KR100280848B1 - 비디오 주사방식 변환회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비월주사방식의 디지털 YUV 비디오 신호를 순차주사방식의 VGA 모니터 상에 구현하기 위한 회로이다. 주사선을 2배로 배가시켜 비월주사방식의 비디오신호를 순차주사방식의 비디오신호로 변환하기 위하여, 라인 버퍼, 클락 및 동기신호 발생부, 색공간 A/D컨버터, 및 트리플비디오 D/A컨버터로 구성된 종래의 주사방식 변환회로에 디지털 비디오 YUV 수직 동기신호와 YUV 수평동기신호 및 라인버퍼 읽기용 클락만을 사용하여 아날로그 RGB 출력용 D/A 컨버터에 출력신호의 암흑 레벨을 제어하는 블랭크 신호를 발생하는 블랭크 제어신호 발생부를 간단한 디지털 로직을 통하여 추가하였다. 이 블랭크 제어신호는 필드내에서 주사선이 중복 주사되는 현상을 막기 위하여 필드간 서로 간섭을 미치는 중복 주사선 주기동안 이들 신호를 암흑 레벨 즉 블랭크 레벨로 처리하여 주사선 중첩 현상을 방지하였다. 이로써, 수평 주사선을 체배시켜서 주사선을 중복 주사할 때 나타나는 비디오 화면의 각 필드간 나타나는 주사선 중첩으로 인한 상호간섭 현상을 제거하였다.

Description

비디오 주사방식 변환회로

본 발명은 비디오 주사방식 변환회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 비월주사방식(Interlaced scan mode)의 디지털 YUV 비디오 신호를 순차주사방식(Non-interlaced scan mode)의 VGA 모니터 상에 구현하기 위한 비디오 주사방식 변환회로에 관한 것이다.

일반적으로 NTSC 방식의 비디오 신호는 매 초당 30 프레임의 영상을 화면 상에 구현하며, 또 PAL 방식의 비디오 신호는 25 프레임의 영상을 브라운관에 구현한다. 이때, 한 프레임은 통상 두 개의 필드로 나뉘어 구성되는데, 즉 한 프레임은 홀수 필드(odd field)와 짝수필드(even field)로 구성되며, 한 프레임에 해당하는 비월주사방식 비디오 화면을 도 1에 도시한다. 여기서 한 프레임 화면의 여러 수평주사선(Horizontal scan line)들 중에서 위로부터 차례로 홀수 번째(11)에 해당하는 주사선들이 먼저 한 필드로 구성되어 화면에 주사되며 그리고 이어서 짝수번째(12)에 해당하는 주사선들이 그 다음 필드로 구성되어 화면에 주사된다. 이렇게 한 홀수필드와 한 짝수필드가 결합되어 하나의 프레임 화면이 구성되며 이러한 비월주사방식 비디오의 프레임 구성도를 도 2에 도시한다. 도 3에는 이러한 비월주사방식 비디오의 각 신호들에 대한 타이밍도가 도시되어 있다. 여기에서 수직동기신호(32)는 각 필드 단위 시간을 규정하는 신호이며 그 주기는, 30 프레임 NTSC 방식의 경우 약 16.7msec 이며 25프레임 PAL 방식의 경우 약 20msec 이다. 또 수평동기신호(34)는 각 주사선의 주기를 결정하며 그 값은 약 63.5μsec 이다. 이렇게 각 필드에 따라 수평동기신호(34)에 맞춰 비디오 데이터(36)가 궁극적으로 아날로그 변환되어 주사되며 이때 홀수 필드에는 세모로 표시된 데이터가, 짝수 필드에는 네모로 표시된 데이터가 주사된다.

이에 반하여 RGB 아날로그 입력 신호를 받는 VGA 모니터는 일부 특별한 경우를 제외하고 일반적으로 한 프레임 영상에 대한 모든 주사선이 맨 위에부터 차례대로 주사되는 순차주사 방식이 사용된다. 도 4에 이에 대한 한 프레임 주기 화면 주사도를 도시한다. 여기에서는 비월주사방식의 비디오 화면과 달리 필드 개념이 사라지게 되며 보통의 경우 초당 50 또는 60 프레임으로 구성된 순차주사방식(40)에 의한 화면이 VGA모니터 상에 재현된다. 이러한 순차주사방식의 프레임 구성도가 도 5에 도시되어 있다. 또한 이에 대한 각 신호들의 타이밍도가 도 6에 도시되어 있는데 앞서 설명한 비월주사방식의 비디오와 다르게 수평동기신호(62)의 주기가 약 31.75μsec 정도로 2배 빠르게 된다. 이는 VGA 모니터 화면의 초당 프레임 수가 비월주사방식의 비디오의 25 또는 30개 보다 2배 많은 50 또는 60개에 달하는데서 그 원인이 있으며, 따라서 VGA 모니터 화면의 초당 총 주사선 수도 2배가 된다.

이렇게 비월주사방식의 디지털 YUV 비디오 데이터를 순차주사방식의 VGA 모니터 입력신호인 아날로그 RGB 신호로의 변환을 위하여, 종래에는 2중 주사(Double scan) 방식으로 알려진 도 7에 도시한 비디오 주사방식 변환회로가 일반적으로 사용되고 있다. 이는 비월주사방식 비디오 한 개의 주사선 주사 시간인 YUV 수평동기신호(71)의 한 주기에 해당하는 시간 동안 순차주사방식 VGA 모니터 입력신호의 두 개의 주사선 주사 시간인 VGA 수평동기신호(78)의 두 주기의 동작이 진행되도록 주사선을 2배로 배가시키는 과정을 나타내고 있다. 이러한 기능을 구현하기 위해 라인 버퍼(73)와 클락 및 동기신호 발생부(76), 그리고 YUV 디지털 비디오 데이터를 디지털 RGB 데이터로의 변환을 위해 색공간 A/D컨버터(color space A/D converter; 74)와 최종적으로 디지털 RGB 데이터를 아날로그 RGB 신호로의 변환을 위해 트리플 비디오 D/A컨버터(Tripple video D/A Converter; 75)가 사용된다. 이들의 동작 설명을 위하여 도 8에 그 타이밍도를 도시한다. 먼저 YUV 수직동기신호(80)의 타이밍도에서 홀수필드 1과 짝수필드 1이 한 개의 비디오 프레임을 이루고 있다. 또한 주기상으로 볼 때 각각의 필드는 VGA 수직동기신호(83)상의 VGA 프레임 1과 VGA 프레임 2에 대응함을 볼수 있다. 그리고 YUV 수평동기신호(81) 및 이와 동기되어 라인 버퍼(73)에 가해지는 16비트 디지털 YUV 비디오 입력신호(70)의 타이밍도(82)에 나타난 주기는 63.5μsec 인데 반하여 VGA 수평동기신호(84) 및 이와 동기되어 D/A 컨버터(75)로부터 출력되는 아날로그 RGB 출력신호(77)의 타이밍도(85)에 나타난 주기는 31.75μsec 로서 주기가 반이 짧음을 볼수 있다. 이는 라인버퍼(73)에 기록되는 16 비트 디지털 YUV 비디오 입력 데이터에 대한 클락 CLK_WR(761)이 13.5㎒인데 반하여 라인버퍼(73)로부터 읽어 내는 곳에 사용되는 클락 CLK_RD(762)가 27㎒로 2배 빠른 데서 기인한다. 여기서 YUV 수평동기신호(81)는 라인버퍼(73)의 쓰기 주소의 포인터 값을 초기화시키며 VGA 수평동기신호(84)는 읽기 주소의 포인터값을 초기화시켜서 매 주사선의 데이터가 쓰고 읽히는 위치가 시작점부터 일정하게 하는 역할을 한다. 이때 YUV 수평동기신호(81)의 한 주기 동안의 YUV 입력 데이터(82)가 13.5㎒의 클락(761)으로 라인버퍼(73)에 기록될 때 라인버퍼(73)의 읽기 쪽에서는 두 개의 VGA 수평동기신호(84) 동안 데이터가 두 번의 읽기 주소 초기화를 통하여 읽혀지게 된다. 이로 인하여 라인버퍼(73)의 읽기 데이터는 이 시간동안 기록되어 있던 비디오 주사선 한 개에 대한 정보가 도 8의 참조번호 86과 87에 나타낸 것처럼 동일하게 두 번 출력되는 효과를 얻게 된다. 그러나 이러한 현상은 한 프레임 내에서 홀수필드와 짝수필드간의 주사선이 중첩되는 결과(88,89)를 나타내므로 한 프레임 화면상에서 수직 해상도를 반으로 줄이는 치명적인 현상을 자아낸다. 도 9에 한 비디오 프레임, 즉 홀수 및 짝수필드 또는 두 개의 VGA 프레임 주기간 화면 주사도를 도시하였다. 여기서 참조번호 92는 비디오 홀수필드 1 즉 VGA 프레임 1에서의 주사선이 중복 출력되는 것을 나타내며, 98은 비디오 짝수필드 1 즉 VGA 프레임 2에서의 주사선이 중복 출력되는 것을 나타낸다. 이때 94는 VGA 프레임 2에 중복 주사된 비디오 짝수필드 1의 첫 번째 주사선에 의하여 VGA 프레임 1에 주사된 비디오 홀수필드 1의 첫 번째 주사선이 간섭을 받는 것을 가리키며, 96은 VGA 프레임 1에 중복 주사된 비디오 홀수필드 1의 첫 번째 주사선에 의하여 VGA 프레임 2에 주사된 비디오 짝수 필드 1의 첫 번째 주사선이 간섭을 받는 것을 가리킨다. 이러한 현상을 비디오프레임 한 주기간에 해당하는 VGA 프레임 2주기간 화면의 주사도를 도 10에 도시하였다. 여기서 필드간 라인 중첩 즉, 주사선 중첩 현상을 기호로 쉽게 발견할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 바와 같이, 비월주사방식과 순차주사방식간의 비디오 신호의 주사방식 변환시, 필드내에서 주사선이 중복 주사되는 현상을 막기 위하여 필드간 서로 간섭을 미치는 중복 주사선 주기동안 이들 신호를 암흑 레벨 즉 블랭크 레벨로 처리하여 주사선 중첩 현상을 방지할 수 있는 비디오 주사방식 변환회로를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 필드내에서 서로 간섭을 일으키는 필드간 중첩현상을 방지하기 위하여, 최종 출력신호의 암흑레벨을 제어하는 블랭크제어신호발생부를 간단한 디지털 로직회로를 통하여 구현한 비디오 주사방식 변환회로를 제공하는 데 있다.

도 1은 비월주사방식 비디오의 한 프레임간 화면 주사도이다.

도 2는 비월주사방식 비디오의 프레임 구성도이다.

도 3은 비월주사방식 디지털 비디오신호의 타이밍도이다.

도 4는 순차주사방식 VGA 모니터의 한 프레임간 화면 주사도이다.

도 5는 순차주사방식 VGA 모니터의 프레임 구성도이다.

도 6은 순차주사방식 VGA 모니터 입력 신호의 타이밍도이다.

도 7은 종래의 비디오 주사방식 변환 회로의 블록도이다.

도 8은 종래의 비디오 주사방식 변환 회로의 타이밍도이다.

도 9는 종래의 비디오 주사방식 변환 회로에 의한 VGA 모니터 화면 주사도이다.

도 10은 종래의 비디오 주사방식 변환 회로에 의한 비디오 프레임 한 주기간 VGA 모니터 화면 주사도이다.

도 11은 본 발명에 의한 비디오 주사방식 변환 회로의 블록도이다.

도 12는 본 발명에 의한 비디오 주사방식 변환 회로의 타이밍도이다.

도 13은 본 발명에 의한 비디오 주사방식 변환 회로의 VGA 모니터 화면 주사도이다.

도 14는 본 발명에 의한 비디오 주사방식 변환 회로의 비디오 프레임 한 주기간 VGA 모니터 화면 주사도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

112...라인버퍼, 114...클락 및 동기신호발생부

116...색공간 컨버터, 118...트리플비디오 컨버터

120...블랭크제어신호발생부.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, NTSC 방식, PAL 방식 또는 이와 유사한 비디오 화면 주사 구조를 갖는 비월주사방식의 디지털 또는 아날로그 비디오 신호를 순차주사방식의 VGA 모니터 또는 이에 상응하는 주사방식 구조를 갖는 모니터 화면상에 출력하기 위한 주사방식 변환부를 구비한 비디오 주사방식 변환회로에 있어서, 상기 주사방식 변환부에 블랭크제어신호를 출력하는 블랭크제어신호발생부를 포함하여, 필드내 중첩현상에 의한 상호 간섭현상을 방지하는 비디오 주사방식 변환회로를 제공하고 있다.

이 경우, 상기 블랭크제어신호발생부는 상기 주사방식변환부에 상기 블랭킹제어신호를 제공함으로써, 수평 주사선을 체배시켜서 주사선을 중복 주사할 때 나타나는 비디오 화면의 각 필드간의 주사선 중첩으로 인한 상호간섭 현상을 제거하기 위하여, 중복 주사되는 주사선 중에서 각 필드간 서로 엇갈리는 위치의 중복 주사된 주사선을 암흑 레벨 즉, 블랭크 레벨의 신호로 변환하여 주사함으로써 비디오 프레임 화면 고유의 수직해상도의 감쇄를 차단시키는 역할을 수행한다.

여기서, 상기 블랭크제어신호발생부는 블랭크 제어신호 발생을 위하여 비월주사방식 비디오의 필드간 동기신호인 수직동기신호 또는 홀수/짝수 필드제어신호와, 상기 비월주사방식의 매 주사선 동기신호인 수평동기신호, 및 주사선 체배를 위한 클락의 세가지 만을 입력 요소로 하고 출력은 블랭크 제어신호 한 요소로 함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 비월주사방식과 순차주사방식간의 비디오 주사방식 변환회로의 구성 및 동작에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 비디오 주사방식 변환 회로를 도시한 도 11을 참조하면, 본 발명에서는 디지털 비디오 YUV 수직 동기신호(113)와 YUV 수평동기신호(117) 및 라인버퍼 읽기용 클락 (115)만을 사용하여 아날로그 RGB 출력용 D/A 컨버터(118)로부터의 출력신호의 암흑 레벨을 제어하는 블랭크(119)제어신호를 발생하는 블랭크 제어신호 발생부(120)를 도 7의 종래의 주사방식 변환회로에 부가하여, 간단한 디지털 로직을 통하여 쉽게 구현하였다. 여기서, YUV 수직동기신호 대신에 수직동기신호에 따라서 변하는 홀수/짝수 필드 제어신호를 사용할 수 있다.

본 실시예에 의한 비디오 주사방식 변환회로는 라인버퍼(112), 클락 및 동기신호발생부(114), 색공간 컨버터(116), 트리플 비디오 D/A컨버터(118), 및 블랭크제어신호발생부(120)를 포함하여 구성된다. 상세한 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 블랭크제어신호발생부(120)는 클락(115), YUV수평동기신호(117) 및 YUV수직동기신호(113)만을 입력받아, 중복 주사되는 주사선중에서 각 필드간 서로 엇갈리는 위치의 중복 주사된 주사선을 암흑레벨, 즉 블랭크레벨의 신호로 출력되도록 제어하는 블랭크제어신호를 발생하는 것이면 되므로, 실제 구현 시에는 상기 클락신호와 동기신호들에 동기하여 각 필드간의 서로 엇갈리는 위치의 중복 주사선의 타이밍을 카운팅하여 그 중복된 위치에서 블랭크제어신호를 발생하도록 하면 된다. 또한, 도면에는 상세히 도시되어 있지 않았지만 이러한 블랭크 제어신호를 입력 받는 트리플 비디오 D/A컨버터(118)는 변환된 아날로그 출력신호와 상기 블랭크제어신호를 논리합하여 블랭크제어신호의 논리에 따라서 그 출력신호가 스위칭되도록 할 수 있음은 당업자에게 명백하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 블랭크제어신호발생부(120)의 블랭크 제어신호(119)는 필드내에서 주사선이 중복 주사되는 현상을 막기 위하여 필드간 서로 간섭을 미치는 중복 주사선 주기동안 이들 신호를 암흑 레벨 즉 블랭크 레벨로 처리하여 주사선 중첩 현상을 방지하였다. 이들의 동작을 도 12에 타이밍도로 도시하였다. 여기서 종래에는 중복 출력되던 부분인 참조번호 122 및 123의 시간동안 RGB 출력신호(121)에서 블랭크 신호(119)로 인하여 중복 출력이 사라지고, 그 대신 암흑 레벨(126) 상태로 변한 것을 볼 수 있다. 이렇게 함으로써 필드간 서로 중첩 현상을 일으키던 구간인 (124)와 (125)에서도 중첩 현상이 사라지게 되었다. 이를 보다 쉽게 이해하기 위하여 도 13에 비디오 프레임 한 주기간 즉 VGA 프레임 두 주기간의 주사도를 도시하였다. 여기서 비디오 홀수 필드의 첫 번째 주사선(131)이 중복 주사(double scan)시에 블랭크(132)로 처리되어 화면에 보이지 않고 있으며, 비디오 짝수 필드에서도 첫 번째 주사선(136)이 중복 주사 시에 블랭크(135)로 처리되어 화면에 보이지 않고 있다. 이로 인하여 프레임 한 주기간, 즉 VGA 프레임 2주기동안의 VGA 모니터 화면의 주사도는 도 14와 같이 도시된다. 여기서는 도 10에 도시한 종래의 주사방식 변환회로에서 나타났던 필드간 라인 중첩, 즉 주사선 중첩 현상이 사라진 모습을 확인할 수 있다. 또한 최종적으로 순차주사방식의 VGA 모니터에 나타난 화면이 도 1에 도시한 비월주사방식의 비디오 화면의 한 프레임간 주사도와 동일한 모습을 띄고 있으며 단지 각각의 한 주사선이 주사되는 속도, 즉 주기만이 다른 모습을 가지고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 NTSC방식 비디오 주사구조에서 비월주사방식의 디지털 비디오신호를 순차주사방식의 VGA모니터의 입력신호인 아날로그 비디오신호로 변환하는 과정에 대해서 기술하였으나, 본 발명은 PAL방식 또는 이와 유사한 비디오 화면 주사구조를 갖는 주사방식간의 비디오 신호의 주사방식 변환에도 적용될 수 있음은 당업자에게 명백하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다, 또한, 상술한 실시예에서는 주사방식간에 디지털 입력신호를 아날로그출력신호로 변환하는 것에 대해서만 설명하였으나, 본 발명은 아날로그 입력신호를 아날로그출력신호 또는 디지털출력신호로 변환하거나, 디지털입력신호를 디지털 출력신호로 변환하는 변환회로에 적용될 수 있음은 당업자에게 명백하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

지금까지, 본 발명의 주사방식 변환회로에 대해서 설명한 바와 같이, 간단한 로직회로를 사용하여 필드내에서 주사선이 중복 주사되는 현상을 막기 위하여 필드간 서로 간섭을 미치는 중복 주사선 주기동안 이들 신호를 암흑 레벨 즉 블랭크 레벨로 처리하여 주사선 중첩 현상을 방지하여 수직해상도가 열화되는 현상을 방지하는 효과가 있다. 본 발명의 산업상의 적용 분야는 VGA 모니터 상에 비디오 동영상을 나타내고자 하는 모든 분야에 적용될 수 있으며, 그 대표적인 분야로는 PC용 지상파 TV 수신 카드, PC 용 위성방송 수신 카드, PC용 DVD 플레이어 카드, 동영상 오버레이 VGA 카드, 그리고 PC용 화상회의 단말 카드 및 서버 등을 예로 들 수 있다.

Claims (3)

1. NTSC 방식, PAL 방식 또는 이와 유사한 비디오 화면 주사 구조를 갖는 비월주사방식의 디지털 또는 아날로그 비디오 신호를 순차주사방식의 VGA 모니터 또는 이에 상응하는 주사방식 구조를 갖는 모니터 화면상에 출력하는 주사방식 변환부를 구비한 비디오 주사방식 변환회로에 있어서, 수평 주사선을 체배시켜서 주사선을 중복 주사(더블스캐닝)할 때 나타나는 비디오 화면의 각 필드간 주사선 중첩으로 인한 상호간섭 현상을 제거하기 위하여, 중복 주사되는 주사선 중에서 각 필드간 서로 엇갈리는 위치의 중복 주사된 주사선을 암흑 레벨 즉, 블랭크 레벨의 신호로 변환하여 주사시키는 블랭크제어신호를 상기 주사방식변환부에 발생하는 블랭크제어신호발생부를 포함함으로써 비디오 프레임 화면 고유의 수직 해상도의 감쇄를 차단시키는 비디오 주사방식 변환회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 블랭크제어신호발생부는 블랭크 제어신호 발생을 위하여 비월주사방식 비디오의 필드간 동기신호인 수직동기신호 또는 홀수/짝수 필드제어신호, 상기 비월주사방식의 매 주사선 동기신호인 수평동기신호, 및 주사선 체배를 위한 클락의 세가지 만을 입력 요소로 하여, 상기 블랭크 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 비디오 주사방식 변환회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 주사방식 변환부는 상기 클락신호의 제어하에 상기 입력된 디지털 또는 아날로그 입력신호의 색공간을 변환하는 색공간 컨버터; 및 상기 클락신호의 제어하에, 상기 색공간 컨버터로부터의 출력을 받아, 상기 블랭크제어신호에 따라서, 필드간 서로 엇갈리는 위치의 주사선을 블랭킹하여 출력하는 트리플 비디오 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 주사방식 변환회로.