KR950011528B1 - 영상신호의 천이영역 강조장치와 강조 제어방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

영상신호의 천이영역 강조장치와 강조 제어방법.

제1도는 종래의 영상신호 천이영역 강조장치의 회로도.

제2도는 VCR, TV(NTSC), S-VHS영상신호 대역폭 그래프.

제3도는 신호원에 따른 동기신호의 천이폭 그래프.

제4도는 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조장치 블록구성도.

제5도는 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조장치 실시예 회로도.

제6도 (a)는 합성영상신호 파형도, (b)는 동기영역 검출신호 파형도.

제7a도는 합성영상신호 파형도, 7b도는 코어링 처리에 의하여 잡음제거된 영상신호 파형도.

제8도는 본 발명에 의한 필터의 주파수 응답 특성 그래프.

제9도는 본 발명에 의한 천이폭에 따른 주파수 응답 특성 그래프.

제10도는 본 발명의 보정수단의 실시예 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 동기영역 검출수단 12 : 코어링 회로부

13 : 천이폭 검출수단 14 : 보정수단

15 : 잡음제거수단 16 : 감쇠기

17 : 가산기 18 : 지연매칭기

본 발명은 영상신호의 천이영역(Transient Edge)을 강조(Enhancement)하여 영상을 선명하게 표시하는 장치와 그 제어방법에 관한 것으로, 영상신호를 각각의 입력신호 대역폭에 따라 강조할 필터의 대역을 가변시켜 자력 영상신호에 적합한 주파수 영역의 강조처리가 가능하도록한 영상신호의 천이영역 강조장치 및 강조 제어방법에 관한 것이다.

종래의 영상신호 천이영역 강조장치는 제1도는 참조하면, 입력영상신호(VIDEO)를 지연시키는 지연기(1)(2)와, 영상신호 및 지연된 신호를 증폭하는 증폭기(3)(4)(5)와, 증폭된 신호를 합성하는 가산기(6)와, 가산된 영상신호의 강조레벨을 조절하는 감쇠기(7)와, 감쇠된 영상신호 및 지연된 영상신호를 합성하여 최종 강조 신호처리된 영상신호로 출력하는 가산기(8)와, 신호 처리상에서의 지연시간을 보상해주는 지연매칭기(9)로 구성된 것으로, 이는 휘도/색도분리된 휘도신호 또는 색신호의 엣지(Edge)성분을 강조하므로서 선명한 느낌을 주는 영상화면을 시청 가능하게 하는 것이며, 영상신호의 예리한 천이영역에서 그 엣지의 오우버슈트(Overshoot) 및 언더슈트(Undershoot)를 강화시켜 시각적으로 선명하게 느껴지도록 하는 것이다. 즉, 제1도에서 영상신호(VIDEO)는 증폭기(3)를 거쳐 가산기(6)에 공급되는 한편 지연기(1)를 거쳐 소정시간 지연된후 증폭기(4)를 통해 증폭되어 가산기(이에 공급됨과 함께 지연매칭기(9)를 통해 가산기(8)에도 공급되고, 지연기(1)에서 지연된 신호는 지연기(2)를 통해 소정시간 지연 되어 증폭기(피로 증폭된후 가산기(6)에 공급된다.

여기서 지연기(1)(2)의 지연시간이 1라인 주기이면 입력 영상신호를 수직방향으로 강조하는 회로로서 동작되고, 1샘플 신호지연과 입력영상신호를 수평방향으로 강조하는 회로로서 동작된다. 상기 가산기(6)에 이르기까지의 신호지연과 증폭 및 가산동작은 일련의 미분 처리과정이며 미분 처리결과 입력신호의 천이영역(상승, 하강단(에서 오우버슈트 및 언더슈트가 이루어지므로 영상내의 엣지성분이 강조되고, 이와같이 강조된 신호는 감쇠기(7)에서 그 강조정도(레벨)를 조절한 후 가산기(8)에서 지연기(1)를 통과한 영상신호와 합성되어 출력된다.

예를들어 NTSC TV에서 휘도신호는 4.2MHz의 대역폭을 갖고 그 엣지성분은 약 2 내지 3.5MHz대역에 해당되므로 이 주파수 대역성분을 강조하는 미분회로(또는 피이킹(Peaking)회로)를 사용하여 선명한 느낌을 주는 영상을 만들어내는 것이다.

그러나 영상신호의 대역폭 및 그 천이정도는 제2도에 도시된 바와같이 VCR, TV(NTNC), S-VHS등 신호처리방식(또는 회로)별로 상이한 주파수 특성을 고유의 값으로 갖고 있으므로 이들 각각에 대응하여 정확한 천이영역의 강조가 요구되고 있다.

그러나 종래의 영상신호 천이영역 강조장치에 의하면 천이영역의 강조가 수행되는 주파수 영역이 2 내지 4MHz이므로 제2도에서와 같이 대역폭≒4MHz의 TV(NTSC)를 기준으로 하는 강조장치를 적용하는 경우 대역폭≒3MHz의 VCR또는 대역폭≒5MHz의 S-VHS에 적용하게 되면 엣지영역 이외의 주파수 대역에 대한 강조가 병행되어 부자연스럽고 저화질의 영상이 표현되는 문제점이 있다.

즉, VCR에 적용하는 경우에는 고주파 신호가 강조되어 잡음이 심한 영상이 출력되고, S-VHS에 적용하는 경우에는 엣지영역보다 낮은 주파수 신호가 함께 강조되어 자연스럽지 못한 영상이 출력되며, 이는 이상적인 신호입력에 대하여 제한된 대역폭 때문에 TV, VCR, S-VHS신호가 그 천이영역의 폭이 증가하게 되고 엣지영역의 주파수에 차이가 있음을 의미하는 것이다.

본 발명은 영상신호의 동기신호 천이폭을 검출하고 이 검출정보로부터 입력영상신호의 종류를 판별하며, 판별결과에 따라 강조처리되는 주파수 영역을 가변 제어하여 영상신호의 천이영역을 강조해 주므로서 입력영상신호에 대응하는 주파수 대역의 강조의 이를 통한 잡음영역 강조의 배제 및 자연스럽고 선명한 영상의 구현을 기할 수 있도록 한 영상신호의 천이영역 강조장치와 강조 제어방법을 제공함을 목적으로 하며, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 장치의 구성과 이에의한 천이영역의 강조동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제3도는 입력신호에 따른 동기신호의 변화를 나타낸 것으로, 파형(a)은 이상적인 동기 신호 변화이고(IDEAL) 이와같은 동기신호의 변화는 영상처리기기의 종류별로 정해지는 신호처리 대역폭에 따라 S-VHS; 파형(b), TV(NTSC); 파형(c), VCR; 파형(d)과 같이 서로 상이한 천이폭(r1)(r1′)(r2)(r2′)(r3)(r3′)을 나타내게 된다.

여기서 r1 < r2 < r3, r1′< r2′< r3′으로 동기신호의 천이폭은 S-VHS가 가장 좁고, TV(NTSC), VCR의 순으로 넓은 폭을 갖게되며 영상신호 대역폭과 동기신호 천이폭은 서로 반비례하는 관계에 있게 된다.

따라서 본 발명은 동기신호의 천이폭을 검출하여 천이폭은 좁은 경우에는 고주파 영역을 강조하는 영상신호 필터링을 수행시키고 천이폭은 넓을수록 저주파 영역을 강조하는 영상신호 필터링을 수행시키므로서 강조처리할 영상신호원에 대응하는 천이영역 강조를 구현하고자 하는 것으로, 이와같은 본 발명의 강조장치 구성을 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 영상신호의 천이영역 강조장치는, 입력 영상신호에서 동기신호 영역을 검출하는 동기영역 검출수단(11)과, 동기영역에 해당하는 영상신호의 상하한 레벨에 포함된 잡음을 제거하는 코어링 회로부(12)와, 잡음제거된 동기영역 신호로부터 동기신호의 천이폭을 검출하는 천이폭 검출수단(13)과, 동기신호의 천이폭에 따라 강조하는 영상신호의 주파수 대역을 가변 제어하는 보정수단(14)과, 보정된 영상신호에서 잡음을 제거하는 잡음제거수단(15)과, 잡음제거된 신호의 보정정도를 가감 제어하는 감쇠기(16)와, 보정레벨 제어된 신호와 지연시간 보상된 입력 비디오 신호를 가산하여 최종적으로 강조처리된 영상신호를 출력하는 가산기(17)와, 강조처리에 소요되는 영상신호 지연시간을 보상하여 가산기(17)에 공급하는 지연매칭기(18)로 구성된다.

한편, 제5도는 본 발명 장치의 실시예 회로구성을 나타낸 것으로, 이에 의하면 상기 천이폭 검출수단(13)은, 잡음제거된 영상신호를 지연시키는 샘플메모리(19)와, 지연된 영상신호와 잡음제거된 영상신호의 차를 구하기 위한 가산기(20)와, 차신호의 절대값을 연산하는 절대값 계산기(21)와, 절대값을 기준값(TH)과 비교하여 천이성분을 검출하는 비교기(22)와, 천이성분을 시스템 클록(CLOCK)과 논리조합하여 카운터 클록으로 공급하는 앤드게이트(23)와, 동기영역에서 상기 클록을 카운트하여 천이폭 검출값을 출력하는 카운터(24)와, 상기 카운터 출력값을 메모리하여 동기신호의 천이폭 정보로 출력하는 1비트 메모리(25)(26)(27)(28) 및 메모리 클록 공급을 위한 인버터(29)로 구성된다.

그리고 상기 보정수단(14)은, 입력영상신호에 대해 H(Z)=1/2-1/4(Z^-n+Z⁺ⁿ)의 전달함수를 갖는 대역통과필터를 이루는 샘플메모리(30 내지 35)와 증폭기(36 내지 42) 및 가산기(43)(44)(45)와 이 필터 출력신호 레벨을 상기 동기신호의 천이폭 정보에 따라 각각 가/감제어하는 가변증폭기(46)(47)(48) 및 증폭기 출력의 가산기(49)로 구성되며, 여기서 18A 및 18B는 신호처리상에서의 지연시간을 보상해주는 지연매칭기이다.

이와같이 구성된 본 발명의 천이영역 강조장치에 의하여 이루어지는 강조 제어방법은, 영상 신호를 인접화소값의 차를 구하여 그 차의 절대값으로부터 동기영역에서의 천이성분을 카운트하여 동기신호 천이폭을 검출하는 동기천이폭 검출과정과, 검출된 동기천이폭에 따라 입력 영상신호의 대역폭에 대응하는 주파수 영역에서 강조처리가 이루어지도록 강조처리할 필터링 대역을 가변시키는 대역 제어과정으로 이루어진 것으로, 이하 제4도 내지 제9도를 참조하여 본 발명에 의한 영상신호의 천이영역 강조동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제4도 및 제5도에서 동기영역 검출수단(11)은 예로써 입력 영상신호(VIDEO IN)(제6도의 (a)참조)에서 수평동기신호(H-SYNC)의 시간영역을 포함하는 동기영역 검출신호(제6도의 (b)참조)를 출력하여 동기영역을 검출하고, 이 검출신호는 천이폭 검출수단(13)에 공급한다.

이 동기영역 검출신호는 수평동기신호(H-SYNC)의 폭보다 큰폭이고 동기신호가 포함되는 영역에서는 하이신호로, 나머지 영역에서는 로우신호로 출력된다.

한편, 동기영역 검출수단(11)을 통과한 영상신호는 코어링(CORING)회로부(13)에 입력되고, 코어링 회로부(12)는 제7도의 (a)와 같이 영상신호의 상/하한 레벨(PEDESTAL LEVEL ; L1)(OIRE LEVEL ; L2)에 있는 잡음성분을 제7도의 (b)와 같이 제거하는 코어링 신호처리를 수행하여 입력 영상신호에서 잡음을 제거하므로서 이후의 동기신호 천이폭 검출시 잡음에 의한 오차발생을 방지한다.

이와같이 하여 잡음제거된 영상신호는 천이폭 검출수단(13)과 보정수단(14)에 입력되고, 천이폭 검출수단(13)은 입력 영상신호에서 동기영역 검출신호에 따라 동기신호의 천이폭을 검출한다. 즉, 코어링 처리된 영상신호가 샘플메모리(19)에 저장되어 1클록 지연되고 이 지연된 신호는 원래의 영상신호와 함께 가산기(20)에서 그 차값이 연산된다.(인접 화소값의 차 산출)

이 차신호는 절대값 계산기(21)를 통해 차신호의 절대값이 계산되고 절대값 신호는 천이성분으로 판정하기 위해 정해놓은 소정의 기준값(TH)과 비교되고 기준값(TH)보다 큰 경우는 천이성분이므로 하여, 작은 경우는 로우신호를 비교결과로 출력한다.

이와같은 천이성분 신호는 앤드게이트(23)에 공급되므로 천이성분인 경우(하이)에 시스템 클록(CLOCK)이 카운터(24)의 클록입력단(CLK)에 공급되어 카운터(24)가 동작하고, 이에따라 동기 신호의 천이폭을 카운트하게 된다.

여기서 카운터(24)의 리세트 입력단 에는 동기영역 검출신호(제6도의 (나)참조)가 입력되므로 동기영역에서만 카운터(24)가 동작하고 나머지 영역에서는 리세트되므로서 동기 신호의 천이폭 카운트가 가능하게 된다.

카운트된 값은 1비트 메모리(25)(26)(27)(28)에 공급되고, 1비트 메모리(25)(26)(27)(28)는 인버터(29)로 반전된 동기영역 검출신호가 메모리 클록으로 공급되므로 동기영역 검출신호의 폴링엣지(반전신호의 라이징 엣지)에서 카운트값을 동기신호 천이폭 검출정보로 메모리하여 출력해준다.

이와같이 하여 출력된 동기신호 천이폭 검출정보는 보정수단(14)에 공급되고, 보정수단(14)은 코어링 횔부(12)에서 공급되는 영상신호를 동기신호 천이폭에 따라 각각 상이한 주파수 대역으로 필터링 처리하여 입력 영상신호 대역폭에 대응하는 강조처리된 영상신호를 출력한다. 즉, 코어링 처리된 영상신호가 전달함수 ; H(Z)=1/2-1/4(Z^-n+Z⁺ⁿ)의 대역통과필터(30 내지 45)를 거쳐 입력신호의 종류(VCR)(TV)S-VHS)에 따른 특정주파수 대역이 강조처리가 각각 수행된후 지연매칭기(18B)를 통해 지연시간 매칭된 상기 동기신호 천이폭 검출정보에 따라 가변증폭기(46)(47)(48)의 증폭도(K1)(K2)(K3)(단, K1+K2+K3=1)를 조절하여 상기 필터 출력레벨을 가변시켜 주고, 이 가변증폭된 신호들이 가산기(49)로 가산되어 동기신호 천이폭에 따라 보정된 강조신호로 출력된다.

여기서 대역통과필터는 샘플메모리(30 내지 35)와 증폭기(36 내지 42)를 이용하여 각각 상이한 특성의 필터를 이루게 된다.

즉, 입력 영상신호는 샘플메모리(30 내지 35)에 의하여 순차적으로 메모리되고 또한 후단의 샘플 메모리측으로 시프트되며, 가산기(43)는 -1/4증폭기(36)(42) 및 1/2증폭기(39)의 입력 샘플메모리 증폭신호를 입력으로 하여 가산 처리하므로서 fs/6(fs ; 샘플링 주파수 예 ; △fsc≒4.3MHz)인 주파수 대역을 강조하며 이는 영상신호가 VCR인 경우이고 제8도에서 (b)와 같은 응답특성의 필터링이 이루어지게 된다.

그리고 가산기(44)는 -1/4증폭기(38)(40) 및 1/2증폭기(39)의 입력 샘플메모리 증폭신호를 입력으로 하여 가산 처리하므로서 fs/4인 주파수 대역을 강조하며 이는 영상신호가 TV인 경우이고 제8도에서 (d)와 같은 응답특성의 필터링이 이루어지게 한다.

그리고 가산기(45)는 -1/4증폭기(37)(41) 및 1/2증폭기(39)의 입력 샘플메모리 증폭신호를 입력으로 하여 fs/2인 주파수 대역을 강조하며 이는 영상신호가 S-VHS인 경우이고 제8c도와 같은 응답특성의 필터링이 이루어지게 한다.

제8a도에서는 1/2-1/4(Z^-n+Z⁺ⁿ)에 해당하는 필터의 응답특성을 나타낸다.

가산기(43)(44)(45)에서 출력되는 필터출력은 상기한 바와같이 가변증폭기(46)(47)(48)에서 동기신호 천이폭 검출정보에 따라 그 증폭도(K1)(K2)(K3)를 각각 달리하여 증폭시키고 가산기(49)에서 가산하므로서 최종 주파수 특성은 입력 영상신호의 대역폭에 맞게 자동적으로 가변 제어되는 것이다.

이와같은 가산기(49)의 출력특성은 증폭도(k1)(k2)(k3)를 변화시켜 조합하므로서 제9도에서와 같이 동기신호의 천이폭을 제한하는 정도에 따라 강조주파수 대역이 정해지게 되는데, 천이폭을 2클록 이하로 하는 경우 강조하는 주파수 대역이 최대가 되고 8클록이상으로 제한하는 경우 최소폭이 되므로 결국, 동기신호 천이폭이 좁을수록 강조하는 주파수 대역은 증가하게 된다. 따라서 동기신호 천이폭에 대응하여 강조처리할 영상신호의 천이영역 강조주파수 대역이 가변적으로 변화되므로 입력신호에 대하여 최적의 필터링 처리가 가능하게 된다.

상기 가산기(49)의 출력신호는 잡음제거수단(15)을 통해 잡음 제거되고, 감쇠기(16 ; 가변증폭기)를 통해 강조정도를 조절하며, 지연매칭기(18A)로 지연매칭된 영상신호와 함께 가산기(17)에서 가산되어 최종적으로 윤곽선이 강조된 영상신호가 출력된다.

한편, 본 발명에서 상기 보정수단(14)의 실시예로 제10도에 도시된 바와같이, 영상신호를 순차적으로 시프트 메모리시키는 샘플메모리(50 내지 55)와, 동기신호의 천이폭에 따라 필터계수(A1 내지 A2)가 가변 제어되어 상기 샘플메모리 출력신호의 필터링 주파수 대역이 변환되는 대역 가변필터(56 내지 62) 및 필터출력의 가산기(63)로 구성된 회로를 적용하며, 이 실시예에서도 또한 샘플메모리(50 내지 55)가 입력 영상신호(동기영역 검출수단의 출력)를 1클록씩 순차적으로 시프트 메모리시켜 소정시간 지연시키고, 지연된 각각의 영상신호(화소값)는 대역가변필터(56 내지 62)에 입력되며, 상기 천이폭 검출수단에서 검출된 천이폭에 따라 그 필터계수(A1 내지 A7)를 변환시킴으로써 강조하는 주파수 대역을 입력 영상신호의 종류에 맞게 변환시켜 준다.

한편, 본 발명에서 천이폭 검출의 신빙성을 높이기 위하여 상기 천이폭 검출수단(13)에서 검출된 천이폭 정보의 평균값 즉, 일정한 시간동안 다수의 동기신호 천이폭 정보를 평균하여 이 평균값으로 현재 영상신호의 동기신호 천이폭을 판정할 수 있고, 보정수단(14)의 필터차수를 증가시켜 보다 정밀한 필터링 대역이 통계를 기할 수도 있다.

또한, 영상신호와 동기신호 천이폭의 상관성(제3도 참조)을 해석하여 영상신호의 대역폭을 검출할 수 있고, 입력 영상신호의 종류(TV, VCR, S-VHS)를 판별할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 입력 영상신호의 동기신호 천이폭을 검출하여 신호의 종류(또는 대역폭)를 판별하므로 입력신호에 적합한 필터링을 통해 보다 선명한 영상을 제공할 수 있고, 이에따른 화질향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 입력 영상신호에서 동기신호 영역을 검출하는 동기영역 검출수단(11)과, 동기영역에 해당하는 영상신호의 상하한 레벨에 포함된 잡음을 제거한느 코어링 회로부(12)와, 잡음제거된 동기영역 신호로부터 동기신호의 천이폭을 검출하는 천이폭 검출수단(13)과, 동기신호의 천이폭에 따라 강조하는 영상신호의 주파수 대역을 가변 제어하는 보정수단(14)과, 보정된 영상신호의 보정 정도를 가감 제어하는 감쇠기(16)와, 보정레벨 제어된 신호와 지연시간 보상된 입력 비디오 신호를 가산하여 최종적으로 강조처리된 영상신호를 출력하는 가산기(17)와, 강조처리에 소요되는 영상신호 지연시간을 보상하여 가산기(17)에 공급하는 지연매칭기(18)로 구성된 영상 신호의 천이영역 강조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 천이폭 검출수단(13)은, 잡음제거된 영상신호를 지연시키는 샘플메모리(19)와, 지연된 영상신호와 잡음제거된 영상신호의 차를 구하기 위한 가산기(20)와, 상기 가산기(20)의 차신호에서 절대값을 연산하는 절대값 계산기(21)와, 상기 절대값을 기준값(TH)과 비교하여 천이성분을 검출하는 비교기(22)와, 상기 천이성분을 시스템 클록(CLOCK)과 논리조합하여 카운터 클록으로 공급하는 앤드게이트(23)와, 동기영역에서 상기 클록을 카운트하여 천이폭 검출값을 출력하는 카운터(24)와, 상기 카운터 출력값을 메모리하여 동기신호의 천이폭 정보로 출력하는 1비트 메모리(25)(26)(27)(28)와, 상기 메모리에 클록 공급을 위한 인버터(29)로 구성된 영상신호의 천이영역 강조장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 보정수단(14)은, 입력 영상신호에 대해 H(Z)=1/2-1/4(Z^-n+Z⁺ⁿ)의 전달 함수를 갖는 대역통과필터를 이루는 샘플메모리(30 내지 35)와 샘플메모리 출력을 증폭하는 증폭기(36 내지 42) 및 증폭된 신호들을 가산하는 가산기(43)(44)(45)와, 이 필터 출력신호 레벨을 상기 동기신호이 천이폭 정보에 따라 각각 가/감제어하는 가변증폭기(45)(47)(48) 및 증폭기 출력의 가산기(49)로 구성된 영상신호의 천이영역 강조장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 보정수단(14)은, 영상신호를 순차적으로 시프트 메모리시키는 샘플메모리(50 내지 55)와, 동기신호의 천이폭에 따라 필터계수(A1 내지 A7)가 가변 제어되어 상기 샘플메모리 출력신호의 필터링 주파수 대역이 변환되는 대역가변필터(56 내지 62)와, 상기 대역 가변필터의 필터 출력을 가산하는 가산기(63)로 구성된 영상신호의 천이영역 강조장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 보정된 영상신호에서 잡음을 제거하여 가산기(17)에 공급하는 잡음제거수단(15)을 포함하는 영상신호의 천이영역 강조장치.
6. 영상신호를 인접화소값의 차를 구하여 그 차의 절대값으로부터 동기영역에서의 천이성분을 카운트하여 동기신호 천이폭을 검출하는 동기천이폭 검출과정과, 검출된 동기천이폭에 따라 입력 영상신호의 대역폭에 대응하는 주파수 영역에서 강조처리가 이루어지도록 강조처리할 필터링 대역을 가변시키는 대역 제어과정으로 이루어진 영상신호의 천이영역 강조 제어방법.
7. 제6항에 있어서, 동기천이폭 검출과정에서 검출된 동기신호 천이폭 정보의 평균값을 구하여 현재 입력 영상신호의 동기신호 천이폭으로 판정하는 영상신호의 천이영역 강조 제어방법.