본 논문에서는 3개의 정점으로 표현된 삼각형을 화면 좌표, 깊이 좌표, 색 등의 픽셀 정보로 바꾸는 스캔 변환 프로세서를 설계하였다. 설계된 스캔 변환 회로는 삼각형 변을 따라 스팬 라인을 생성한 후, 스팬 라인을 픽셀로 변환하는 스캔 라인 방식을 사용하였다. 그리고 좌변-상변 픽셀 채움 규칙을 지원함에 의해서 인접한 삼각형의 공유 변에 대한 픽셀이 중복 처리와 미처리 되는 것을 방지한다. 스캔 변환 프로세서 는 약 21,400개의 게이트로 구성되며, $0.35{\mu}m$ CMOS 공정 조건에서 약 80 Mhz의 동작 주파수를 가진다. 스캔 변환 프로세서는 최대 80 Mpixels/sec의 픽셀 생성 율을 갖고 있어 3차원 모바일 그래픽 분야에 적용 가능하다.
본 논문에서는 3차원 그래픽스 시스템에 적용 가능한 고성능 스캔변환회로를 설계하고 FPGA로 구현한 내용을 기술한다. 스캔변환회로의 성능을 높이기 위하여 본 논문에서는 계층적 타일기반 탐색기법과 SIMD 구조를 적용한 스캔변환회로 구조를 제안한다. 제안한 스캔변환회로는 Xilinx Vertex4 LX100 FPGA 디바이스에서 약 124Mhz로 동작가능하며, 실제 연산결과의 올바른 출력을 확인하기 위해 셰이더, 텍스처 매핑회로 그리고 $240{\times}320$ 컬러 TFT-LCD의 컨트롤러를 설계하여 통합하였다. FPGA상에 구현된 스캔변환회로는 약 311Mpixels/sec의 픽셀 생성율을 가지므로 데스크 탑 PC용 3차원 그래픽스 시스템뿐만 아니라 고성능을 요구하는 모바일 3차원 그래픽스 시스템에도 적용 가능하다.
ASIC 설계에서 gated clock으로 동작하는 clock을 입력으로 받는 회로들은 스캔 테스트를 수행하기에 용이하지 않다. 이러한 회로들에 대하여 스캔 테스트기법을 적용하기 위한 설계변경기술을 제안한다. 제안하는 설계변경기술은 비동기 회로를 동기 회로로 변환함으로써 스캔 기법을 적용할 수 있는 회로로 변환하게 된다. 이로써 테스트를 좀 더 용이하게 수행할 수 있을 뿐 아니라 결함 시험도를 높이게 되는 효과를 가져올 수 있다.
ATSC (Advanced Television System Committee)에서는 18가지의 DTV (Digital Television)를 위한 동영상 포맷들을 제정하였다. ATSC 포맷들은 스캔 포맷, 크기 포맷, 프레임율 포맷 등의 적당한 조합들이다. 효과적인 MPEG-2 트랜스코딩을 위해서는 이런 포맷들 간의 변환도 지원할 수 있어야 한다. 여러 포맷 변환들 중에서 특히 스캔 포맷 변환은 프레임율과 크기 변화가 함께 일어나기 때문에 상대적으로 구현하기가 힘들다. 스캔포맷 변환으로 픽쳐 타입도 함께 변하기 때문에 트랜스코더의 움직임 추정부 (motion estimation; ME)에 상당한 연산량 부담을 주게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 본 논문은 스캔포맷 변환을 지원하는 MPEG-2 동영상 트랜스코딩을 위한 고속 움직임 추정 알고리즘을 제안한다. 먼저, 트랜스코더의 수신단은 입력 비트열로부터 재 부호화(re-encoding)에 적합한 후보 움직임 벡터들을 추출한다. 그런 다음. 가중치 중간값 선택기(weighted median selector)를 이용하여, 여러 후보 움직임 벡터들 중에서 최적의 움직임 벡터를 선택한다. 모의 실험 결과는 제안한 움직임 추정 알고리즘이 전역 탐색 기법(Full Search Algorithm: FSA)에 비해 현저하게 적은 연산량을 가지면서, FSA와 거의 동일한 PSNR 성능을 가짐을 증명한다.
본 연구에서는 MML(merged memory logic)구조를 갖는 스캔라인 컨버터를 설계하여 제안한다. 비월주사 방식인 TV 비디오 신호를 FIFO 메모리에 저장하여 순차주사방식인 VGA 비디오 시모호 변환하는 주사선 변환기를 MML 개념으로 설계하였다. MML 회로는 VHDL로 설계하여 V-system으로 시뮬레이션을 수행하고 altera FPGA에 구현한 후, TV 비디오 신호를 PC 모니터로 보기 위한 외장형 tV 수신 시스템에 적용하여 성능을 검증했다. MML 개념으로 설계된 컨버터는 system-on-a-chip 설계의 첫 단계로 메모리와 로직부분으로 구성된 일반적인 컨버터보다 효율적인 시스템 설계를 할 수 있다.
일반화 대칭 변환 (generalized symmetry transform, GST)은 주어진 영상에서 사전 분할이 없이 국부성과 반사 대칭성을 결합하여 대칭을 측정하고 관심 영역을 추출한다. GST의 거리 가중치 함수에서 국부적인 대칭성이 반영되며 이 함수의 표준 편차 u에 의해 GST의 수행 범위가 조절된다. 넓은 관심영역을 추출하기 위해 반지름 r이 큰 검색영역 내에서의 대칭성이 추출될 필요가 있다. 이에 따라서 GST의 수행시간은 r에 따라 2차적으로 증가하게 된 본 논문에서는 이를 개선하기 위해 선택적 방향 주의를 가지는 수정된 스캔라인 GST를 제안한다. 제안된 GST는 기존의 GST와 유사한 대칭 특성을 추출하지만 선택적 방향의 기울기만을 고려한 스캔라인 위의 에지 화소쌍에서 GST를 수행함으로써 r에 따라서 이의 수행시간이 선형적으로 증가된다 특히 r이 큰 경우에 선택적 방향에 대해서만 적용하면 기존의 GST의 계산량이 비대해지는 단점을 보완해 줄 수 있다. 제안된 GST가 기존의 GST보다 시간적으로 효과적이며 유용하다는 것이 여러 종류의 영상에 대한 실험으로 확인되었다.
최근 모바일 기기에 3차원 그래픽 디지털 콘텐츠들이 증가함에 따라 휴대용 기기에 적합한 3차원 그래픽 가속기의 연구와 설계는 점점 중요한 이슈가 되고 있다. 본 논문에서는 저전력 3차원 그래픽 파이프라인에 적합한 효율적인 클리핑 구조를 제안한다. 많은 연산 사이클과 연산기를 필요로 하는 클리핑 연산을 두 단계로 나누어서 기하변환 엔진에서는 컬링 정렬(cull and sort) 유닛으로 구현하고, 실질적인 클리핑은 스캔 변환(scan conversion)에서 구현한다. 즉, 스캔 변환 처리기를 구성하고 있는 변처리 (edge walk) 유닛에서 Y축 클리핑을 함께 수행하고 스팬처리 (span processing) 유닛에서 X축과 Z축 클리핑을 함께 수행한다. 제안하는 기하 변환 엔진의 컬링 정렬 유닛은 기존 클리핑 유닛에 비해 면적과 동작 사이클이 크게 줄었고 스캔 변환 처리기의 면적은 거의 증가하지 않아 전반적으로 동작 속도 및 동작 효율을 높였다. 제안하는 클리핑 구조를 적용한 3차원 그래픽 가속기는 Verilog-HDL을 이용하여 설계하고 FPGA를 이용하여 검증하였다.
Combinational automatic test pattern generators (CATPG) have already been commercialized because their algorithms are well known and practical, while sequential automatic test pattern generators(SATPG) have been regarded as impractical because they are computationally complex. A technique to use CATPG instead of SATPG for test generation of sequential circuits is proposed. Redesign of seauential circuits such as Level Sensitive Scan Design (LSSD) is inevitable to use CATPG. Various partial scan techniques has been proposed to avoid full scan such as LSSD. It ha sbeen reported that SATPG is required to use partial scan techniques. We propose a technique to use CATPG for a new partial scan technique, and propose a new CATPG algorithm for the partially scanned circuits. The partial scan technique can be another choice of design for testability because it is computationally advantageous.
JPEG 표준에 의거한 정지 영상 압축을 위하여, 영상은 겹치지 $8{\times}8$ 블록 단위로 분할된다. 카메라 모듈로부터는 라스터 스캔 순서로 화소 데이터를 입력되기 때문에 JPEG 인코더와의 사이에 화소 순서 정렬을 위한 스캔 순서 변환기가 위치한다. 일반적으로 카메라와 인코더 동작을 병렬로 수행하기 위하여 8 라인에 해당하는 화소 데이터를 저장하기 위한 로컬 메모리를 2개 필요하다. 그러나 이와 같이 2개의 메모리를 사용하는 구조는 영상의 수평 해상도에 정비례하여 메모리 용량이 증가하는 문제 때문에 고해상도 영상 압축에는 적합하지 않게 된다. 본 논문에서는 하나의 메모리를 사용하여 스캔 순서 변환을 수행할 수 있는 록 메모리 주소 생성 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 가산기와 감산기와 같은 기본 연산 소자로 구현되기 때문에, JPEG 인코더를 내장한 시스템을 효과적으로 구성할 수 있게 한다.
본 논문에서는 프로젝션 프로파일(PP: Projection Profile) 과 컬러공간변환(CST: Color Space Transform)을 이용하여 라인스캔 카메라(Line-Scan Camera) 영상을 재구성함으로써 LCD 표면의 결함검출 성능을 높이는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 결함을 포함한 RGB 영역 분할, 대표값 추적시스템을 이용한 대표값 추출, 그리고 컬러공간변환을 이용한 Y영상 재구성 방법들로 구성되어 있다. 실험을 통하여 제안한 방법으로 재구성된 영상의 결함검출 성능이 영역카메라(Aerial Camera)의 결함검출 성능보다 우수함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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