KR100800021B1 - DVR having high-resolution multi-channel display function - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 각기 하나의 채널을 이용하여 촬영된 아날로그 동영상을 전송하는 다수의 카메라(1...16)와, 상기 다수의 카메라에 연결되어 있으며, 각 채널별 아날로그 동영상을 디지털 동영상으로 변환하는 다수의 디코더(20...24)와, 상기 디코더로부터 출력되는 디지털 동영상의 각 화상을 결합하여 대형 멀티채널 화상을 출력하는 스케일러(30), 및 상기 스케일러로부터의 멀티채널 화상을 디인터레이싱하고 최종 디스플레이 화상 포맷에 맞추어 업스케일 또는 다운스케일 처리하는 비디오 칩(40)을 포함하는 DVR 장치에 관한 것이며, 본 발명에 따르면, 오리지날 영상의 손실 또는 압축을 최소화할 수 있는 DVR 및 DVR용 영상 신호 처리 방법이 제공된다.The present invention is connected to a plurality of cameras (1 ... 16) for transmitting analog video photographed using a single channel and the plurality of cameras, and converts the analog video for each channel into a digital video A plurality of decoders (20 ... 24), a scaler (30) which combines each picture of the digital video output from the decoder to output a large multi-channel picture, and deinterlaces and displays the multi-channel picture from the scaler for final display. The present invention relates to a DVR device including a video chip 40 for upscaling or downscaling according to an image format. According to the present invention, there is provided a video signal processing method for a DVR and a DVR capable of minimizing loss or compression of an original video. Is provided.
멀티채널, 스케일러, DVR Multichannel, Scaler, DVR
Description
도 1은 본 발명의 DVR장치에 관한 블록도이다.1 is a block diagram of a DVR apparatus of the present invention.
도 2a, 2b는 본 발명의 DVR에서 제공되는 4CH 화상과 16CH 화상을 도시하고 있다.2A and 2B show 4CH pictures and 16CH pictures provided by the DVR of the present invention.
도 3a, 3b는 기존의 DVR에서 제공되는 4채널 화상과 16CH 화상을 도시하고 있다.3A and 3B show four channel pictures and 16CH pictures provided by a conventional DVR.
본 발명은 DVR 장치 및 DVR용 영상 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 멀티채널의 경우에도 고해상도의 채널별 화상을 제공할 수 있는 DVR 장치 및 DVR용 영상 신호 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DVR device and a video signal processing method for a DVR. More particularly, the present invention relates to a DVR device and a video signal processing method for a DVR, which can provide a high resolution channel-specific image even in a multi-channel case.
아날로그 방송의 경우 북미와 일본 및 우리나라에서는 NTSC(National Television System Committee) 방식이 표준으로 정해져 있으며, 유럽에서는 PAL(Phase Alternation by Line) 방식이 표준으로 정해져 있다. NTSC는 480 수평라인의 해상도와 30fps(frames per second)의 프레임율을 가지며, PAL의 경우 576 수평라인의 해상도와 25fps의 프레임율을 가져서, 초당 전체 정보의 양은 동일하다.In the case of analog broadcasting, the National Television System Committee (NTSC) method is defined as a standard in North America, Japan, and Korea, and PAL (Phase Alternation by Line) method is defined as a standard in Europe. NTSC has a resolution of 480 horizontal lines and a frame rate of 30 fps (frames per second). In the case of PAL, NTSC has a resolution of 576 horizontal lines and a frame rate of 25 fps, so the total amount of information per second is the same.
이러한 아날로그 영상을 디지털 영상으로 변환할 때 만들어지는 최대 화소수는 유효한 라인의 수에 기초하게 되는데, 예컨대 NTSC 표준에서 디지털화된 이미지의 최대 크기는 TV의 경우 704*480 화소를 가지며 DVD나 DVR에서 주로 이용되는 MPEG 이미지의 경우 720*480 화소를 가진다. 마찬가지로 PAL 표준의 경우에는 TV의 경우 최대 화소가 704*576이며, DVD나 DVR의 경우에는 720*576이다.The maximum number of pixels produced when converting such an analog image to a digital image is based on the number of valid lines. For example, the maximum size of an image digitized in the NTSC standard has 704 * 480 pixels for TV and is mainly used for DVD or DVR. The MPEG image used has 720 * 480 pixels. Similarly, for the PAL standard, the maximum pixel size is 704 * 576 for TVs and 720 * 576 for DVDs or DVRs.
오늘날 DVR과 같은 대부분의 디지털 보안 애플리케이션에서는 오리지날 디지털 영상의 1/4 크기의 이미지 영상을 사용한다. 전체 이미지 크기의 1/4 이미지는 영상 보안 업계에서는 CIF(Common Intermediate Format)으로 알려져 있다. NTSC의 경우 CIF는 360*240 화소를 의미하며, PAL의 경우 CIF는 360*288 화소를 의미한다.Most digital security applications, such as today's DVRs, use 1/4 the image size of the original digital image. One-quarter of the full image size is known in the video security industry as the Common Intermediate Format (CIF). For NTSC, CIF means 360 * 240 pixels, and for PAL, CIF means 360 * 288 pixels.
보안 카메라에서 전송되는 아날로그 영상신호가 DVR에서 디지털화된 후 NTSC 또는 PAL에서 보여질 수 있는 최대 해상도는 400,000 화소(704*576=405,504)이며, 이는 대체로 0.4 메가 픽셀(화소)에 해당된다(PAL 방식). 이를 CIF 포맷을 이용하면 해상도가 0.1메가로 떨어지게 된다. 이와 마찬가지로, NTSC 방식의 경우에는 720*480 = 345,600 화소이므로 약 0.35 메가 픽셀에 해당되며, 그 CIF 포맷은 약 0.09 메가로 감소된다.The maximum resolution that can be seen in NTSC or PAL after analog video signal transmitted from security camera is digitized by DVR is 400,000 pixels (704 * 576 = 405,504), which is generally 0.4 mega pixel (pixel) ). Using the CIF format, the resolution drops to 0.1 megabytes. Similarly, in the NTSC scheme, 720 * 480 = 345,600 pixels, which corresponds to about 0.35 megapixels, and the CIF format is reduced to about 0.09 megabytes.
기존의 영상 보안 업계에서는 이러한 제한된 사항을 가지고 주어진 해상도 범위 내에서 실시간 영상을 관리하여 왔다.In the existing video security industry, these limitations have been used to manage real-time video within a given resolution range.
도 3a, 3b는 기존의 DVR에서 제공되는 4채널(이하, 4CH)화상과 16CH 화상을 도시하고 있다.3A and 3B show four channel (hereinafter, referred to as 4CH) images and 16CH images provided by a conventional DVR.
도 3a의 4CH 화상에 도시된 바와 같이, NTSC 방식의 경우, 720*480의 해상도를 갖는데 이를 4CH로 분할하면 각 화면은 360*240의 해상도(약 0.09 메가)로 보여지게 된다.As shown in the 4CH image of FIG. 3A, the NTSC system has a resolution of 720 * 480, and when this is divided into 4CH, each screen is viewed at a resolution of 360 * 240 (about 0.09 mega).
도 3b의 16CH 화상에 도시된 바와 같이, NTSC 방식의 경우, 720*480의 해상도를 갖는 화상이 16CH로 분할되면 각 화면은 180*120의 해상도(약 0.02 메가)로 보여지게 된다.As shown in the 16CH image of FIG. 3B, when the image having a resolution of 720 * 480 is divided into 16CH in the NTSC system, each screen is shown with a resolution of 180 * 120 (about 0.02 mega).
멀티채널의 화상을 동시에 하나의 화면에 디스플레이하기 위해서는 각 채널의 화상의 해상도 감소가 필연적이지만, 예컨대 DVR에서 흔히 이용되는 16CH 화면에서 180*120의 저해상도는 영상 보안이라는 DVR의 목적을 고려할 때 예컨대 침입자의 발생 등과 같은 특정 상황에서 보안상에 심각한 공백을 초래할 수도 있다.In order to display multi-channel images on one screen at the same time, it is necessary to reduce the resolution of each channel's image, but for example, in the 16CH screen commonly used in DVRs, the low resolution of 180 * 120 is an intruder, for example, considering the purpose of the video security. In certain situations, such as the occurrence of an error, it may cause a serious gap in security.
해상도가 높으면 높을수록 이미지를 더 정확하게 보여줄 수 있는데, 이것이 바로 고해상도 이미지가 DVR과 같은 영상 보안 애플리케이션에서 중요하게 고려되어야 하는 이유이다.The higher the resolution, the more accurately the image is displayed, which is why high resolution images should be considered important in video security applications such as DVRs.
한편, 최근 대형 LCD 패널의 보급이 일반화되면서 HDTV의 보급이 증가하고 있고, 보안 산업 분야에서도 대형 LCD 모니터의 보급이 급속도로 확산되고 있다. 그러나 기존의 영상 보안 시스템의 경우, LCD 화면이 커지더라도 모니터로 전송되는 DVR 영상의 해상도가 예컨대 도 3a, 3b에 도시된 바와 같이 720*480으로 변화가 없기 때문에, 대형 화면의 채용에 따른 해상도 개선을 기대할 수 없었다.Meanwhile, as the spread of large-size LCD panels has become common, the spread of HDTVs is increasing, and the spread of large-sized LCD monitors is rapidly spreading in the security industry. However, in the existing video security system, even if the LCD screen is enlarged, the resolution of the DVR image transmitted to the monitor does not change to 720 * 480 as shown in, for example, FIGS. 3A and 3B. Could not expect.
이에 따라, HDTV급 고해상도 화질을 제공할 수 있으며, 멀티채널의 경우에도 우수한 해상도의 채널별 화상을 제공할 수 있는 DVR 장치 및 이와 관련한 영상 처리 방법에 대한 요구가 증가되고 있다. Accordingly, there is an increasing demand for a DVR device capable of providing HDTV-quality high-definition picture quality and a multi-channel DVR device capable of providing an image with excellent resolution and an image processing method related thereto.
최근 영상처리용 칩 기술의 발전으로 더 높은 해상도를 만드는 것이 기술적으로 가능해 졌다. 일반적으로 메가 픽셀 형식이라 함은 1.3 메가의 해상도로 보여지는데, 이는 CIF 이미지보다 해상도가 13배 더 높은 1280*1024이다. 또한, 메가 픽셀 화상의 경우 여러 가지 화상비로 영상을 보여줄 수 있다. 예컨대 표준 TV에서는 4:3의 화상비로 영상을 보여주고, 영화나 와이드스크린의 경우 16:9의 화상비로 영상을 재현할 수 있다. 이는 메가 픽셀 화상이 갖는 충분한 해상도로 인해 서로 다른 화상비로의 스케일링 후에도 시각적 인식에 문제가 없을 만큼의 해상도가 유지되기 때문이다.Recent advances in image processing chip technology have made it possible to achieve higher resolutions. In general, the mega pixel format is shown at 1.3 mega resolution, which is 1280 * 1024, which is 13 times higher resolution than CIF images. In addition, in the case of a mega pixel image, an image may be displayed at various aspect ratios. For example, a standard TV can display an image in an aspect ratio of 4: 3, and in a movie or a wide screen, an image can be reproduced in an aspect ratio of 16: 9. This is because, due to the sufficient resolution of the megapixel image, the resolution is maintained so that there is no problem in visual recognition even after scaling to different aspect ratios.
따라서, 본 발명에서는 메가 픽셀의 처리가 가능한 칩을 이용하여 DVR 회로를 구성함으로써 멀티채널 화상의 경우에도 고해상도 이미지를 실시간으로 처리 및 전송할 수 있는 DVR 및 DVR용 영상 신호 처리 방법을 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention is to provide a video signal processing method for DVR and DVR that can process and transmit a high resolution image in real time even in the case of multi-channel image by configuring the DVR circuit using a chip capable of processing mega pixels.
본 발명에서는 상기한 기존 DVR의 멀티채널 화상에서의 해상도 저하 문제를 해결하기 위해, 멀티채널 화상의 해상도 손실과 오리지날 영상의 과도한 압축을 최소화할 수 있는 DVR 및 DVR용 영상 신호 처리 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a video signal processing method for DVR and DVR that can minimize the loss of resolution of the multi-channel image and excessive compression of the original video in order to solve the problem of resolution degradation in the multi-channel image of the existing DVR. .
또한, 본 발명에서는 메가 픽셀 형식의 멀티채널 화상을 제공할 수 있는 DVR 및 DVR용 영상 신호 처리 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a DVR and a video signal processing method for a DVR that can provide a multi-channel image in the mega pixel format.
본 발명에 따른 DVR 장치는 각기 하나의 채널을 이용하여 촬영된 아날로그 동영상을 전송하는 다수의 카메라(1...16)와, 상기 다수의 카메라에 연결되어 있으며, 상기 다수의 카메라로부터 입력되는 각 채널별 아날로그 동영상을 포맷 변화없이 디지털 동영상으로 변환하는 다수의 디코더(20...24)와, 상기 디코더로부터 출력되는 디지털 동영상의 각 화상을 결합하여 멀티채널 화상을 출력하는 스케일러(30)와, 상기 스케일러로부터의 멀티채널 화상을 디인터레이싱하고 최종 디스플레이 화상 포맷에 맞추어 업스케일 또는 다운스케일 처리하는 비디오 칩(40)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The DVR device according to the present invention is connected to the plurality of cameras (1 ... 16) and the plurality of cameras for transmitting analog video photographed using a single channel, respectively, each input from the plurality of cameras A plurality of decoders (20 ... 24) for converting the analog video for each channel into a digital video without changing the format, a
또한, 본 발명에 따른 DVR용 영상 처리 방법은 다수의 카메라로부터 전송된 동영상 신호를 DVR에서 처리하는 방법에 있어서, 상기 각 카메라로부터 전송된 아날로그 동영상을 포맷 변화없이 디지털 동영상으로 변환하는 단계와, 상기 각각의 디지털 동영상을 결합하여 멀티채널 화상을 생성하는 단계, 상기 멀티채널 화상을 디인터레이싱하고 최종 디스플레이 화상 포맷에 맞추어 업스케일 또는 다운스케일 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the video image processing method for a DVR according to the present invention is a method for processing a video signal transmitted from a plurality of cameras in the DVR, converting the analog video transmitted from each camera to a digital video without changing the format, and Combining each digital video to produce a multichannel image, deinterlacing the multichannel image and upscaling or downscaling to match the final display picture format.
이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to a preferred embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 DVR장치에 관한 블록도이다.1 is a block diagram of a DVR apparatus of the present invention.
다수의 카메라(1...16)로부터 제공되는 채널별 동영상은 4개 채널마다 하나의 그룹으로 분류되어 각 그룹에 대응하는 4개의 디코더(20...24)로 입력되고 아날로그-디지털 변환이 수행된다. 이때, 각 카메라로(1...16)부터 각 디코더(20...24)로 제공되는 동영상은 예컨대 NTSC 방식의 경우 720*480 화소로 구성되어 있고 30fps(초당 프레임 수)로 제공되므로, 각 디코더(20...24)의 출력 영상은 120fps의 720*480 영상이 되며, 이 과정에서 카메라 영상의 포맷은 그대로 유지된다.Channel-specific videos provided from multiple cameras (1 ... 16) are classified into one group for every four channels and input to four decoders (20 ... 24) corresponding to each group. Is performed. In this case, the video provided from each camera (1 ... 16) to each decoder (20 ... 24) is composed of 720 * 480 pixels in the NTSC system, for example, and is provided at 30 fps (frames per second). The output image of each
디코더(20...24)로부터의 영상 출력은 16CH을 처리할 수 있는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 전용 집적회로로 구성되는 16CH 스케일러(30)로 입력된다. 16CH 스케일러(30)는 다수의 카메라(1...16)에서 입력된 다수의 720*480 화상을 합쳐서 하나의 멀티채널 화상을 생성한다. 멀티채널 화상 생성시 16CH 스케일러(30)는 NTSC 방식으로 입력되는 720*480 화소의 화상을 1440*960 화소로 포맷하고, PAL 방식으로 입력되는 704*576 화소의 화상의 경우에는 1408*1152 화소로 포맷한다.
한편, 16CH 스케일러(30)가 생성하는 멀티채널 화상에서의 채널 수는 디스플레이될 최종 채널 수에 관한 마이크로프로세서(50)로부터의 지시에 따라 1CH, 4CH, 6CH, 8CH, 9CH, 10CH, 13CH, 16CH 등으로 다양하게 변화될 수 있다.
다시 도 1에서, 16CH 스케일러(30)에서 출력된 1440*960 해상도의 멀티채널 화상은 비디오 칩(40)에서 디인터레이싱되고 또한 최종 디스플레이 화상 포맷에 맞추어 업스케일 또는 다운스케일 처리된다. 다시 말해, 16CH 스케일러(30)의 출력이 전형적으로 1440*960(NTSC 방식) 또는 1408*1152(PAL 방식) 포맷의 화상일 때, 비디오 칩(40)은 이를 다운스케일 또는 업스케일하여 1280*1024, 1600*1200, 및 1920*1080 등의 디스플레이 화상 포맷으로 처리할 수 있다. 이어서, 비디오 칩(40)으로부터의 멀티채널 화상은 예컨대 DVI(Digital Video Interface)(60)와 같은 소정의 인터페이스를 거쳐 LCD 모니터(도시되지 않음)와 같은 출력 수단으로 실시간으로 제공되거나 CD-ROM 또는 하드디스크와 같은 정보저장장치(도시되지 않음)로 제공되어 저장될 수 있다.The image output from the
On the other hand, the number of channels in the multichannel picture generated by the
Again in FIG. 1, the 1440 * 960 resolution multichannel picture output from the
도면을 참조하면, 비디오 칩(40)에서 변환되어 최종적으로 디스플레이되는 멀티채널 화상은 예컨대 도 2a, 2b에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the multi-channel image converted and finally displayed on the
도 2a에 도시된 바와 같이, 4CH 화상의 경우, 720*480의 해상도를 갖는 채널별 화상이 4개 결합된 1440*960 해상도의 멀티채널 화상이 1280*1024의 해상도를 가진 디스플레이용 4CH 멀티채널 화상으로 보여지게 된다.As shown in FIG. 2A, in the case of a 4CH image, a 4CH multichannel image for display having a resolution of 1280 * 1024 is a 1440 * 960 resolution multichannel image in which four channel-specific images having a resolution of 720 * 480 are combined. Will be shown.
도 2b에 도시된 바와 같이, 16CH 화상의 경우, 720*480의 해상도를 갖는 채널별 화상이 1/4의 크기로 분할되어 상호결합된 1440*960 해상도의 멀티채널 화상이 1280*1024의 해상도를 가진 디스플레이용 16CH 멀티채널 화상으로 보여지게 된다.As shown in FIG. 2B, in the case of a 16CH image, a channel-specific image having a resolution of 720 * 480 is divided into a size of 1/4 so that a multichannel image having a resolution of 1280 * 1024 is 1280 * 1024. 16CH multichannel image for display.
결국, 비디오 칩(40)에서 출력되는 화상은 최소 약 1.3 메가의 해상도를 가지는데(1280*1024 해상도 기준), 이는 종래의 CIF 이미지보다 13배 높은 해상도이며, 각 채널별 화상의 경우에도 예컨대 종래의 720*480 화상을 그대로 분할하여 디스플레이하는 경우에 비해 대략 4배 높은 해상도를 가진다.
정리하면, 본 발명의 16CH 스케일러(30)는 멀티채널 화상을 형성하기 위해 오리지날 화상을 분할하는 종래의 기술과 달리, 각 채널별 오리지날 화상을 그대로 결합하여 새로운 비율의 멀티채널 화상으로 재구성함으로써 멀티채널 화상의 해상도 손실과 오리지날 영상의 과도한 압축을 최소화하고 있다.As a result, the image output from the
In summary, unlike the conventional technique of dividing an original image to form a multichannel image, the
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이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 기재된 실시예에 한정되지는 않으며, 첨부된 특허청구범위에 의거하는 권리범위 내에서 당업자에 의해 다양한 수정이나 변경이 가능함은 자명하다. 따라서, NTSC 방식에 따른 본 발명의 해상도 설명은 PAL 방식에도 동일한 원리로 적용될 수 있으며, 이때 구체적인 해상도 수치는 적절하게 조절되어야 한다.In the above, the present invention has been described through preferred embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications or changes made by those skilled in the art within the scope of the claims based on the appended claims. It is obvious that change is possible. Therefore, the resolution description of the present invention according to the NTSC method can be applied to the PAL method in the same principle, and the specific resolution value should be appropriately adjusted.
따라서, 본 발명에 따르면 멀티채널 화상의 경우에도 고해상도 이미지를 실시간으로 처리 및 전송할 수 있는 DVR 및 DVR용 영상 신호 처리 방법이 제공된다. Therefore, according to the present invention, there is provided a DVR and a video signal processing method for a DVR capable of processing and transmitting a high resolution image in real time even in a multi-channel image.
본 발명에 따르면 멀티채널 화상의 해상도 손실과 오리지날 영상의 과도한 압축을 최소화할 수 있는 DVR 및 DVR용 영상 신호 처리 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a DVR and a video signal processing method for a DVR capable of minimizing the resolution loss of the multichannel image and the excessive compression of the original video.
또한 본 발명에 따르면 메가 픽셀 형식의 멀티채널 화상을 제공할 수 있는 DVR 및 DVR용 영상 신호 처리 방법이 제공된다.Also, according to the present invention, there is provided a DVR and a video signal processing method for a DVR capable of providing a multi-channel image in a mega pixel format.
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