 기입하고, 상기 메모리로부터 독출되는 데시메션된 비디오 데이터를 보간하여 상기 비디오 디코더에 인가하는 데시메터 및 보간기를 포함하는 디지털 수신기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 영상 포맷은 MP @ HL의 해상도를 갖는 영상이며, 상기 메모리는 64 Mbit의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 수신기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 데시메터 및 보간기는 디스플레이 기기의 해상도를 더 고려하여 상기 비디오 데이터를 소정의 비로 데시메션하고, 상기 소정의 비의 역수로 상기 데시메션된 비디오 데이터를 보간하여 해상도를 조절하는 것을 특징으로하는 디지털 수신기.
  8. 비디오 복호화를 위해 필요한 데이터를 기입 및 독출하는 메모리가 사용되는 영상 기기에 사용되는 신호 처리 방법에 있어서:
    (a) 수신되는 비디오 스트림을 복호화해서 복호화된 비디오 데이터를 발생하는 단계; 및
    (b) 상기 메모리의 크기에 따라 상기 비디오 데이터의 해상도를 조절하여 상기 메모리에 기입하고, 상기 메모리로부터 독출되는 비디오 데이터의 해상도를 원래의 해상도로 복원하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 (b)단계에서는 영상 포맷에 대응하여 기입 모드일 때는 상기 비디오 데이터를 데시메션하여 데시메션된 비디오 데이터를 상기 메모리에 기입하고, 독출 모드일 때는 상기 메모리로부터 데시메션된 비디오 데이터를 독출하여 보간하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 영상 포맷은 MP @ HL의 해상도를 영상인 것을 특징으로 하는 방법.
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