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KR100854091B1 - 영상신호의 필름 모드 검출장치 및 방법 - Google Patents

영상신호의 필름 모드 검출장치 및 방법 Download PDF

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KR100854091B1
KR100854091B1 KR1020020041021A KR20020041021A KR100854091B1 KR 100854091 B1 KR100854091 B1 KR 100854091B1 KR 1020020041021 A KR1020020041021 A KR 1020020041021A KR 20020041021 A KR20020041021 A KR 20020041021A KR 100854091 B1 KR100854091 B1 KR 100854091B1
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Abstract

영상신호의 필름 모드 검출장치가 개시된다. 영상신호의 필름 모드 검출장치는, 영상신호의 각 필드를 입력되는 순서에 따라 순차적으로 버퍼링하는 제1필드버퍼, 제2필드버퍼, 및 제3필드버퍼에 저장된 상기 각 필드를 이용하여 상기 영상신호의 필름모드를 검출하는 영상신호의 필름모드 검출방치에 있어서, 제1필드버퍼 및 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 변화 여부를 비교하여 각 필드의 움직임정보를 산출하는 움직임정보 산출부, 움직임정보를 소정의 필드 단위로 각 필드별로 저장하는 움직임정보 버퍼, 및 소정의 필드 단위로 저장된 각 필드별 움직임정보와 영상신호에 대한 3:2 풀 다운에 따른 일정한 주기를 갖는 필드의 패턴을 비교하여, 매칭 여부에 따른 영상신호의 필름모드를 판단하는 패턴 매칭부를 갖는다. 영상신호의 필름모드를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
필름, 모드, 풀 다운, 양자화, 프레임, 필드, NTSC, 영화

Description

영상신호의 필름 모드 검출장치 및 방법{Apparatus for detecting a film-mode of the being inputted image signal}
도 1은 종래의 NTSC가 적용된 영상신호의 필름모드 검출장치의 예를 도시한 블록도,
도 2는 도 1의 필드합산부에서 출력되는 각 필드에 대해 산출된 SAD를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 영상신호의 필름모드 검출장치의 바람직한 실시예를 도시한 블록도,
도 4는 도 3의 움직임정보 버퍼에서 출력되는 각 필드별 움직임블록 개수를 나타낸 그래프의 예,
도 5는 도 3의 움직임정보 버퍼에서 출력되는 각 버퍼별 움직임블록 개수를 나타낸 그래프의 다른 예,
도 6은 송신측에서 영화를 TV를 통해 시청할 수 있도록, 영화의 필름 소스를 NTSC신호로 변환하는 3:2 풀 다운의 예를 나타낸 도면,
도 7은 도 3의 움직임정보 산출부의 각 필드 간의 움직임정보 산출에 따른 도 3의 움직임정보 버퍼의 각 필드별 움직임정보의 저장 예를 나타낸 도면,
도 8은 도 3의 패턴 매칭부의 패턴 매칭 과정을 설명하기 위한 도면,
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 도 3의 패턴 매칭부의 움직임정보에 대한 단계적 양자화에 따른 필름 모드 검출 예를 나타낸 도표,
도 10a 및 도 10b는 패턴 비교를 위한 주소에 대해, 노이즈가 많은 영상신호에 대해 도 3의 패턴 매칭부의 움직임정보에 대한 단계적 양자화의 결과값의 비교를 위한 패턴 주소의 변화를 나타낸 도표,
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 패턴 비교를 위한 주소에 대해, 노이즈가 작은 영상신호에 대해 도 3의 패턴 매칭부의 움직임정보에 대한 단계적 양자화의 결과값의 비교를 위한 패턴 주소의 변화를 나타낸 도표, 그리고
도 12는 본 발명에 따른 영상신호의 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 필드버퍼 120 : 제1필드버퍼
140 : 제2필드버퍼 160 : 제3필드버퍼
200 : 움직임정보 산출부 300 : 움직임정보 버퍼
400 : 패턴 매칭부
본 발명은 영상신호의 모드 검출장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 영상신호의 모션정보를 이용하여 패턴을 생성 및 누적하고 누적된 패턴을 문턱치와 비교하여 영상신호가 필름 소스인지를 검출하는 영상신호의 모드 검출장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 영화와 같은 필름 소스(film source)는 1초당 24개의 프로그레시브 프레임(progressive frame)으로 구성된다. NTSC(National Television System Committee) TV신호 및 DVD신호의 경우, 1초당 60 개의 인터레이스된 필드(interlaced field)로 구성된다. 따라서, 필름 소스를 TV로 방영하기 위해서는 1초당 24개의 프로그레시브 프레임을 1초당 60개의 인터레이스된 필드로 변환해 주어야 한다. 이러한 변환방법으로 사용되는 것이 3:2 풀 다운(full down)기법이다.
3:2 풀 다운 기법은 두 장의 24Hz 프레임을 다섯 장의 60Hz 필드로 변환시키는 기법이다. 상세하게는, 첫 번째 프레임에서 한 필드를 반복하여 세 장의 필드를 만들고 두 번째 프레임에서 두 장의 필드를 만드는 구조로 되어 있다. 즉, 3:2 풀 다운 기법은, 첫 번째 프레임으로부터 홀수 라인으로 구성된 톱 필드(top field) 및 짝수 라인으로 구성된 바텀 필드(bottom field)를 추출하고, 톱 필드를 재 추출한다. 그런 후, 3:2 풀 다운 기법은 두 번째 프레임으로부터 바텀 필드 및 톱 필드를 추출한다.
이러한 3:2 풀 다운 기법을 통해 2 프로그레시브 프레임이 5 인터레이스된 필드로 변환된다. 이에 따라, 송신측에서 필름 소스가 3:2 풀 다운되어 변환된 영상신호가 전송되면, 수신측에서는 3:2 풀 다운된 인터레이스된 필드로부터 두 필드의 조합을 통해 3:2 풀 다운되기 전의 완전한 프로그레시브 프레임을 얻을 수 있 다. 따라서, 수신측에서는 3:2 풀 다운된 인터레이스된 필드로부터 얻어진 3:2 풀 다운되기 전의 프로그레시브 프레임을 IPC(Interlace-to-Progressive Conversion)에 따라 완벽한 화질의 영상을 구현할 수 있다.
따라서, 영상신호를 수신하는 수신측에서는 입력되는 영상신호가 3:2 풀 다운된 필름 소스인지, 논-필름 소스(non-film source)인지를 판별하는 필름모드 검출하고 검출된 모드에 따른 영상신호의 처리가 필요하다. NTSC가 아닌 다른 영상신호에 대해서도 필름모드의 검출기법의 구현 및 이에 따른 영상신호의 처리기법이 요구된다.
도 1은 종래의 NTSC가 적용된 영상신호의 필름모드 검출장치의 예를 도시한 블록도이다. 일반적으로, 종래의 필름모드 검출기법은, 송신측에서 3:2 풀 다운 처리된 영상신호의 두 필드 간에 SAD(Sum of Absolute Difference)를 산출하고, 3:2 풀 다운에 따른 SAD의 주기가 5라는 것을 이용하여 필름모드를 검출하는 방법이 이용된다.
도시된 바와 같이, 필름모드 검출장치는, 필드버퍼(10), 차이값산출부(18), 절대값산출부(20), 필드합산부(30), 리미팅부(40), 대역통과필터(50), 파워산출부(60), 및 모드 검출부(70)를 갖는다.
필드버퍼(10)는 입력되는 영상신호의 필드를 저장한다. 필드버퍼(10)는, 제1필드버퍼(12), 제2필드버퍼(14), 및 제3필드버퍼(16)를 갖는다. 이에 따라, 입력되는 필드를 시간에 따라 순차적으로 제1필드버퍼(12), 제2필드버퍼(14), 및 제3필드버퍼(16)로 저장 및 출력한다.
종래의 영상신호에 대한 SAD 산출은 차이값산출부(18), 절대값산출부(20), 및 필드합산부(30)를 통해 산출된다.
차이값산출부(18)는 제1필드버퍼(12) 및 제3필드버퍼(16)에 저장된 각 필드의 동일 위치에 배치된 각 픽셀 값의 차이값을 산출한다.
절대값산출부(20)는 차이값산출부(18)에서 산출된 각 필드의 픽셀 값의 차이값의 절대값을 산출한다.
필드합산부(30)는 절대값산출부(20)에서 산출된 각 픽셀 값의 차이값의 절대값을 필드 단위로 합산한다. 이에 따라, 영상신호의 각 필드에 대한 SAD가 산출된다.
리미팅부(40)는 각 필드에 대해 산출된 SAD 중에서 필름 모드의 검출을 위한 장애 요인인 화면 전환 현상이 발생할 수 있는 증폭된 SAD를 미리 설정된 임계값으로 제한한다.
대역통과필터(50)는 리미팅부(40)를 통과한 SAD를 대역 통과 필터링하여 주파수 축에 대해 주기가 5인 신호를 추출한다. 이때, 대역통과필터(50)에서 추출된 주기가 5인 신호는 시간축에 대해 정현파이다.
파워산출부(60)는 대역통과필터(50)로부터 출력되는 정현파의 파워(power)를 산출한다. 이에 따라, 산출된 파워를 통해 각 필드에 대해 산출된 SAD에 얼마나 많은 주기 5인 성분이 있는지를 알 수 있다.
모드 검출부(70)는 미리 설정된 임계값과 파워산출부(60)에서 산출된 파워를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 입력되는 영상신호의 필름모드 여부를 판별한다. 이에 따라, 종래의 모드 검출부(70)는 설정된 임계값 보다 파워산출부(60)에서 산출된 파워가 큰 경우, 입력되는 영상신호가 필름 모드인 것으로 판단한다. 또한, 종래의 모드 검출부(70)는 설정된 임계값 보다 파워산출부(60)에서 산출된 파워가 작은 경우, 입력되는 영상신호가 필름 모드가 아닌 논-필름 모드(non-film mode)인 것으로 판단한다. 이때, 종래의 모드 검출부(70)는 설정된 임계값과 파워산출부(60)에서 산출된 파워의 비교 결과에 따라, 입력되는 영상신호가 필름 모드인 것으로 판단되면 '1'을, 필름 모드가 아닌 것으로 판단되면 '0'을 IPC를 수행하는 수단 또는 신호 처리를 수행하기 전에 영상신호를 저장하는 저장수단으로 영상신호와 함께 출력한다.
도 2는 도 1의 필드합산부(30)에서 출력되는 각 필드에 대해 산출된 SAD를 나타낸 그래프이다. 이때, 3:2 풀 다운되어 전송된 영상신호는 전송 중에 발생한 노이즈(noise)는 없는 것으로 가정한다.
도시된 바와 같이, 그래프의 필드번호가 9인 지점에서 화면 전환이 발생한다는 것을 알 수 있다. 이러한 값은 주기가 5인 특성을 찾는데 장애가 된다. 따라서, 리미팅부(40)에서는 필드번호 9지점의 SAD를 미리 설정된 임계값으로 제한함으로써, 화면 전환 요인이 제거된다. 이에 따라, 대역통과필터(50)에서는 임계값으로 제한된 신호를 "ω=2π/5"를 중심으로 하고 DC 게인(gain)을 '0'으로 하여 대역 통과 필터링을 수행하면, 시간축에 대해 주기가 1/5인 정현파가 출력된다. 이는, 입력이 1/5주기를 갖는 성분이 클 수록 큰 진폭을 갖게된다. 이러한 정현파의 진폭에 대한 파워를 산출하기 위해, 파워산출부(60)에서는 진폭의 제곱의 합을 산출 함으로써, SAD의 주기가 5인지를 판별하게 된다. 이에 따라, 모드 검출부(70)에서는 SAD와 설정된 임계값을 비교하여 임계값 이상인 SAD에 대해서는 입력된 영상신호가 필름 모드인 것으로 판단하여 그 결과를 출력한다.
그런데, 3:2 풀 다운한 스트림의 두 필드의 SAD는 주기 5를 갖는 것이 일반적이지만, 노이즈가 첨가될수록 SAD의 주기성이 많이 파괴되는 문제점이 있다.
그리고, 리미팅부(40)에서 화면 전환을 제거하기 위해 SAD의 피크값을 제거하게 되는데 입력 스트림에 따라서 SAD가 작은 경우에도 일정한 값으로 SAD를 제거하기 때문에, 신호의 주기성을 구할 때 잘못된 값이 출력될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 모드 검출부(70)에서는 SAD와의 비교에 따른 필름 모드 여부를 판단하기 위해 임계값이 미리 설정된다. 그런데, 입력 스트림에 따라서 그 파워가 달라질 수 있기 때문에, 미리 설정된 고정된 임계값을 이용하여 영상신호의 필름모드 여부를 판단하는 것은 신뢰성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 종래에는 영상신호의 필름모드 여부를 판단하기 위한 임계값을 수 많은 실험을 통해 적절한 값을 설정하고 있다. 하지만, 입력되는 스트림의 노이즈가 많고 이웃하는 필드번호 간의 SAD 변화가 큰 경우, 필름모드 여부의 판단 결과가 잘못될 가능성이 크다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 3:2 풀 다운되어 입력되는 영상신호에 대해 필름모드를 검출할 때, 보다 신뢰성이 높은 영상신호의 필 름모드를 검출할 수 있는 영상신호의 필름모드 검출장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적은 본 발명에 따라, 영상신호의 각 필드를 입력되는 순서에 따라 순차적으로 버퍼링하는 제1필드버퍼, 제2필드버퍼, 및 제3필드버퍼에 저장된 상기 각 필드를 이용하여 상기 영상신호의 필름모드를 검출하는 영상신호의 필름모드 검출방치에 있어서, 제1필드버퍼 및 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 변화 여부를 비교하여 각 필드의 움직임정보를 산출하는 움직임정보 산출부, 움직임정보를 소정의 필드 단위로 각 필드별로 저장하는 움직임정보 버퍼, 및 소정의 필드 단위로 저장된 각 필드별 움직임정보와 영상신호에 대한 3:2 풀 다운에 따른 일정한 주기를 갖는 필드의 패턴을 비교하여, 매칭 여부에 따른 영상신호의 필름모드를 판단하는 패턴 매칭부를 포함하는 영상신호의 필름모드 검출장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 움직임정보 산출부는, 움직임정보를 산출하기 위해, 제1필드버퍼 및 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 벡터 산출, 산출된 움직임 벡터의 합 산출, SAD 산출, 산출된 SAD의 합 산출, 움직임블록 개수 산출, 및 산출된 움직임블록 개수의 합 산출 중 어느 하나를 이용한다.
바람직하게는, 패턴 매칭부는, 영상신호에 미치는 외적 요인을 줄이기 위해 움직임정보 버퍼에 저장된 소정의 필드 단위의 움직임정보를 단계에 따라 작은 수에서 큰 수로 나누는 단계적 양자화를 수행하며, 각 단계별 양자화된 결과값과 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴을 비교하여 매칭 여부에 따른 영상신호의 필름모드를 판단한다.
본 실시예에서는, 단계적 양자화를 위한 숫자 N의 값은 2n(n=1, 2, 3, ···, m)이 사용된다. 바람직하게는, 단계적 양자화를 위한 숫자 N의 값은 "n=1, 2, 3, ···, m" 중에서 n이 1, 2, 4, 및 7인 2n이 사용된다. 또한, 패턴 매칭부에서 설정된 영상신호의 3:2 풀 다운에 따른 필드의 패턴은, 필드 간의 움직임이 없는 필드의 주기가 5인 패턴이 적용된다.
한편, 상기와 같은 목적은 본 발명에 따라, 영상신호의 각 필드를 입력되는 순서에 따라 순차적으로 버퍼링하는 제1필드버퍼, 제2필드버퍼, 및 제3필드버퍼에 저장된 각 필드를 이용하여 영상신호의 필름모드를 검출하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법에 있어서, 제1필드버퍼 및 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 변화 여부를 비교하여 각 필드의 움직임정보를 산출하는 단계, 산출된 움직임정보를 소정의 필드 단위로 각 필드별로 저장하는 단계, 및 소정의 필드 단위로 저장된 각 필드별 움직임정보와 영상신호에 대한 3:2 풀 다운에 따른 일정한 주기를 갖는 필드의 패턴을 비교하고, 매칭 여부에 따른 영상신호의 필름모드를 판단하는 단계를 포함하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 움직임정보 산출단계에서는, 움직임정보를 산출하기 위해, 제1필드버퍼 및 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 벡터 산출, 산출된 움직임 벡터의 합 산출, SAD 산출, 산출된 SAD의 합 산출, 움직임블록 개수 산출, 및 산출된 움직임블록 개수의 합 산출 중 어느 하나의 산출 방법이 이용된다.
바람직하게는, 필름모드 판단단계에서는, 영상신호에 미치는 외적 요인을 줄이기 위해 움직임정보 버퍼에 저장된 소정의 필드 단위의 움직임정보를 단계에 따라 작은 수에서 큰 수로 나누는 단계적 양자화가 수행되며, 각 단계별 양자화된 결과값과 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴이 비교되어 매칭 여부에 따른 영상신호의 필름모드가 판단된다.
본 실시예에서는, 단계적 양자화를 위한 숫자 N의 값은 2n(n=1, 2, 3, ···, m)이 사용된다. 바람직하게는, 단계적 양자화를 위한 숫자 N의 값은 "n=1, 2, 3, ···, m" 중에서 n이 1, 2, 4, 및 7인 2n이 사용된다. 또한, 필름모드 판단단계에서 설정된 영상신호의 3:2 풀 다운에 따른 필드의 패턴은, 필드 간의 움직임이 없는 필드의 주기가 5인 패턴이 설정된다.
본 발명에 따르면, 움직임정보의 양자화가 수행된 값과 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴을 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드 검출을 위한 계산량을 줄일 수 있다.
또한, 움직임정보에 대해 단계적으로 양자화를 수행하고 그 결과값을 매 단계 마다 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
이에 따라, 정확하게 검출된 영상신호의 필름모드에 따른 보다 정확한 IPC가 수행될 수 있고, 필름모드인 영상신호의 저장 용량을 줄일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 영상신호의 필름모드 검출장치의 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 영상신호의 필름모드 검출장치는, 필드버퍼(100), 움직임정보산출부(200), 움직임정보 버퍼(300), 및 패턴 매칭부(400)를 갖는다.
필드버퍼(100)는 입력되는 영상신호를 필드 단위로 각각 저장 및 출력한다. 본 실시예에서는 입력되는 영상신호로 NTSC를 예로 하고 있다. 필드버퍼(100)는 제1필드버퍼(120), 제2필드버퍼(140), 및 제3필드버퍼(160)를 갖는다. 이에 따라, 입력되는 영상신호의 각 필드를 시간에 따라 순차적으로 제1필드버퍼(120), 제2필드버퍼(140), 및 제3필드버퍼(160)로 저장 및 출력한다.
움직임정보 산출부(200)는 제1필드버퍼(120) 및 제3필드버퍼(160)에 저장된 각 필드를 비교하여 비교된 각 필드 간의 움직임 여부에 따른 움직임정보를 산출한다.
움직임정보 버퍼(300)는 움직임정보 산출부(200)에서 산출된 각 필드의 움직임정보를 저장 및 출력한다. 본 실시예에서는 10 필드 단위의 각 필드의 움직임정보를 저장 및 출력한다.
패턴 매칭부(400)는 움직임정보 버퍼(300)에 저장된 움직임정보를 영상신호의 3:2 풀 다운에 따른 일정한 주기를 갖는 필드의 패턴과 비교하여, 움직임정보와 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴의 매칭 여부에 따라 영상신호의 필드모드 여부를 판 별한다.
본 실시예에 따른, 움직임정보 산출부(200)는 제1필드버퍼(120) 및 제3필드버퍼(160)에 저장된 각 필드로부터 움직임 벡터 산출, SAD 산출, 및 움직임 블록 개수 산출 중 어느 하나의 방법을 통해 각 필드 간의 움직임정보를 산출한다.
움직임 벡터 산출은 각 필드의 움직임벡터를 이용하여 각 필드의 각 픽셀 간의 움직임을 추정하고 추정된 움직임량을 벡터로 변환하여 산출된다. 이때, 움직임정보 산출부(200)는 필드 단위로 각 필드의 각 픽셀 간의 움직임 벡터를 합한 값을 움직임정보 버퍼(300)에 출력할 수도 있다.
SAD 산출은 제1필드버퍼(120) 및 제3필드버퍼(160)에 저장된 각 필드의 각 픽셀 간의 차이값의 산출과 차이값에 절대값이 취해짐에 따라 산출된다. 이때, 움직임정보 산출부(200)는 필드 단위로 각 필드 간의 각 픽셀의 SAD를 합한 값을 움직임정보 버퍼(300)에 출력할 수도 있다.
움직임블록 개수 산출은 제1필드버퍼(120) 및 제3필드버퍼(160)에 저장된 각 필드를 각각 소정 개수의 블록으로 나누어 각각에 대응되는 볼록으로부터 각 블록 간의 SAD 또는 움직임 벡터와 임의의 값을 비교하여 그 비교 결과에 따른 움직임이 발생한 움직임 블록의 개수를 카운팅하므로 산출된다.
이와 같이 산출된 움직임정보는 움직임정보 버퍼(300)에 일정 필드 단위로 저장된다. 이에 따라, 패턴 매칭부(400)는 노이즈와 같은 영상신호에 미치는 외적인 요인을 줄이기 위해 움직임정보 버퍼(300)에서 출력된 일정 필드 단위의 움직임정보를 단계적으로 양자화한다. 단계적 양자화란, 움직임정보 버퍼(300)에 저장된 일정 필드 단위의 움직임정보를 단계에 따라 점층적으로 작은 수에서 큰 수로 나누는 것을 말한다. 패턴 매칭부(400)는 움직임정보에 대한 양자화가 수행되는 단계마다, 그 결과값을 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 비교하여 매칭여부에 따른 영상신호의 필름모드를 판단한다. 즉, 패턴 매칭부(400)는 움직임정보의 양자화가 수행된 값이 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 매칭되면, 영상신호를 필름모드로 판단한다.
따라서, 움직임정보의 양자화가 수행된 값과 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴을 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드 검출을 위한 계산량을 줄일 수 있다. 또한, 움직임정보에 대해 단계적으로 양자화를 수행하고 그 결과값을 매 단계 마다 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드를 보다 정확하게 검출할 수 있다. 이에 따라, 정확하게 검출된 영상신호의 필름모드에 따른 보다 정확한 IPC가 수행될 수 있고, 필름모드인 영상신호의 저장 용량을 줄일 수 있다.
도 4는 도 3의 움직임정보 버퍼(300)에서 출력되는 각 필드별 움직임블록 개수를 나타낸 그래프의 예이다. 도시된 그래프에 따르면, 입력되는 영상신호 중에서, 1필드부터 30필드까지는 영상신호의 각 필드별 움직임이 작으면서, 논-필름 소스(non-film source)임을 알 수 있다. 또한, 입력되는 영상신호 중에서 31필드부터는 영상신호의 각 필드별 움직임블록의 개수가 500개 내외로 각 필드 간에 움직임이 크면서, 3:2 풀 다운된 필름 소스(film source)임을 알 수 있다.
도 5는 도 3의 움직임정보 버퍼(300)에서 출력되는 각 버퍼별 움직임블록 개수를 나타낸 그래프의 다른 예이다. 도시된 그래프에 따르면, 입력되는 영상신호 중에서, 1필드부터 36필드까지는 영상신호의 각 필드별 움직임블록의 개수가 50개 내지 100개 내외로 각 필드 간에 움직임이 작으면서, 3:2 풀 다운된 필름 소스임을 알 수 있다. 또한, 입력되는 영상신호 중에서, 37필드부터는 영상신호의 각 필드별 움직임이 작은 논-필름 소스(non-film source)임을 알 수 있다.
도 6은 송신측에서 영화를 TV를 통해 시청할 수 있도록, 영화의 필름 소스를 NTSC신호로 변환하는 3:2 풀 다운의 예를 나타낸 도면이다. 나타낸 바와 같이, 초당 24프레임의 필름 소스를 초당 60필드(30프레임)의 비디오신호로 변환하면, 필름 소스의 첫 번째 프레임은 NTSC의 2필드로, 두 번째 프레임은 NTSC의 3필드로 변환된다.
즉, 필름 소스를 NTSC 2필드로 변환하는 것은 필름 소스의 첫 번째 프레임로부터 탑 필드 및 바텀 필드를 추출하여 NTSC 2필드를 구성하는 것이다. 또한, 필름 소스를 NTSC 3필드로 변환하는 것은 필름 소스의 두 번째 프레임으로부터 탑 필드 및 바텀 필드를 추출하고 탑 필드 및 바텀 필드 중 어느 하나를 재 추출하여 NTSC 3필드를 구성하는 것이다.
도면에서, 필름 소스의 프레임 Fn의 탑 필드는 Fn T 및 바텀 필드는 F n B로 표시되고, 필름 소스의 프레임 Fn+1의 탑 필드는 Fn+1 T 및 바텀 필드는 F n+1 B로 표시된다. 또한, 필름 소스의 프레임 Fn+2의 탑 필드는 Fn+2 T 및 바텀 필드는 F n+2 B로 표시되고, 필름 소스의 프레임 Fn+3의 탑 필드는 Fn+3 T 및 바텀 필드는 Fn+3 B로 표시된다.
따라서, 초당 60 필드의 NTSC신호로 변환된 영상 시퀀스(picture sequence)는 Fn T, Fn B, Fn+1 T, Fn+1 B, Fn+1 T, Fn+2 B, Fn+2 T , Fn+3 B, Fn+3 T, 및 Fn+3 B의 10개의 필드를 단위로 반복하여 변환되는 것이 일반적이다.
도 7은 도 3의 움직임정보 산출부(200)의 각 필드 간의 움직임정보 산출에 따른 움직임정보 버퍼(300)의 각 필드별 움직임정보의 저장 예를 나타낸 도면이다. 나타낸 바와 같이, 도시된 각 필드는 3:2 풀 다운된 필름 소스의 특징인 5개의 필드마다 한번씩 움직임이 없는 필드가 존재함을 알 수 있다. 본 실시예의 움직임정보 버퍼(300)는 움직임이 없다고 나타나는 필드가 톱 필드(top field)인 경우, 움직임정보의 0번지부터 움직임정보 산출부(200)에서 산출된 움직임정보를 저장한다. 또한, 움직임정보 버퍼(300)는 움직임이 없다고 나타나는 필드가 바텀 필드(bottom field)인 경우, 움직임정보의 5번지부터 움직임정보 산출부(200)에서 산출된 움직임정보를 저장한다.
도 8은 도 3의 패턴 매칭부(400)의 패턴 매칭 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 패턴 매칭부(400)는 움직임이 없는 필드의 주기가 5인 필드 패턴과 움직임정보 버퍼(300)에 저장된 움직임정보를, 각각 대응하는 필드별로 비교하여 매칭 여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단한다. 패턴 매칭부(400)에 설정된 주기가 5인 필드 패턴에서, '0'은 필드 간의 움직임이 없는 것을 나타내고 '1'은 필드 간의 움직임이 있는 것을 나타낸다. 이때, 움직임이 있다는 것은 각 필드의 움직임블록의 개수가 한 개 이상이라는 것을 의미한다. 또한, 본 실시예의 패턴 매칭부(400)는 주기가 5인 필드 패턴을 10개의 필드 단위로 패턴 매칭 여부를 비교한다.
이에 따라, 10 필드의 설정된 패턴과 움직임정보의 비교에 따라 영상신호가 필름모드가 아닌 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)는 움직임정보에 대해 단계적 양자화를 수행하고 각 양자화 단계마다 패턴 매칭 여부를 비교하여 영상신호의 필름모드 여부를 판단한다. 즉, 패턴 매칭부(400)는 움직임정보를 숫자 'N'으로 나누어 단계적 양자화를 수행하고, 양자화된 값과 패턴을 비교하여 영상신호의 필름모드 여부를 판단한다. 여기서, 숫자 'N'의 값은 '2n'(n = 1, 2, 3, ···, m)이 적용된다. 바람직하게는, 본 실시예의 'N= 2n'에서 'n=1, 2, 4, 7'이 적용된다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 도 3의 패턴 매칭부(400)의 움직임정보에 대한 단계적 양자화에 따른 필름 모드 검출 예를 나타낸 도표이다. 도표에 따르면, 패턴 매칭부(400)는 14 필드 단위로 패턴 매칭을 수행하고 있다.
도 9a는 움직임정보의 영상신호가 노이즈가 있는 필름 영상인 경우, 패턴 매칭부(400)의 패턴 매칭 과정을 나타내고 있다. 패턴 매칭부(400)는 움직임정보에 대한 단계적 양자화에 따라, 움직임정보를 128로 나눈 결과값과 패턴을 비교함에 따라 서로가 매칭되는 것으로 판단한다. 이에 따라, 패턴 매칭부(400)는 입력되는 영상신호가 필름모드, 즉 필름 영상인 것으로 판단한다.
도 9b는 움직임정보의 영상신호가 노이즈가 없는 깨끗한 필름 영상인 경우, 패턴 매칭부(400)의 패턴 매칭 과정을 나타내고 있다. 패턴 매칭부(400)는 움직임정보에 대한 단계적 양자화에 따라, 움직임정보를 2로 나눈 결과값과 패턴을 비교함에 따라 서로가 매칭되는 것으로 판단한다. 이에 따라, 패턴 매칭부(400)는 입력되는 영상신호가 필름모드인 것으로 판단하다.
도 9c는 움직임정보의 영상신호가 필름 영상이 아닌 논-필름 영상인 경우, 패턴 매칭부(400)의 패턴 매칭 과정을 나타내고 있다. 패턴 매칭부(400)는 움직임정보에 대해 2부터 128까지 단계적 양자화를 수행하여도 그 결과값과 패턴이 매칭되지 않는 것으로 판단한다. 이에 따라, 패턴 매칭부(400)는 입력되는 영상신호가 필름 영상이 아닌, 넌-필름 모드(non-film mode)인 것으로 판단한다.
도 10a 및 도 10b는 패턴 비교를 위한 주소에 대해, 노이즈가 많은 영상신호에 대해 도 3의 패턴 매칭부(400)의 움직임정보에 대한 단계적 양자화의 결과값의 비교를 위한 패턴 주소의 변화를 나타낸 도표이다.
도 10a에서는 n-1번째 필드에서의 움직임이 있는 블록의 개수, 즉 움직임정보는 1,215개인 것으로 가정한다.
나타낸 바와 같이, 패턴 매칭부(400)에 의해 n-1번째 필드의 움직임정보 1,215를 2로 나누어진 '607'은 패턴 중에서 1번지 주소와 상호 비교된다. 패턴 매칭이 되지 않은 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)에 의해 1,215를 4로 나누어진 '303'은 패턴 중에서 9번지 주소와 상호 비교된다. 패턴 매칭이 되지 않은 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)에 의해 1,215를 16으로 나누어진 '75'는 패턴 중에서 9번지 주소와 상호 비교된다. 패턴 매칭이 되지 않은 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)에 의해 1,215를 128로 나누어진 '9'는 패턴 중에서 3번지 주소와 상호 비교된다. 패턴 매칭이 되지 않은 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)는 영상신호가 필름 모드가 아닌 것으로 판단한다.
도 10b에서는 n번째 필드에서의 움직임이 있는 블록의 개수, 즉 움직임정보는 1,212개인 것으로 가정한다.
나타낸 바와 같이, 패턴 매칭부(400)에 의해 n번째 필드의 움직임정보 1,212를 2로 나누어진 '606'은 패턴 중에서 2번지 주소와 상호 비교된다. 패턴 매칭이 되지 않은 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)에 의해 1,212를 4로 나누어진 '303'은 패턴 중에서 0번지 주소와 상호 비교된다. 패턴 매칭이 되지 않은 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)에 의해 1,212를 16으로 나누어진 '75'는 패턴 중에서 0번지 주소와 상호 비교된다. 패턴 매칭이 되지 않은 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)에 의해 1,212를 128로 나누어진 '9'는 패턴 중에서 4번지 주소와 상호 비교된다. 패턴이 매칭된 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)는 영상신호가 필름 모드인 것으로 판단한다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 패턴 비교를 위한 주소에 대해, 노이즈가 작은 영상신호에 대해 도 3의 패턴 매칭부(400)의 움직임정보에 대한 단계적 양자화의 결과값의 비교를 위한 패턴 주소의 변화를 나타낸 도표이다.
도 11a에서는 n-2번째 필드에서의 움직임이 있는 블록의 개수, 즉 움직임정보는 730개인 것으로 가정한다.
나타낸 바와 같이, 패턴 매칭부(400)에 의해 n-2번째 필드의 움직임정보 730을 2로 나누어진 '365'는 패턴 중에서 9번지 주소와 상호 비교된다. 패턴이 매칭된 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)는 영상신호가 필름 모드인 것으로 판단한다.
도 11b에서는 n-1번째 필드에서의 움직임이 있는 블록의 개수, 즉 움직임정보는 1개인 것으로 가정한다.
나타낸 바와 같이, 패턴 매칭부(400)에 의해 n-1번째 필드의 움직임정보 1을 2로 나누어진 '0'은 패턴 중에서 0번지 주소와 상호 비교된다. 패턴이 매칭된 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)는 영상신호가 필름 모드인 것으로 판단한다.
도 11c에서는 n번째 필드에서의 움직임이 있는 블록의 개수, 즉 움직임정보는 747개인 것으로 가정한다.
나타낸 바와 같이, 패턴 매칭부(400)에 의해 n번째 필드의 움직임정보 747을 2로 나누어진 '373'은 패턴 중에서 1번지 주소와 상호 비교된다. 패턴이 매칭된 것으로 판단되면, 패턴 매칭부(400)는 영상신호가 필름 모드인 것으로 판단한다.
따라서, 움직임정보에 대해 단계적으로 양자화를 수행하고 그 결과값을 매 단계 마다 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드를 보다 정확하게 검출할 수 있다. 이에 따라, 정확하게 검출된 영상신호의 필름모드에 따른 보다 정확한 IPC가 수행 될 수 있고, 필름모드인 영상신호의 저장 용량을 줄일 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 영상신호의 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다.
먼저, 필드버퍼(100)는 입력되는 영상신호를 필드 단위로 각각 저장 및 출력한다(S100). 필드버퍼(100)는 제1필드버퍼(120), 제2필드버퍼(140), 및 제3필드버퍼(160)를 갖는다. 이에 따라, 입력되는 영상신호의 각 필드를 시간에 따라 순차적으로 제1필드버퍼(120), 제2필드버퍼(140), 및 제3필드버퍼(160)로 저장 및 출력한다(S100).
움직임정보 산출부(200)는 제1필드버퍼(120) 및 제3필드버퍼(160)에 저장된 각 필드를 비교하여 비교된 각 필드 간의 움직임 여부에 따른 움직임정보를 산출한다(S120).
움직임정보 버퍼(300)는 움직임정보 산출부(200)에서 산출된 각 필드의 움직임정보를 저장 및 출력한다(S140). 본 실시예에서는 10 필드 단위의 각 필드의 움직임정보를 저장 및 출력한다.
패턴 매칭부(400)는 움직임정보 버퍼(300)에 저장된 움직임정보를 영상신호의 3:2 풀 다운에 따른 일정한 주기를 갖는 필드의 패턴과 비교하여, 움직임정보와 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴의 매칭 여부에 따라 영상신호의 필드모드 여부를 판별한다(S160).
이때, 움직임정보 산출부(200)는 제1필드버퍼(120) 및 제3필드버퍼(160)에 저장된 각 필드로부터 움직임 벡터 산출, SAD 산출, 및 움직임 블록 개수 산출 중 어느 하나의 방법을 통해 각 필드 간의 움직임정보를 산출한다.
움직임정보 산출부(200)에서 산출된 움직임정보는 움직임정보 버퍼(300)에 일정 필드 단위로 저장된다. 이에 따라, 패턴 매칭부(400)는 노이즈와 같은 영상신호에 미치는 외적인 요인을 줄이기 위해 움직임정보 버퍼(300)에서 출력된 일정 필드 단위의 움직임정보를 단계적으로 양자화한다. 패턴 매칭부(400)는 움직임정보에 대한 양자화가 수행되는 단계마다, 그 결과값을 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 비교하여 매칭여부에 따른 영상신호의 필름모드를 판단한다. 즉, 패턴 매칭부(400)는 움직임정보의 양자화가 수행된 값이 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 매칭되면, 영상신호를 필름모드로 판단한다.
따라서, 움직임정보의 양자화가 수행된 값과 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴을 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드 검출을 위한 계산량을 줄일 수 있다. 또한, 움직임정보에 대해 단계적으로 양자화를 수행하고 그 결과값을 매 단계 마다 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드 판단에 따른 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 움직임정보의 양자화가 수행된 값과 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴을 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드 검출을 위한 계산량을 줄일 수 있다.
또한, 움직임정보에 대해 단계적으로 양자화를 수행하고 그 결과값을 매 단 계 마다 3:2 풀 다운에 따른 필드 패턴과 비교하여 매칭여부에 따라 영상신호의 필름모드를 판단함으로써, 영상신호의 필름모드를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
이에 따라, 정확하게 검출된 영상신호의 필름모드에 따른 보다 정확한 IPC가 수행될 수 있고, 필름모드인 영상신호의 저장 용량을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (12)

  1. 영상신호의 각 필드를 입력되는 순서에 따라 순차적으로 버퍼링하는 제1필드버퍼, 제2필드버퍼, 및 제3필드버퍼에 저장된 상기 각 필드를 이용하여 상기 영상신호의 필름모드를 검출하는 영상신호의 필름모드 검출방치에 있어서,
    상기 제1필드버퍼 및 상기 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 변화 여부를 비교하여 상기 각 필드의 움직임정보를 산출하는 움직임정보 산출부;
    상기 움직임정보를 소정의 필드 단위로 하여 상기 각 필드별로 저장하는 움직임정보 버퍼; 및
    상기 소정의 필드 단위로 저장된 상기 각 필드별 상기 움직임정보와 상기 영상신호에 대한 3:2 풀 다운에 따른 일정한 주기를 갖는 필드의 패턴을 비교하여, 매칭 여부에 따른 상기 영상신호의 필름모드를 판단하는 패턴 매칭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호의 필름모드 검출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    움직임정보 산출부는,
    상기 움직임정보를 산출하기 위해, 상기 제1필드버퍼 및 상기 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 벡터 산출, 산출된 상기 움직임 벡터의 합 산출, SAD 산출, 산출된 상기 SAD의 합 산출, 움직임블록 개수 산출, 및 산출된 상기 움직임블록 개수의 합 산출 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 영상신호의 필름모드 검출장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴 매칭부는,
    상기 영상신호에 미치는 외적 요인을 줄이기 위해 상기 움직임정보 버퍼에 저장된 상기 소정의 필드 단위의 상기 움직임정보를 단계에 따라 작은 수에서 큰 수로 나누는 단계적 양자화를 수행하며, 각 단계별 양자화된 결과값과 상기 3:2 풀 다운에 따른 상기 필드 패턴을 비교하여 상기 매칭 여부에 따른 상기 영상신호의 필름모드를 판단하는 것을 특징으로 하는 영상신호의 필름모드 검출장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단계적 양자화를 위한 숫자 N의 값으로 2n(n=1, 2, 3, ···, m)을 사용하는 것을 특징으로 하는 영상신호의 필름모드 검출장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 단계적 양자화를 위한 상기 숫자 N의 값은, 상기 "n=1, 2, 3, ···, m" 중에서 상기 n이 1, 2, 4, 및 7인 상기 2n이 사용되는 것을 특징으로 하는 영상신호의 필름모드 검출장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 패턴 매칭부에서 설정된 상기 영상신호의 상기 3:2 풀 다운에 따른 상기 필드의 패턴은 상기 필드 간의 움직임이 없는 필드의 주기가 5인 패턴인 것을 특징으로 하는 영상신호의 필름모드 검출장치.
  7. 영상신호의 각 필드를 입력되는 순서에 따라 순차적으로 버퍼링하는 제1필드버퍼, 제2필드버퍼, 및 제3필드버퍼에 저장된 상기 각 필드를 이용하여 상기 영상신호의 필름모드를 검출하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법에 있어서,
    상기 제1필드버퍼 및 상기 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 변화 여부를 비교하여 상기 각 필드의 움직임정보를 산출하는 단계;
    산출된 상기 움직임정보를 소정의 필드 단위로 상기 각 필드별로 저장하는 단계; 및
    상기 소정의 필드 단위로 저장된 상기 각 필드별 상기 움직임정보와 상기 영상신호에 대한 3:2 풀 다운에 따른 일정한 주기를 갖는 필드의 패턴을 비교하고, 매칭 여부에 따른 상기 영상신호의 필름모드를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    움직임정보 산출단계에서는,
    상기 움직임정보를 산출하기 위해, 상기 제1필드버퍼 및 상기 제3필드버퍼에 저장된 각 필드의 움직임 벡터 산출, 산출된 상기 움직임 벡터의 합 산출, SAD 산출, 산출된 상기 SAD의 합 산출, 움직임블록 개수 산출, 및 산출된 상기 움직임블록 개수의 합 산출 중 어느 하나의 산출 방법이 이용되는 것을 특징으로 하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 필름모드 판단단계에서는,
    상기 영상신호에 미치는 외적 요인을 줄이기 위해 상기 움직임정보 버퍼에 저장된 상기 소정의 필드 단위의 상기 움직임정보를 단계에 따라 작은 수에서 큰 수로 나누는 단계적 양자화가 수행되며, 각 단계별 상기 양자화된 결과값과 상기 3:2 풀 다운에 따른 상기 필드 패턴이 비교되어 매칭 여부에 따른 상기 영상신호의 상기 필름모드가 판단되는 것을 특징으로 하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 단계적 양자화를 위한 숫자 N의 값은 2n(n=1, 2, 3, ···, m)이 사용되는 것을 특징으로 하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 단계적 양자화를 위한 상기 숫자 N의 값은, 상기 "n=1, 2, 3, ···, m" 중에서 상기 n이 1, 2, 4, 및 7인 상기 2n이 사용되는 것을 특징으로 하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 필름모드 판단단계에서 설정된 상기 영상신호의 상기 3:2 풀 다운에 따른 상기 필드의 패턴은 상기 필드 간의 움직임이 없는 필드의 주기가 5인 패턴인 것을 특징으로 하는 필름모드 검출장치를 이용한 영상신호의 필름모드 검출방법.
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