KR19990031433A - 스캔 컨버터 회로 - Google Patents
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Abstract
비월주사 필드 데이타를 순차주사 프레임 데이타로 변환하는 스캔 컨버터 회로에 관한 것으로서, 특히 주변 픽셀의 움직임 상태 즉, 적은 비트로 된 움직임 예측 라인 버퍼 값을 가지고 정지와 움직임을 판단하기 위한 문턱값을 새로이 설정하고, 이 문턱값과 두 필드간의 차 값을 비교하여 현재 픽셀의 움직임을 판단하며, 현재 픽셀의 움직임 유무와 상기 움직임 예측 라인 버퍼 값으로 움직임 예측 라인 버퍼 값을 다시 결정하여 움직임 예측 라인 버퍼에 새로이 써 넣음으로써, 정지하고 있는 주변에서는 문턱값이 높아져 두 필드간의 신호 차이가 많이 나도 이를 노이즈로 간주하여 정지화로 판단하도록 하고, 움직임이 있는 주변에서는 문턱값이 낮아져 조금만 신호차이가 나도 움직임이 있는 것으로 판단하도록한다. 따라서, 한 픽셀에 대해 움직임과 정지 상태를 정확히 판단하여 보간하려는 픽셀 값을 결정할 수 있다.
Description
본 발명은 비월주사 필드(Interlaced Field) 데이타를 순차주사 프레임(Progressive Frame) 데이타로 변환하는 스캔 컨버터 회로에 관한 것이다.
최근에 각광받고 있는 표준 TV(Standard Definition TV ; SDTV)등에서는 순차주사 프레임 데이터로 디스플레이하게 되어 있으며 내부 자료 처리시에도 순차주사 방식이 다루기 용이하다. 따라서, 입력이 비월주사 필드 데이터이면 이것을 순차주사 프레임 데이터로 변환하여야 한다.
이때, 비월주사-순차주사 변환에 가장 흔히 사용되는 기술은 바로 전 필드 데이터를 현재 필드 라인 데이터 사이에 보간(Interpolation)하는 인터-필드 보간(Inter-field Interpolation) 방법과 현재 필드 자체의 라인 보간(Line Interpolation) 즉, 현재 필드내에서 수직 방향으로 전후 두 라인의 중간값으로 현재 필드 라인 데이터 사이를 보간하는 인트라-필드 보간(Intra-field Interpolation) 방법등이 있다.
이들 방법은 아준 단순한 하드웨어를 구성할 수 있는 장점이 있는 반면 상기된 인터-필드 보간 방법은 움직임이 클수록 톱 필드(Top Field)와 바텀 필드(Bottom Field) 사이의 격차가 크므로 움직임이 있는 부분의 보간 후 움직임이 큰 부분에서 화면이 찌그러져 보이는 등 화질의 열화가 상당히 심하고, 인트라-보간 방법은 없는 데이터를 강제로 생성하므로 정지화 부분의 보간 후 화질이 열화가 상당히 심해지는 문제점이 있다.
따라서, 이를 해결하기 위하여 각 픽셀 데이타 간의 차값을 미리 정해진 문턱값(Threshold Value)과 비교하여 움직임 유무를 검출하고, 움직임 유무에 따라 인터-필드 보간 방법과 인트라-필드 보간 방법을 선택적으로 이용하여 비월주사 필드 데이터를 순차주사 프레임 데이터로 변환하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 움직임 유무를 검출하기 위한 문턱값이 고정되어 있으므로 움직임이 적은 부분에서는 노이즈를 움직임이 있는 것으로 오판단하거나 움직임이 많은 부분에서는 실제 움직임을 노이즈로 간주하여 움직임이 없다고 오판단하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 현재 픽셀에 대해 움직임 유무를 정확히 판단하지 못하므로 마찬가지로 화질의 열화를 초래할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 한 픽셀에 대해 정확하게 움직임 여부를 판단하도록 하는 스캔 컨버터 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 영상의 움직임 유무를 판단하는데 사용될 문턱값을 주변 상황에 따라 바꾸어줌으로써, 주어진 픽쳐의 움직임 특성에 따라 유동적으로 대처할 수 있도록 하는 스캔 컨버터 회로를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 스캔 컨버터 회로의 특징은, 움직임 예측 라인 버퍼 값에 따라 정지를 판단하는데 사용되는 문턱값과 움직임을 판단하는데 사용되는 문턱값을 결정하고, 이 두 문턱값과 두 필드간의 차 값을 각각 비교하여 현 픽셀의 움직임을 판단하며, 현 픽셀의 움직임 유무와 상기 움직임 예측 라인 버퍼 값으로 새로운 움직임 예측 라인 버퍼 값을 결정하고, 상기 움직임 유무에 따른 블렌딩 계수를 구하여 데이타 보간에 이용하는데 있다.
도 1은 본 발명의 입력으로 사용될 세 필드와 보간되는 픽셀의 관계를 보여준 도면
도 2는 본 발명에 따른 스캔 컨버터의 간략 블럭도
도 3은 문턱값과 블렌딩 계수와의 관계를 나타낸 그래프
도 4a는 본 발명의 움직임 예측 라인 버퍼의 일예를 나타낸 도면
도 4b는 본 발명에서 주변 상태와 현재 픽셀의 움직임 여부에 따라 움직임 예측 라인 버퍼의 값이 새로이 결정되는 과정을 나타낸 상태 천이 다이아그램
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 필드 차 계산부 22 : 로우패스필터
23 : 움직임 검출 및 계수 발생부 24 : 데이타 보간부
m[i,j] : 움직임 예측 라인 버퍼
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 입력으로 사용될 세 필드에 대한 설명도로서, F[n]은 현재 필드이고, F[n-1]은 바로 이전 필드이며, F[n+1]은 바로 이후 필드이다. x[i,j]는 현 필드에 없는 라인상의 픽셀로서 새로이 만들어질 픽셀 데이타이며, 움직임 여부에 대한 판단이 필요한 픽셀이다. b[i,j]와 c[i,j]는 공간적으로 x[i,j]와 같은 위치에 있는 픽셀이다.
도 2는 본 발명에 따른 스캔 컨버터 회로의 간략 블럭도로서, 이전 필드(F[n-1]), 현재 필드(F[n]), 이후 필드(F[n+1])의 각 픽셀 데이터 간의 차이를 계산하는 필드 차 계산부(21), 상기 필드 차 계산부(21)에서 계산된 차 값의 임펄스성 노이즈를 제거하는 로우 패스 필터(Low Pass Filter ; LPF)(22), 상기 LPF(22)를 통과한 차 값을 가변적인 문턱값과 비교하여 움직임을 검출하고 블렌딩을 위한 계수(Blending Coefficient ; blc)를 구하는 움직임 검출 및 계수 발생부(23), 및 상기 움직임 검출 및 계수 발생부(23)에서 구한 블렌딩 계수로 블렌딩을 수행하여 비월주사 필드 데이타를 순차주사 프레임 데이타로 변환하는 데이타 보간부(24)로 구성된다.
이와같이 구성된 본 발명은 정지하고 있는 주변에서는 문턱값을 높여주어 신호 차이가 많이 나도 노이즈로 간주하여 정지화로 판단하도록 하고, 움직임이 있는 주변에서는 문턱값을 낮춰주어 조금만 신호차이가 나도 움직임이 있는 것으로 판단하도록 한다.
이를 위해 먼저 필드 차 계산부(21)는 이전 필드(F[n-1])의 픽셀 데이타(b[i,j-1],b[i,j],b[i,j+1])와 이후 필드(F[n+1])의 픽셀 데이타(c[i,j-1],c[i,j], c[i,j+1])를 입력받아 각 픽셀 데이터 간의 차이를 계산한 후 LPF(22)를 통과시켜 갑자기 튀는 노이즈등을 제거한다. 상기 LPF(22)를 통과한 두 필드간의 차값은 움직임 검출 및 계수 발생부(23)로 입력된다.
상기 움직임 검출 및 계수 발생부(23)는 도 4a와 같은 움직임 예측 라인 버퍼(m[j])를 사용하여 정지를 판단하는 문턱값(th_m)과 움직임을 판단하는 문턱값(th_M)을 픽쳐의 움직임 상태에 따라 적응적으로(adaptive) 결정한다. 상기 움직임 예측 라인 버퍼(m[j])는 1비트만을 사용하여 단순히 움직임(Motion)과 정지(Still)만을 구별하게 할 수도 있고, 3비트 이상을 사용하여 움직임과 스틸 상태를 세분화할 수도 있다.
본 발명에서 움직임 예측 라인 버퍼(m[j])를 일실시예로 2 비트로 가정하면, 강한 스틸(Still), 약한 스틸, 강한 움직임, 약한 움직임 4개의 값을 갖을 수 있다. 여기서, 새로운 m[j]는 x[i,j]의 움직임 여부와 이전 m[j]의 값에 의해 결정된다.
즉, 상기 움직임 예측 라인 버퍼(m[j])에는 이전 라인의 픽셀에 대한 움직임 상태가 저장되어 있다. 따라서, 움직임 예측 라인 버퍼(m[j]) 값 즉, 주변의 상태에 따라 문턱값(th_m, th_M)을 결정하고, 이 문턱값(th_m, th_M)과 LPF(22)에서 출력되는 두 필드간의 차 값을 각각 비교하여 현재 픽셀의 움직임을 판단한다. 그리고, 현재 픽셀의 움직임 유무와 상기 m[j] 값으로 새로이 변경될 m[j] 값을 결정하고, 결정된 값을 움직임 예측 라인 버퍼(m[j])에 오버라이트(Overwrite)한다. 만일, 이전 라인의 3개의 움직임 예측 라인 버퍼(m[j-1],m[j],m[j+1])의 평균값을 이용하여 문턱값(th_m, th_M)을 결정하고 현 픽셀의 움직임을 판단한다면 현재 라인의 다음 픽셀의 문턱값(th_m,th_M) 및 움직임 유무가 결정된 후에야 변경된 m[j] 값을 움직임 예측 라인 버퍼(m[j])에 오버라이트한다.
도 4b는 현 픽셀의 움직임 유무와 이전 m[j] 값 즉, 주변의 상태에 따라 변경될 m[j] 값을 결정하기 위한 일실시예의 상태천이 다이아그램으로서, 이전 m[j] 값 즉, 주변이 강한 스틸(Still)이고 현재 픽셀이 움직임이 없다고 판별되면 강한 스틸에 해당하는 값(00)이 새로운 m[j] 값이 되고, 주변이 강한 스틸이고 현재 픽셀이 움직임이 있다고 판별되면 약한 움직임에 해당하는 값(10)이 새로운 m[j] 값이 된다. 이를 표로 나타내면 다음의 표 1과 같다.
| 이전 m[j] 값 | 현재 픽셀 | 변경될 m[j] 값 |
| 강한 스틸(00) | 움직임 없음 | 강한 스틸(00) |
| 강한 스틸(00) | 움직임 있음 | 약한 움직임(10) |
| 약한 스틸(01) | 움직임 없음 | 강한 스틸(00) |
| 약한 스틸(01) | 움직임 있음 | 약한 움직임(10) |
| 약한 움직임(10) | 움직임 없음 | 약한 스틸(01) |
| 약한 움직임(10) | 움직임 있음 | 강한 움직임(11) |
| 강한 움직임(11) | 움직임 없음 | 약한 스틸(01) |
| 강한 움직임(11) | 움직임 있음 | 강한 움직임(11) |
이와 같이 움직임 예측 라인 버퍼(m[j]) 값 즉, 주변 상태가 강한 스틸을 나타내면 정지를 판단하는 문턱값(th_m)을 약한 스틸 상태일 때보다 더 높여주어 두 필드간에 어느정도 신호차이가 나도 이를 노이즈로 간주시킴에 의해 정지화로 판단하도록 하고, 주변 상태가 강한 움직임을 나타내면 움직임을 판단하는 문턱값(th_M)을 약한 움직임 상태일 때보다 더 낮춰주어 두 필드간의 차이가 조금만 있어도 이를 움직임이 있는 것으로 판단하도록 한다. 여기서, 강한 스틸, 약한 스틸, 약한 움직임, 강한 움직임에 따른 문턱값(th_m, th_M)을 미리 설정하여두고 움직임 예측 라인 버퍼(m[j]) 값에 따라 어느 하나를 선택하여 사용할 수도 있다.
이때, 도 3에서와 같이 두 필드간의 차 값이 문턱 값(th_m)보다 작으면 현재 픽셀이 움직임이 없는 스틸 상태라고 판단하고 이때의 블렌딩 계수(blc)는 0, 문턱값(th_M)보다 크면 움직임이 있다고 판단하고 이때의 블렌딩 계수(blc)는 C(움직임)로 포화(Saturate)시킨다. 그리고, 두 필드간의 차 값이 문턱값 th_m 과 th_M 사이에 있으면 움직임을 판단하기 불분명한 부분으로서, 움직임이 작은 경우에 해당되며 이때의 블렌딩 계수(blc)는 0과 C의 중간값을 갖는다.
한편, 데이타 보간부(24)는 상기 움직임 검출 및 계수 발생부(23)에서 블렌딩 계수(blc)가 출력되면 이를 하기 수학식 1에 대입하여 블렌딩을 수행한다.
여기서, x[i,j]는 현 필드에 없는 라인상의 픽셀로서, 비월주사 필드 데이타를 순차주사 프레임 데이타로 변환시 보간되는 픽셀 데이타 값이다.
이와같이 본 발명은 톱 필드(Top field)에 대해서는 바텀 필드(Bottom field)에 해당되는 라인을, 바텀 필드에 대해서는 톱 필드에 해당되는 라인을 만드는데 움직임 여부를 판단하기 위한 문턱값을 가변시키고 가변되는 문턱값을 이용하여 움직임 여부를 판단함으로써, 사용자가 의도한 화면의 화질을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 비월주사 방식의 전송 신호를 순차주사 모니터에 디스플레이하기 위한 장치나 디지탈 티브(TV)의 디스플레이 처리 분야에 적용될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 스캔 컨버터 회로에 의하면, 주변 상태 즉, 적은 비트로 된 움직임 예측 라인 버퍼 값을 가지고 정지와 움직임을 판단하기 위한 문턱값을 새로이 설정하고, 이 문턱값과 두 필드간의 차 값을 비교하여 현재 픽셀의 움직임을 판단하며, 현재 픽셀의 움직임 유무와 상기 움직임 예측 라인 버퍼 값으로 움직임 예측 라인 버퍼 값을 다시 결정하여 움직임 예측 라인 버퍼에 새로이 써 넣음으로써, 정지하고 있는 주변에서는 문턱값이 높아져 두 필드간의 신호 차이가 많이 나도 이를 노이즈로 간주하여 정지화로 판단하도록 하고, 움직임이 있는 주변에서는 문턱값이 낮아져 조금만 신호차이가 나도 움직임이 있는 것으로 판단하도록한다. 따라서, 한 픽셀에 대해 움직임과 정지 상태를 정확히 판단하여 그 픽셀 값을 결정할 수 있으므로 비월주사 필드 데이타를 순차주사 프레임 데이타로 변환시 화질이 개선되는 효과가 있다.
Claims (4)
- 이전 필드, 이후 필드의 픽셀 데이타를 입력받아 각 픽셀 데이터 간의 차이를 계산하는 필드 차 계산부와,움직임 예측 라인 버퍼를 이용하여 움직임을 판단하는데 사용될 문턱값을 결정하고 이 문턱값과 상기 필드 간 차값을 비교하여 현재 픽셀의 움직임 유무를 판단하며 움직임 유무에 상응하는 블렌딩 계수를 출력하는 움직임 검출 및 계수 발생부와,상기 움직임 검출 및 계수 발생부에서 구한 블렌딩 계수를 이용하여 블렌딩을 수행하는 데이타 보간부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스캔 컨버터 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필드 차 계산부는필드 간 차값의 임펄스성 노이즈를 제거하는 필터가 구비됨을 특징으로 하는 스캔 컨버터 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 움직임 검출 및 계수 발생부는움직임 예측 라인 버퍼 값에 따라 정지를 판단하는데 사용되는 문턱값과 움직임을 판단하는데 사용되는 문턱값을 결정하고, 이 두 문턱값과 두 필드간의 차 값을 비교하여 현 픽셀의 움직임을 판단하며, 현 픽셀의 움직임 유무와 상기 움직임 예측 라인 버퍼 값으로 새로운 움직임 예측 라인 버퍼 값을 결정하여 움직임 예측 라인 버퍼에 라이트함을 특징으로 하는 스캔 컨버터 회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 데이타 보간부는이전 필드의 픽셀 데이타와 현재 필드 내에서 두 라인의 픽셀 데이타의 중간 값을 조합하여 새로운 데이타를 보간하는데 상기 블렌딩 계수를 각각의 가중치로 이용함을 특징으로 하는 스캔 컨버터 회로.
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Family Cites Families (1)
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-
1997
- 1997-10-10 KR KR1019970052143A patent/KR100272582B1/ko not_active IP Right Cessation
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