KR100367727B1 - 웨이브릿 변환을 이용하여 고선명도 이미지를 저선명도 이미지로 전환하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고선명도 화상 또는 데이터를 보다 낮은 선명도 이미지로 전환하도록 하는 시스템에 관한 것이다. 바람직한 실시예들에서는 보다 효과적인 신호 전환을 가능하게 하는 소정의 신호 전환 알고리즘을 사용하고 보다 강력하고 정확한 출력을 발생하기 위해 전송/코딩 또는 수신/디코딩 수행시에 모두 그 신호 전환 알고리즘을 사용한다. 이러한 신호 전환 알고리즘이 통상적인 시스템에 적용되어 기능을 향상하는데 적용되거나, 그 신호 전환 알고리즘이 데이터의 코딩, 디코딩 및 데시메이션 동작에 적용되는 곳에 완전한 전송 및 수신 시스템을 설계할 수 있다.

Description

웨이브릿 변환을 이용하여 고선명도 이미지를 저선명도 이미지로 전환하는 방법 및 장치{Methods and arrangements for converting a high definition image to a lower definition image using wavelet transforms}
본 발명은 멀티미디어 영상 및 디지털 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고선명 화상 또는 이미지를 보다 낮은 선명도의 이미지로 전환하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
많은 서로 다른 영상 및/또는 비디오 샘플링 기술들이, 예를들어, 정지화상 및 동화상, 비디오 및 오디오와 같은 다른 관련된 데이터 신호들과 같은 신호 및/또는 멀티미디어 이미지들의 코딩, 전송 및 재생에 이용된다. 이러한 기술들은 멀티미디어 정보가 현재 사용중인 공지의 하드웨어에 의해 적절하게 부호화되고, 전송되고, 재생될 수 있게 한다. 이러한 기술의 예들은 선행 기술상에서 잘 알려져있고, 많은 기술들이 ITU-T 권고 H.262 ISO/IEC 13818-2:1995, 정보 기술(1995. 3. 31이래의 동화상과 관련 오디오 정보의 포괄적 부호화:비디오)에 대한 개정판에 기술되어 있다.
1994년 11월 4일, ISO(International Organization for Standards) MPEG(Motion Picture Experts Group)은 엠펙2(MPEG-2)로 알려진 오디오/비디오 디지털 압축에 대한 표준안을 채택했다. 이 표준안은 전세계적으로 일관된 디지털 신호 샘플링, 코딩, 전송 및 수신을 인정하며 본 기술분야에서 잘 알려져있다.
'저해상도 HDTV 수신기'라는 제목으로 1993년 11월 16일에 Ng에게 특허 허여된 미국 특허 번호 5,262,854는 압축된 HDTV 디지털 비디오 신호 데이터를 보다 낮은 해상도 NTSC 이미지로 제공하기 위해 추출(이하 데시메이션-decimation)하는 수신기를 보인다. 이 시스템은 고선명 신호가 고선명 수신기보다 현재 더 일반적으로 사용되고 있는 보다 낮은 선명도의 수신기에서 이용될 수 있게 한다.
마찬가지로, 많은 다른 종류의 비디오 샘플링 기술과 디지털 성분 비디오 포맷들이 엠펙 비디오 코딩에 일반적으로 사용되고 있다. 예를 들어 보면, 전송된 디지털 비디오 컬러 신호에서 휘도와 색 성분 사이의 상대적 관계를 4:4:4로 규정한 고화질 비디오 포맷이 있다. 4:2:2 및 4:2:0과 같은 보다 낮은 선명도의 비디오 샘플링 포맷에서는 디지털 신호의 휘도 샘플당 색 성분이 적게 들어 있다. 이들 세가지 샘플링 기술 모두 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 보다 높은 선명도 샘플링 기술은 보다 많은 정보를 포함하며 그에따라 보다 높은 해상도의 이미지를 공급한다.
샘플링 기술에 관계없이, 부호화된 이미지를 효과적으로 재생하기 위해 모니터나 평면 패널 디스플레이같은 적절한 디스플레이 장치들이 요구된다. 고해상도 시스템 및 장치들의 현재의 발전에도 불구하고, 보다 높은 해상도 이미지를 재생하고 디스플레이할 수 있는 디스플레이는 매우 고가일 것이다. 예를들어, 고선명 텔레비전(HDTV) 장치는 수 천 달러의 비용이 들 수 있다. 많은 소비자들에게, HDTV의 비용은, 수 백 달러보다 적은 비용이 나가는 NTSC 호환 장치와 같은 표준 선명도 텔레비젼의 비용과 비교하여, 엄두도 안날만큼 비싸게 보일것이다.
비디오 신호 방송자들 및 제작자들에게도 비슷한 비용 문제가 존재한다. 보다 높은 해상도 이미지를 발생하는 것은 예술 영상 기록 및 발생 시스템의 수준을 필요로 하고, 소비자에게 공급될 정보(데이터)가 증가하는 것을 제어하기 위해 전송 채널내에서 공급되는 부가적인 채널을 종종 필요로 한다.
방송자들과 소비자들 역시 많지 않은 소비자들만이 고해상도 디스플레이 장치를 가지고 있는 시대일거라는 생각을 보이고 있다. 이것은 특히 HDTV를 표준으로서 병합할 차세대 영상기술로서 넘어가는 과도기라는 생각이다.
따라서, 더 낮은 선명도 텔레비젼 및 이미지 장치를 가진 나머지 소비자들에게 보다 높은 선명도 이미지 데이터를 받아서 이 데이터를 더 낮은 해상도 디스플레이상에 디스플레이될 수 있는 더 낮은 선명도 이미지 데이터로 바꿔주는 것을 가능하게 하는 방법 및 장치가 필요하다.
HDTV 디지털 비디오 신호 디코더 역시 당해 기술분야에서 잘 알려져 있다. 통상의 엠펙 호환 디코더에는, 일반적으로 전에 이산 코사인 변환(DCT) 프로세스를사용하여 부호화된 비디오 관련 데이터를 복호화하는데 사용되는 역이산 코사인 변환(IDCT) 프로세스가 있다.
통상의 인코더나 디코더에 의해 부호화(인코딩)/복호화(디코딩)되는 이미지 데이터는 일반적으로 픽셀당 3가지 성분을 포함한다. 그 성분들이란 휘도(luminance) 데이터(Yc), 색(chrominance) 데이터(Uc) 및 색(chrominance) 데이터(Vc)이다. 예를 들면, 1920x1080 픽셀 이미지와 같은 고선명 이미지를 디스플레이하기 위해서 일반적인 디코더는 휘도 관련 데이터인 1920x1080 픽셀, 색관련 데이터인 960x540픽셀을 출력해야한다. 이 예에서, 최종 데이터는 1920x1080 픽셀을 갖는 4:2:0 이미지를 제공한다.
이미지 데이터양을 데시메이션하거나 다른방식으로 줄이기 위해 알려진 방법들과 장치들은 저해상도 디스플레이상에 디스플레이될 수 있도록 이미지 데이터의 부분집합을 만드는 시도를 한다. 이러한 "다운스케일링(downscaling)"을 이루기 위해, 알려진 방법들과 장치들은 보통 수신된 부호화한 영상 데이터를 미리 추려내거나 필터링한다. 예를 들어 이러한 방법들은 특정 데이터를 제거하는 마스킹 기술을 사용한다. 그리고나서 부호화된 이미지 데이터의 남은 양들은, IDCT 공정을 구비한 디코더등을 사용하여 복호화된다. 복호화된 이미지 데이터는 이제 필터링되고/되거나 데시메이션되어 보다 낮은 해상도 디스플레이에 디스플레이할 이미지를 더욱 감축시킨다.
예를들면, 어떤 디코더에서 저선명 이미지에 사용되는 정보의 양은 원래의더 높은 선명도 이미지에 사용되는 정보량의 1/4이다. 따라서, 1920x1080 픽셀 고선명 이미지에 대한 저해상도 이미지는 960x540 픽셀이다.
이런 종류의 알려진 디코더는 필연적으로 IDCT 과정 전후에 비디오 관련 정보를 잃는다는 것에 주목해야 한다. 비디오 관련 정보를 잃는것의 한 결과는 최종 복호화된 이미지의 대칭에 불리한 영향을 끼칠수 있다는 것이다. 이런 종류의 알려진 디코더로부터 최종 복호화된 이미지의 대칭 손실은 가령, 비대칭인 4:2:0인 보다 낮은 해상도 이미지같은 보다 낮은 선명도 영상을 초래할 수 있다.
도 1 및 도 2는 통상적인 디지털 비디오 인코딩/디코딩 전송 시스템 블록 다이어그램을 보인 것이다. 도 1은 이미지 데이터(114)를 포함하는 이미지 파일(104)을 부호화하는 인코더(102)를 구비하는 통상의 시스템(100)을 묘사하는 블록 다이어그램이다. 인코더(102)의 출력, 즉, 부호화된 이미지 데이터는 전송 링크(106)를 통해 디코더(108)로 전송되거나 다른방식으로 공급된다.
전송 링크(106)는 한 개 이상의 통신 미디어 및/또는 시스템과 부호화된 이미지 데이터를 인코더(102)에서 디코더(108)로 운반하도록 형성된 보조 기구를 포함한다. 전송 링크(106)의 예들에는, 한정된 것은 아니지만, 전화 시스템, 유선 텔레비젼 시스템, 직간접 방송 텔레비젼 시스템, 직간접 위성 방송 시스템, 한 개 이상의 컴퓨터 네트웍 및/또는 버스들, 인터넷, 인트라넷 그리고 소프트웨어, 하드웨어 및 다른 통신 시스템들과 그와 관련된 장치들이 포함될 것이다.
디코더(108)는 수신된 부호화한 이미지 데이터를 복호화하고 디스플레이(112)를 통한 재생에 적합한 이미지(110)를 출력한다. 어떤 통상적인시스템에서, 인코더(102) 및/또는 디코더(108)는 각각 메모리와 연결된 한 개 이상의 프로세서들을 포함한다. 프로세서(들)는 필요에 따라 이미지 데이터(114)를 부호화하거나 복호화하기 위해 메모리들내에 저장된 컴퓨터 구축 명령어(computer implemented instructions)에 응답한다. 다른 통상의 시스템에서 인코더(102) 및/또는 디코더(108)는 필요에 따라 이미지 데이터(114)를 부호화하거나 복호화하도록 형성된 로직을 포함한다.
도 2는 보다 높은 선명도 이미지(114)를, 보다 낮은 해상도 디스플레이(미도시)에 디스플레이될수 있는 보다 낮은 선명도 이미지(124)로 감축시키는 통상의 인코딩/디코딩/전송 시스템(100)을 묘사하는 블록 다이어그램이다. 시스템(100)은 DCT 알고리즘을 사용하여 이미지 데이터(114)를 부호화하는 DCT 알고리즘(116)을 구축한 인코더(102)를 포함한다. 그러면 디코더(108)는 도 2에서, 프리 파서(pre-parser) 알고리즘(118), IDCT 알고리즘(120) 및 포스트 필터 알고리즘(122)을 사용하여 부호화된 이미지 신호를 연산하여, 감축된 이미지(124)를 출력한다. 프리 파서 알고리즘(118)은 데시메이션, 필터링, 마스킹 및/또는 다른 방식으로 인코더(102)로부터의 부호화된 이미지 데이터의 양을 감축시키고, 후속 처리를 위해 수신된 부호화한 이미지 데이터의 부분집합을 IDCT 알고리즘(120)으로 출력한다.
IDCT 알고리즘(120)은 그러면 부호화된 이미지 데이터의 부분집합을 복호화하고 그 복호화된 이미지 데이터를 포스트 필터 알고리즘(122)에 출력한다. 포스트 필터 알고리즘(122)은 복호화된 데이터를 더 처리하고 감축된 이미지(124)를 발생하도록 형성한다.
포스트 필터 알고리즘(122)는 일반적으로 그 복호화된 데이터를 데시메이션, 필터링 및/또는 다른 방식으로 다운샘플링한다. 감축된 이미지(124)는 보다 낮은 해상도 디스플레이에서 디스플레이되기에 적합한 보다 낮은 선명도 이미지를 나타낸다. 도 5는 DCT/IDCT 알고리즘과 관련된 통상의 매트릭스 연산(200)을 묘사한 것이다. 매트릭스 D는 이미지 데이터인 8x8 매트릭스(즉, 매크로블럭)이며 이것은 8x8 DCT/IDCT 계수 매트릭스 C 및 CT와 곱해져서 8x8 데이터 매트릭스 T를 제공한다.
도 5의 데이터 매트릭스 T는 결국 링크(106)을 통해 디코더(108)로 제공된다. 표 1a 및 표 1b는 역 패스트 이산 코사인 변환(inverse fast discrete cosine transform)을 갖는 IDCT 과정을 포함하는 통상의 컴퓨터 프로그램을 보인다.
표 1a에 보여진 바와 같이, 섹션 300은 역 패스트 이산 코사인 변환을 구축하는 수학적 단계를 가리키기 위해 포함된 것이다. 표 1a~1b에서 컴퓨터 프로그램안에 포함된 알고리즘과 특히 매트릭스 연산(200)에 적용된 계수들은 가령 표 3a의참조된 섹션 304, 308 및 표 3b의 310안에서 정의된 DCT 및 IDCT를 기반으로 한다.
그러나, 감축된 이미지(125)는 낮은 화질 영상을 발생하기 위해, 실질적으로 시간 소모적이며 효과적이지 못하게 처리되었다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 고선명 디지털 비디오 신호로부터 저선명 디지털 비디오 신호를 공급하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 있다. 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 디스플레이를 위해 고선명 디지털 비디오 신호를 저선명 디지털 비디오 신호 포맷으로 빠르고 효과적으로 전환하기위한 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 통상적인 디지털 비디오 인코딩/디코딩/전송 시스템을 묘사한 블록 다이어그램이다.
도 2는 보다 낮은 해상도 디스플레이에 디스플레이될 보다 낮은 선명도(definition) 이미지로 보다 높은 선명도 이미지를 감축시키는 통상의 디지털 비디오 인코딩/디코딩/전송 시스템을 묘사한 블록 다이어그램이다.
도 3은 저해상도 디스플레이상에 디스플레이될 저화질 이미지로 고화질 디지털 이미지를 감축시키는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 개선된 시스템을 묘사한 블록 다이어그램이다.
도 4a는 상이한 저해상도 디스플레이상에 디스플레이될 한 개 이상의 저화질 이미지로 고화질 이미지를 감축시키는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 향상된 시스템의 블록 다이어그램 묘사이다.
도 4b는 도 4a에서 나타낸 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 IDCT 이미지와 웨이브릿 감축된 이미지를 결합하는 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 5는 도 2에서 보인 DCT/IDCT 과정과 관련된 통상적인 매트릭스 연산을 묘사한 것이다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 이용된 전형적인 IDWT/DWT 알고리즘과 관련된 명시적인 매트릭스 연산을 묘사한 것이다.
도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 이용된 전형적인 패스트 IDWT/DWT 알고리즘과 관련된 명시적인 매트릭스 연산을 묘사한 것이다.
도 7은 전송할 이미지 데이터를 부호화하는데 DWT가 사용되는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 향상된 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 8은 도 4b의 동작에 따라, 한 이미지를 공급하기 위해 DCT 부호화 및/또는 IDCT 복호화 과정을 사용하여 바뀌어진 HDTV 이미지 파일의 예이다.
본 발명은 고선명도 화상 또는 데이터를 보다 낮은 선명도 이미지로 전환하도록 하는 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 사용되는 바람직한 실시예들에서는 보다 효과적인 신호 전환을 가능하게 하는 소정의 신호 전환 알고리즘을 사용하고 보다 강력하고 정확한 출력을 발생하기 위해 전송/코딩 또는 수신/디코딩시에 모두 그 신호 전환 알고리즘을 사용하여 상기 과제를 해결한다.
본 발명의 이러한 또는 다른 과제는 본 발명의 방법 및 장치내에 이산 웨이브릿(wavelet) 변환(DWT) 및/또는 역이산 웨이브릿 변환(IDWT)의 일부인 계수를 발생시키도록 웨이브릿 변환을 통합시킴으로써 해결할 수 있다.
예를들면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르면, IDWT 과정은, 보다 낮은 해상도 디스플레이 장치에 디스플레이하기 적합한 보다 낮은 선명도 이미지 데이터를 발생하기 위해, 부호화된 보다 높은 선명도 이미지 데이터를 복호화하고 데시메이션하기 위한 디코더내에 포함되는 것이 유리하다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, DCT 부호화된 이미지 데이터의 디코딩 및 데시메이션은 복호화 과정안에서 강화되고, 디코딩 및 데시메이션 모두를 수행하는 IDWT 과정을 가진 디코더에 의해 쉽게 이뤄진다. IDWT가 형성된 디코더에 의해 복호화된 이미지 데이터는 4:2:0 비디오 이미지로서 보다 낮은 해상도 디스플레이상에서 디스플레이될 수 있다.
이 IDWT 복호화된 4:2:0 비디오 이미지는 수신된 부호화한 이미지 데이터가 IDWT 과정에 의해 복호화되기에 앞서 프리 파싱(pre-parsing)되거나 다른 방식으로 필터링되지 않기 때문에 대칭적이다. 대신에, 수신된 부호화한 이미지 데이터 모두가 IDWT를 사용하여 처리된다. 수신된 부호화한 이미지 데이터에 적용될 때 IDWT 과정은 본질적으로 비디오 데이터의 양을 데시메이션하거나 다운 샘플링한다. IDWT는 IDWT의 계수들을 통해, 수신된 부호화한 비디오 데이터의 이산 블록들에 적용되는 한 개 이상의 웨이브릿 변환의 감축 능력을 이용한다.
IDWT가 형성된 디코더의 부가적인 혜택은 엠펙-2 이미지와 같은 화상의 경우, 움직임 보상이 IDWT 과정의 데시메이션된 출력상에서 이뤄지는 것이다.
알려진 디코더들은 보통 16x16 블록이나 이미지 데이터의 매트릭스상에서 동작 보상을 수행한다. IDWT가 형성된 디코더는, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르면, 이미지 데이터의 매트릭스나 블록을 원래 크기의 1/4로 감축시키며, 그것은 8x8이된다. 이러한 8x8 이미지 데이터의 블록은 그리고나서 잠시 원래 크기로 보간되고, 감축된 연산 횟수 및 증가된 스피드를 가지고 16x16 블록들에서 보통 사용되는 것 같은 움직임 벡터들이 적용된다. 이미지 데이터의 감축된 사이즈는 디코더에 포함된 한 개 이상의 프로세서들을 지원하는 캐쉬 메모리 같은 디코더의 메모리 필요성 역시 감축시킨다.
따라서, 본 발명은 사용자에게 고선명 이미지 데이터를 수신하고 그 데이터를 기존의 텔레비젼 세트나 덜 비싼 고해상도 디스플레이상에 디스플레이하기 위한 데이터로 바꾸게 할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 방법 및 장치는 제작자 및/또는 신호 방송자에 의해 매우 좋은 고선명 이미지 데이터를 발생하는데 이용될 수도 있다.
신규하다고 여겨지는, 상술한 그리고 또 다른 특징들, 구성, 잇점 및 본 발명의 목적은 첨부된 청구항에 상세히 설명되어 있다. 본 발명의 구성과 동작방식에 대해서는 추가 목적 및 장점과 함께, 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 충분히 이해될 수 있을 것이다. 여기에 포함된 각 도면들은 본 발명의 실시예의 정확한 묘사로 간주되지는 않지만 예시적인 목적만을 위해 제공되어 첨부된 사양과 결부되어 해석될 수 있다.
이하의 설명은 관련 기술에 숙련된 사람들이 그 발명을 만들거나 이용 가능하도록 제공되어지며, 그 발명을 수행하는 발명자들에 의해 현재 기대되는 가장 좋은 실시예를 기술한다. 그러나 본 발명의 포괄적 원리가 여기에 정의된 이후 해당 기술에서 숙련된 사람들에게 다양한 변형의 여지가 있음은 매우 명백한 것이다.
도 3은 보다 낮은 해상도 디스플레이상에 디스플레이될 수 있는 저선명 이미지로 고선명 디지털 이미지를 감축시키는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따라 개선된 시스템(100')을 묘사한 블록 다이어그램이다. 도 3에 보여진 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시예의 시스템(100')은 이미지 데이터(114)에 DCT 알고리즘을 적용하는 통상적인 인코더(102)를 포함하고, 상술한 바와 같이 전송 링크(106)를 거쳐 그 부호화된 신호를 전송한다.
본 발명의 바람직한 제1실시예에 따라 만들어진 디코더(108')는 링크(106)와 연결되고 인코더(102)로부터 부호화된 이미지 데이터를 수신하도록 형성된다. 디코더(108')는 부호화된 이미지 데이터를 복호화 및 데시메이션하도록 형성되고 웨이브릿 감축된 이미지(134)를 출력하는 IDWT 알고리즘(132)를 적용한다. IDWT 과정으로부터의 출력은, 도 2에 묘사된 통상의 디코더(108)에 의해 발생된 감축된 이미지(124)에 대한 개선을 나타내는 웨이브릿 감축된 이미지(134)이다. 웨이브릿 감축된 이미지(134)는 대칭적이고도 움직임이 보상된다. 더욱이, IDWT 알고리즘(132)은 본 발명의 바람직한 제1실시예의 디코더(108')내에서의 처리 속도를 높이는 경향이 있다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 향상된 시스템(100")의 블록 다이어그램이다. 본 발명의 바람직한 제2실시예의 시스템(100")은 고선명 이미지를 상이한 저해상도 디스플레이상에 디스플레이될 수 있는 한 개 이상의 저선명 이미지로 감축시킨다.
본 발명의 바람직한 제2실시예의 시스템(100")은 이미지 데이터(114)를 부호화하고 그 부호화된 데이터를 상술한 바와 같이 전송 링크(106)를 통해 전송하는 DCT 알고리즘을 적용하는 통상적인 인코더(102)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 디코더(108")는 전송 링크(106)와 연결되고 인코더(102)로부터 부호화된 데이터를 수신하도록 형성된다. 디코더(108")는 도 2에 묘사된 통상적인 디코더(108)와 도 3에 묘사된 본 발명의 바람직한 제1실시예에서의 디코더(108')의 잡종(hybrid, 이하 하이브리드)이다. 보여진 바와 같이, 디코더(108")는 DCT 알고리즘(120) 및 IDWT(132)을 적용하고, 그 각각은 부호화된 이미지 데이터를 따로 복호화하도록 형성된다.
IDCT 알고리즘(120)은 인코더(102)내에서 DCT 알고리즘(116)에 의해 부호화된것과 같은 고선명 이미지(114)를 나타내는 IDCT 이미지(136)를 출력한다. IDWT 알고리즘(136)은 수신된 부호화한 데이터를 복호화할뿐 아니라 그 부호화된 이미지 데이터(상술한바와 같은)를 데시메이션하여 웨이브릿 감축된 이미지(134)를 발생한다.
웨이브릿 감축된 이미지(134) 및 본 발명의 바람직한 제2실시예에서의 IDCT 이미지(136)는 도 4b의 블록 다이어그램에 묘사되어 있다. 웨이브릿 감축된 이미지(134)는 YW데이터(134Y), UW데이터(134U) 및 VW데이터(134V)를 포함한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 웨이브릿 감축된 이미지(134)는 4:2:0 비디오 이미지를 제공한다. IDCT 이미지(136)는 YC데이터(136Y), UC데이터(136U) 및 VC데이터(136V)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 IDCT 이미지(136) 역시 4:2:0 비디오 이미지를 제공한다.
도시된 바와 같이, 하이브리드 이미지(140)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따라, YW데이터(134Y)를 UC데이터(136U) 및 VC데이터(136V)와 결합함으로써 제공될 수 있다. 바람직한 제2실시예에서(어느 실시예에서나), 하이브리드 이미지(140)는 4:4:4 비디오 이미지의 결과로 될 것이다.
예를들어, 도 8을 참조해볼 때, 1920x1080 픽셀을 갖는 HDTV 파일(400)은 엠펙2 표준(즉, DCT 인코딩 및/또는 IDCT 디코딩 과정을 사용한)에 따라 각 프레임에 대해 YC데이터가 1920x1080 픽셀, VC데이터가 960x540 픽셀 및 UC데이터가 960x540 픽셀인 IDCT 이미지(402)를 발생하도록 전환된다. 같은 HDTV 이미지 파일(400)은 본 발명의 바람직한 제2실시예(즉, DCT 인코딩 및/또는 IDWT 디코딩 과정을 사용하는)에 따라 각 프레임에 대해 YW데이터가 960x540 픽셀, UW데이터가 480x270 픽셀 및 VW데이터가 480x270 픽셀인 웨이브릿 감축된 이미지(404)를 발생하도록 전환된다. 도시된 바와 같이, 하이브리드 이미지(140')는 960x540 픽셀의 YW데이터를 960x540 픽셀의 UC및 VC데이터에 결합함으로써 만들어질 수 있다. 그 결합된 결과인 4:4:4 비디오 이미지는 웨이브릿 감축된 이미지(404)인 4:2:0 비디오 이미지보다 높은 선명도를 가지게 될 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 사용된 전형적인 IDWT 과정과 관련된 각각의 검증적 매트릭스 연산(202 및 202')을 묘사한 것이다. 202 연산에서, 데이터 매트릭스 T를 구성하는 정보는 링크(106)를 통해 인코더(102)로부터 수신되고, 4x8 IDWT 계수 매트릭스 W및 8x4 IDWT 계수 매트릭스 WT와 곱해져서 4x4 매트릭스 dTI를 발생한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 즉 202' 연산에서, 데이터 매트릭스 T는 링크(106)를 통해 인코더(102)로부터 수신되고, 4x7 패스트 IDWT 계수 매트릭스 W및 7x4 패스트 IDWT 계수 매트릭스 WT와 곱해져서 4x4 매트릭스 dTI를 발생한다.
표 2a 및 표 2b는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 사용될 수 있는 IDWT 과정을 포함하는 전형적인 컴퓨터 프로그램을 도시한 것이다.
표 2a에서 보여진바와 같이, IDWT 과정을 구축하는 수학적 단계들을 가리키기 위해 섹션 302가 포함되어 있다. 표 2a 및 표 2b의 컴퓨터 프로그램에 포함된 알고리즘과 특히 매트릭스 연산(200)에 적용된 계수들은 표 3a의 참조 블록(306) 및 역시 표 3b에 있는 참조된 섹션(312, 314)안에서의 관련된 도출사항에서 정의된 DWT 함수를 기반으로 한다.
패스트 DWT/IDWT 매트릭스 연산은 예를들면, 표 3b의 섹션 312에서 도출된 것과 같은 매트릭스 W에서 '0'과 동일한 계수의 행과 관계하는 연산을 제거하는것과 같이, 필요한 수학적 연산의 횟수를 더 줄임으로써 생성된다. 패스트 DWT/IDWT 매트릭스 연산은 행, 열 및/또는 공통적인 어떤 것을 가지는 구성요소들을 확인함으로써 더 적합화시킬 수 있다. 예를들면, 섹션 312에서 도출된 매트릭스의 첫 번째 또는 맨 위의 행에서 모든 구성요소들은 같은 값(이 해상도에서)을 가지고/거나, 맨 위로부터 아래로 3번째 행에서 구성요소들은 몇몇은 양, 몇몇은 음이지만 같은 절대값을 가진다. 관련 기술에 숙련된 사람들은 컴퓨터 계산 시간을 줄이고/거나 필요한 연산의 횟수를 줄이는 이러한 연산들 및 다른 감축방식을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 제3실시예에서 DWT는 전송을 위해 이미지 데이터를 부호화하는데 이용된다. 예를들면, 도 7의 블록 다이어그램에서 보여지는 시스템(300)에서 표 2a~2b 및 표 3a~3d 에 나타난 DWT 함수들, 알고리즘들 및 도출결과들/계수들은 이미지 데이터(114)를 부호화하기 위해 인코더(102')내에 있는 DWT 과정(302)에 포함된다.
채널(106)을 통한 전송에 이어, 부호화된 이미지 데이터는 보다 낮은 선명도웨이브릿 감축된 이미지(134) 및/또는 보다 높은 선명도 웨이브릿 보간된 이미지(304)를 발생하기 위해 한 개 이상의 디코더(디코더 108'와 같은)들로 공급된다. 본 발명의 제3실시예에서는 DCT 과정으로 인코딩하는 대신에 DWT 과정이 인코딩 및 디코딩 모두를 하는데 사용된다. 웨이브릿 기반의 변환으로 스위칭하고 매트릭스 연산을 적합화하는 것은 전체적인 시스템내에서 필요한 연산의 횟수와 통신 및/또는 메모리 필요성을 감축시키는 경향이 있다. 그 결과는 몇몇 상이한(고 또는 저)선명도 이미지들이 상이한 디스플레이 해상도에서 공급될 수 있다는 것이다.
본 발명의 어떤 관점에 따르면, 다른 웨이브릿 변환이 구체적인 시스템 내에서 그리고/또는 본 발명의 방법 및 장치들의 어떤 종류의 이미지에 대해서 사용될 수 있다.
이 분야에서 숙련된 자들은 상술한 바람직한 실시예들의 다양한 적용 및 변형이 발명의 뜻과 범위로부터 분리됨이 없이 형상화될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범주내에서 여기서 구체적으로 설명된 것외에 발명이 실행되어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명에 의하면, 웨이브릿 변환을 사용하여 소정 선명도의 이미지를 스위칭하고 매트릭스 연산을 적합화함으로써 전체적인 시스템내에서 이미지의 선명도 전환에 필요한 연산의 횟수와 통신 및/또는 메모리 필요성을 감축시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 전송된 고선명 신호를 수신하는 수단;
    수신된 고선명 신호를 디코딩하며, 전송된 고선명 신호를 디코딩 및 데시메이션(decimation)하는 소정의 알고리즘을 적용하여, 보다 낮은 선명도의 감축된 이미지를 발생하는 디코딩 수단; 및
    상기 감축된 이미지를 출력하는 출력 수단을 포함함을 특징으로 하는 고선명도 비디오 디코더.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 소정의 알고리즘은,
    웨이브릿 감축된 이미지를 발생하는 IDWT(Inverse Discrete Wavelet Transform) 알고리즘임을 특징으로 하는 고선명도 비디오 디코더.
  3. 제 2항에 있어서,
    수신된 고선명 신호를 디코딩하며, 전송된 고선명 신호에 IDCT 알고리즘을 적용시켜 IDCT 이미지를 발생하는 제2디코딩 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 고선명도 비디오 디코더.
  4. 제 3항에 있어서,
    IDCT 이미지와 웨이브릿 감축된 이미지를 결합하는 수단을 더 구비함을 특징으로 하는 고선명도 비디오 디코더.
  5. 이미지 데이터를 나타내는 고선명 신호를 전송하는 수단;
    상기 전송 수단내에서, 상기 이미지 데이터를 부호화하는 소정의 코딩 알고리즘을 적용하여 고선명 신호를 발생하는 코딩 수단;
    전송된 고선명 신호를 수신하는 수단;
    수신된 고선명신호를 디코딩하며, 전송된 고선명 신호를 디코딩 및 데시메이션(decimation)하는 소정의 디코딩 알고리즘을 적용하여, 보다 낮은 선명도의 감축된 이미지를 발생하는 디코딩 수단; 및
    상기 감축된 이미지를 출력하는 출력 수단을 포함함을 특징으로 하는 고선명도 비디오 전송 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 소정의 코딩 알고리즘은,
    DWT 알고리즘임을 특징으로 하는 고선명도 비디오 전송 시스템.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 소정의 디코딩 알고리즘은,
    웨이브릿 감축된 이미지를 발생하는 IDWT(Inverse Discrete Wavelet Transform) 알고리즘임을 특징으로 하는 고선명도 비디오 전송 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 알고리즘은,
    웨이브릿 보간된 이미지를 발생하는 알고리즘임을 특징으로 하는 고선명도 비디오 전송 시스템.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 소정의 코딩 알고리즘은,
    DCT 알고리즘임을 특징으로 하는 고선명도 비디오 전송 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    수신된 고선명 신호를 디코딩하며, IDCT 감축된 이미지를 발생하는 제2디코딩 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 비디오 전송 시스템.
  11. 이미지 데이터를 나타내는 고선명 신호를 전송하는 수단;
    상기 전송 수단내에서, 이미지 데이터에 코딩 알고리즘을 적용하여 고선명 신호를 발생시키는 코딩 수단;
    전송된 고선명 신호를 수신하는 수단;
    수신된 고선명 신호를 디코딩하며, 전송된 고선명 신호에 디코딩 알고리즘을 적용하여 출력 이미지를 발생하는 디코딩 수단; 및
    출력 이미지를 출력하는 출력 수단을 포함하며,
    상기 신호에 적용되는 알고리즘이 웨이브릿 변환들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고선명도 비디오 전송 시스템.
  12. 고선명 신호를 발생하기 위해 이미지 데이터에 코딩 알고리즘을 적용하는 단계;
    이미지 데이터를 나타내는 고선명 신호를 전송하는 단계;
    전송된 고선명 신호를 수신하는 단계;
    수신된 고선명 신호에 디코딩 알고리즘을 적용하는 단계; 및
    출력 이미지를 발생하는 단계를 포함하며
    상기 신호에 적용되는 알고리즘이 웨이브릿 변환들을 포함하는 것임을 특징으로 하는 고선명도 비디오 전송 방법.
  13. 전송된 고선명 신호를 수신하는 단계;
    전송된 고선명 신호를 디코딩 및 데시메이션(decimation)하여 보다 낮은 선명도의 감축된 이미지를 발생하는 알고리즘을 적용함으로써 수신된 고선명 신호를 디코딩하는 단계;
    감축된 이미지를 발생하는 단계; 및
    감축된 이미지를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고선명도 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
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