KR101783992B1 - Digital image transmitting/receiving system based on ethernet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템을 개시한다.
본 발명의 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템은, 이미지 센서로부터 입력된 아날로그 영상 신호를 휘도 신호와 색 신호의 디지털 신호로 변환한 후 다중화하여, 동기 정보를 갖는 다중화 신호를 생성하고, 상기 다중화 신호를 하나 이상 포함하는 패킷을 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 전송하는 디지털 영상 송신 장치; 상기 패킷을 수신하여 상기 패킷에 포함된 다중화 신호를 추출하고, 상기 다중화 신호로부터 휘도 신호와 색 신호를 분리하고, 상기 분리된 휘도 신호와 색 신호를 저장한 후, 상기 동기 정보를 기초로 라인 간의 동기를 맞추며 출력하는 디지털 영상 수신 장치; 및 상기 디지털 영상 송신 장치와 상기 디지털 영상 수신 장치를 연결하여 상기 패킷을 전송하는 이더넷 케이블;을 포함할 수 있다. The present invention discloses an Ethernet-based digital image transmission / reception system.
An Ethernet-based digital image transmission / reception system of the present invention converts an analog image signal input from an image sensor into a digital signal of a luminance signal and a color signal, and multiplexes the analog image signal to generate a multiplexed signal having synchronization information. Or more, into an Ethernet transmission format and transmits the Ethernet transmission format; And a multiplexer for multiplexing the multiplexed signal and the multiplexed signal, separating a luminance signal and a color signal from the multiplexed signal, storing the separated luminance signal and the color signal, A digital image receiving apparatus for synchronizing and outputting images; And an Ethernet cable connecting the digital video transmitting apparatus and the digital video receiving apparatus to transmit the packet.
Description
본 발명은 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an Ethernet-based digital image transmission / reception system.
도 13은 종래의 영상 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 13 is a block diagram schematically showing a conventional video transmission / reception system.
도 13을 참조하면, 영상 송수신 시스템(1)은 HD-SDI(HD-Serial Digital Interface) 전송 기술을 이용하는 시스템이다. Referring to FIG. 13, the video transmission /
영상 송신 장치(2)는 이미지 센서(11)로부터의 전기적 아날로그 신호를 영상 신호 처리부(12)에서 휘도 신호(Y)와 색 신호(C)의 병렬 신호로 변환하고, 인코더(13)에서 직렬 신호로 변환한다. 이때, 인코더(13)는 HD-SDI 인코더인 경우, HD-SDI 규격에 맞추어 병렬 신호를 단일 비트인 직렬 신호로 변환할 수 있다. 직렬신호는 스크램블러(14)에서 직류 성분을 제거하기 위한 스크램블(scramble) 과정을 거치고, 케이블 임피던스와 맞추기 위한 드라이버(14)를 통해 시리얼 라인인 동축 케이블(4)로 전송된다. The
영상 수신 장치(3)는 이퀄라이저(EQ)(16)를 통해 동축 케이블(4)로부터 수신한 영상 신호의 고주파 손실을 복구시키고, 디스크램블러(17)에서 디스크램블(descramble) 과정을 거치고, 디코더(18)에서 직렬 신호를 병렬 신호로 변환한다. 이때 디코더(18)는 영상 송신 장치(2)의 인코더 규격에 따라 HD-SDI 규격에 맞추어 신호 변환할 수 있다. 병렬 신호는 제어부(19)에서 디지털 신호 처리된 후, 디지털 압축, 레코딩 또는 네트워크를 통해 전송될 수 있다. The
본 발명은 저 비용으로 고화질 디지털 영상 신호의 장거리 전송을 구현할 수 있는 디지털 영상 송수신 시스템을 제공한다. The present invention provides a digital image transmission / reception system capable of realizing long distance transmission of a high image quality digital image signal at low cost.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치는, 이미지 센서로부터 입력된 아날로그 영상 신호를 휘도 신호와 색 신호의 디지털 신호로 변환하는 신호 처리부; 상기 디지털 변환된 휘도 신호와 색 신호를 다중화하여, 동기 정보를 갖는 다중화 신호를 출력하는 제어부; 상기 다중화 신호를 하나 이상 포함하는 패킷을 생성하는 매체접근제어(MAC) 모듈; 및 상기 패킷을 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 이더넷 케이블을 통해 전송하는 물리(PHY) 모듈;을 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for transmitting an Ethernet-based digital image, comprising: a signal processor for converting an analog image signal input from an image sensor into a digital signal of a luminance signal and a color signal; A control unit for multiplexing the digitally converted luminance signal and the color signal and outputting a multiplexed signal having synchronization information; A medium access control (MAC) module for generating a packet including at least one of the multiplexed signals; And a physical (PHY) module that converts the packet into an Ethernet transmission format and transmits the packet through an Ethernet cable.
상기 제어부는, 상기 디지털 변환된 휘도 신호와 색 신호를 다중화하는 다중화부; 및 상기 다중화 신호를 임시 저장하는 제1메모리;를 포함하고, 상기 임시 저장된 다중화 신호가 상기 MAC 모듈에 의해 상기 PHY 모듈의 송신 클럭에 맞춰 출력될 수 있다. The control unit may include: a multiplexer for multiplexing the digital signal and the color signal; And a first memory for temporarily storing the multiplex signal, wherein the temporarily stored multiplex signal can be output by the MAC module in accordance with a transmission clock of the PHY module.
상기 송신 장치는, 영상 해상도에 따라 상기 다중화 신호의 대역폭이 이더넷 전송 대역폭을 초과하는 경우, 상기 디지털 변환된 휘도 신호와 색 신호를 압축하는 압축부;를 더 포함할 수 있다. 상기 압축부는, 무손실 압축, 또는 적어도 하나의 DPCM 압축 및 서브샘플링 비율 제어 압축을 이용할 수 있다. The transmitting apparatus may further include a compressing unit compressing the digitally converted luminance signal and the color signal when the bandwidth of the multiplex signal exceeds the Ethernet transmission bandwidth according to the image resolution. The compressor may utilize lossless compression, or at least one DPCM compression and subsampling rate control compression.
상기 MAC 모듈은, 상기 패킷에 상기 다중화 신호의 라인 번호를 삽입할 수 있다. The MAC module may insert the line number of the multiplex signal into the packet.
상기 다중화 신호 또는 패킷에 영상 해상도 정보가 삽입될 수 있다.Video resolution information may be embedded in the multiplexed signal or packet.
상기 제어부는, 상기 이더넷 케이블을 통해 상기 PHY 모듈의 송신 클럭에 맞춰 수신된 제어 신호를 임시 저장한 후 내부 클럭에 맞춰 출력하는 제2메모리;를 더 포함할 수 있다. The control unit may further include a second memory for temporarily storing a control signal received according to a transmission clock of the PHY module via the Ethernet cable, and outputting the control signal according to an internal clock.
상기 이더넷 케이블은 비차폐 꼬임쌍 케이블일 수 있다.The Ethernet cable may be an unshielded twisted pair cable.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 수신 장치는, 동기 정보를 갖고, 휘도 신호와 색 신호의 디지털 신호가 다중화된 다중화 신호를 하나 이상 포함하는 패킷을 이더넷 케이블을 통해 수신하는 물리(PHY) 모듈; 상기 패킷에서 상기 다중화 신호를 추출하는 매체접근제어(MAC) 모듈; 및 상기 다중화 신호로부터 휘도 신호와 색 신호를 분리하고, 상기 분리된 휘도 신호와 색 신호를 저장한 후, 상기 동기 정보를 기초로 라인 간의 동기를 맞추며 출력하는 제어부;를 포함할 수 있다. An Ethernet-based digital image receiving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention is a device for receiving a packet including one or more multiplexed signals having synchronization information and a digital signal of a luminance signal and a color signal multiplexed through an Ethernet cable PHY) module; A medium access control (MAC) module for extracting the multiplexed signal from the packet; And a controller for separating the luminance signal and the color signal from the multiplexed signal, storing the separated luminance signal and the color signal, and synchronizing and outputting the signals based on the synchronization information.
상기 제어부는, 상기 PHY 모듈의 수신 클럭에 맞춰 입력되는 상기 다중화 신호를 임시 저장한 후 내부 클럭에 맞춰 출력하는 제3메모리; 상기 다중화 신호를 휘도 신호와 색 신호로 분리하는 역다중화부; 상기 분리된 휘도 신호와 색 신호를 라인 단위로 저장하는 프레임메모리; 및 상기 프레임메모리에 저장된 휘도 신호와 색 신호가 라인 간의 동기를 맞추며 출력되도록, 상기 동기 정보를 기초로 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 생성하는 동기 신호 발생부;를 포함할 수 있다. Wherein the control unit comprises: a third memory for temporarily storing the multiplexed signal input in accordance with a reception clock of the PHY module and outputting the multiplexed signal according to an internal clock; A demultiplexer for separating the multiplexed signal into a luminance signal and a color signal; A frame memory for storing the separated luminance signal and the color signal in a line unit; And a synchronization signal generator for generating a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal based on the synchronization information so that the brightness signal and the color signal stored in the frame memory are synchronized with each other and outputted.
상기 역다중화부는, 상기 다중화 신호에 포함된 제어 신호를 분리할 수 있다. The demultiplexer may demultiplex the control signal included in the multiplex signal.
상기 프레임 메모리는, 상기 패킷에 포함된 라인 번호를 기초로 상기 휘도 신호와 색 신호를 해당 라인 영역에 저장할 수 있다. The frame memory may store the luminance signal and the color signal in the corresponding line area based on the line number included in the packet.
상기 제어부는, 외부에서 입력된 제어 신호를 임시 저장한 후 상기 수신 클럭에 맞춰 출력하는 제4메모리;를 더 포함할 수 있다. The control unit may further include a fourth memory for temporarily storing an externally input control signal and outputting the control signal according to the received clock.
상기 수신 장치는, 상기 분리된 휘도 신호와 색 신호가 압축된 신호인 경우, 압축 해제하는 복원부;를 더 포함할 수 있다. The receiving apparatus may further include a decompression unit decompressing the decompressed luminance signal and the chrominance signal when the chrominance signal is a compressed signal.
상기 이더넷 케이블은 비차폐 꼬임쌍 케이블일 수 있다.The Ethernet cable may be an unshielded twisted pair cable.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템은, 이미지 센서로부터 입력된 아날로그 영상 신호를 휘도 신호와 색 신호의 디지털 신호로 변환한 후 다중화하여, 동기 정보를 갖는 다중화 신호를 생성하고, 상기 다중화 신호를 하나 이상 포함하는 패킷을 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 전송하는 디지털 영상 송신 장치; 상기 패킷을 수신하여 상기 패킷에 포함된 다중화 신호를 추출하고, 상기 다중화 신호로부터 휘도 신호와 색 신호를 분리하고, 상기 분리된 휘도 신호와 색 신호를 저장한 후, 상기 동기 정보를 기초로 라인 간의 동기를 맞추며 출력하는 디지털 영상 수신 장치; 및 상기 디지털 영상 송신 장치와 상기 디지털 영상 수신 장치를 연결하여 상기 패킷을 전송하는 이더넷 케이블;을 포함할 수 있다. In the Ethernet-based digital image transmission / reception system according to the preferred embodiment of the present invention, an analog image signal input from an image sensor is converted into a digital signal of a luminance signal and a color signal and then multiplexed to generate a multiplexed signal having synchronization information A digital video transmission apparatus for converting a packet including at least one multiplexed signal into an Ethernet transmission format and transmitting the packet; And a multiplexer for multiplexing the multiplexed signal and the multiplexed signal, separating a luminance signal and a color signal from the multiplexed signal, storing the separated luminance signal and the color signal, A digital image receiving apparatus for synchronizing and outputting images; And an Ethernet cable connecting the digital video transmitting apparatus and the digital video receiving apparatus to transmit the packet.
상기 디지털 영상 송신 장치는 상기 다중화 신호를 임시 저장한 후, 패킷 전송 모듈의 송신 클럭에 맞춰 출력하고, 상기 디지털 영상 수신 장치는 패킷 수신 모듈의 수신 클럭에 맞춰 입력되는 상기 다중화 신호를 임시 저장한 후 내부 클럭에 맞춰 출력하고, 상기 다중화 신호로부터 분리된 휘도 신호와 색 신호를 라인 단위로 저장한 후, 상기 동기 정보를 기초로 라인 간의 동기를 맞추며 출력할 수 있다. The digital video transmission apparatus temporarily stores the multiplexed signal and outputs the multiplexed signal according to a transmission clock of the packet transmission module. The digital video reception apparatus temporarily stores the multiplexed signal input in accordance with the reception clock of the packet reception module And outputs the luminance signal and the color signal separated from the multiplexed signal on a line-by-line basis, and synchronizes and outputs the signals based on the synchronization information.
상기 디지털 영상 송신 장치는 영상 해상도에 따라 상기 다중화 신호의 대역폭이 이더넷 전송 대역폭을 초과하는 경우, 상기 디지털 변환된 휘도 신호와 색 신호를 압축하는 압축부;를 포함하고, 상기 디지털 영상 수신 장치는 상기 동기 정보를 기초로 라인 간의 동기를 맞추며 출력되는 상기 압축된 휘도 신호와 색 신호의 압축을 해제하는 복원부;를 포함할 수 있다. And a compression unit for compressing the digitally converted luminance signal and the color signal when the bandwidth of the multiplexed signal exceeds the Ethernet transmission bandwidth according to the resolution of the image, And a decompression unit for decompressing the compressed luminance signal and the color signal to be output in synchronization with each other based on the synchronization information.
상기 디지털 영상 송신 장치는 상기 패킷에 상기 다중화 신호의 라인 번호를 삽입하고, 상기 디지털 영상 수신 장치는 상기 라인 번호를 기초로 상기 분리된 휘도 신호와 색 신호를 라인 단위로 프레임메모리에 저장할 수 있다. The digital image transmitting apparatus inserts the line number of the multiplex signal into the packet, and the digital image receiving apparatus can store the separated luminance signal and the color signal in a frame memory on a line-by-line basis based on the line number.
상기 이더넷 케이블은 비차폐 꼬임쌍 케이블일 수 있다. The Ethernet cable may be an unshielded twisted pair cable.
본 발명은 저비용으로 고화질 디지털 영상신호의 장거리 송수신을 구현할 수 있다.The present invention can realize long distance transmission and reception of a high quality digital video signal at low cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 변환된 Y신호와 C신호를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2(a) 및 도 2(b)의 코드 규격을 나타낸다.
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 신호 규격을 나타낸다.
도 4C는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 신호의 타이밍 규격을 나타낸다.
도 5A 내지 도 5D는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 생성 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 송신 장치의 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 수신 장치의 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치에서 영상을 전송하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 수신 장치에서 영상을 수신하여 처리하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 영상 데이터 송수신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 영상 데이터 송신 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 13은 종래의 영상 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an Ethernet-based digital image transmission / reception system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating digitally converted Y signals and C signals according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows the code standards of Figs. 2 (a) and 2 (b).
4A and 4B show a multiplexed signal standard according to an embodiment of the present invention.
4C shows a timing specification of a multiplexed signal according to an embodiment of the present invention.
5A to 5D are diagrams showing the structure of a packet according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a packet generation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a control unit of a video transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram schematically showing a configuration of a control unit of the image receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of transmitting an image in an Ethernet-based digital image transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a method of receiving and processing an image in an Ethernet-based digital image receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a block diagram illustrating a digital image data transmission / reception system according to another embodiment of the present invention.
12 is a block diagram schematically showing a digital image data transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
13 is a block diagram schematically showing a conventional video transmission / reception system.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
HD-SDI 전송 시스템은 병렬의 영상 신호(Y/C 신호)와 음성 신호를 HD-SDI 규격에 맞추어 단일 비트인 직렬 신호로 변환하여 전송한다. 이때 주파수 대역이 저주파에서 약 1.5Ghz에 달하게 되므로 고주파 감쇄 특성이 우수한 고가의 동축케이블을 사용한다. 이에 따라 케이블이 꺾이거나 눌려도 영향을 받는 등 시공이 까다롭고, 비용이 고가이고, 단방향으로만 정보를 보낼 수 있는 문제가 있다. The HD-SDI transmission system converts parallel video signals (Y / C signals) and audio signals into a single bit serial signal according to the HD-SDI standard and transmits it. At this time, since the frequency band reaches about 1.5 Ghz at a low frequency, an expensive coaxial cable having a high frequency attenuation characteristic is used. As a result, there is a problem that the construction is difficult such as being affected by the bending or pressing of the cable, the cost is high, and information can be transmitted only in one direction.
또한 디지털 영상/음성정보와 제어신호를 병렬 전송하는 시스템의 경우 송신장치와 수신장치를 연결하는 다수의 신호 선이 필요하다. Also, in the case of a system for transmitting digital video / audio information and a control signal in parallel, a plurality of signal lines for connecting the transmitter and the receiver are required.
본 발명은 단순하고 널리 보급되어 저가인 표준 이더넷 케이블(Ethernet Cable)인 비차폐 꼬임쌍(UTP; unshielded Twist Pare) 케이블을 사용하여 저비용으로 영상 신호의 장거리 전송을 구현할 수 있는 디지털 영상 송수신 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital image transmission / reception system and method capable of realizing a long distance transmission of a video signal at a low cost by using an unshielded twisted pair (UTP) cable, which is a simple and widely used standard Ethernet cable, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an Ethernet-based digital image transmission / reception system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 디지털 영상 송수신 시스템(10)은 디지털 영상 신호의 전송에 표준 이더넷(Ethernet) 전송 기술을 적용한다. 이를 위해 송신 측에서는 연속된 병렬 디지털 신호인 영상 신호를 다중화하여 패킷 형태로 변환하고, 수신 측에서는 영상 신호를 패킷 단위로 수신한다. 그러나, 이더넷이 비동기식으로 데이터를 전송하므로, 상호 연결된 송신 측과 수신 측 간에 송신 클럭과 수신 클럭에 차이가 있다. 이에 따라, 하나의 패킷 내에서는 클럭과 동기 되지만, 패킷과 패킷 간에는 지터(jitter)가 존재하게 된다. 따라서, 본 발명은 화면 구성에 따라 안정적인 기준 라인 동기 신호를 만들어 영상 라인 단위로 동기를 확보하여 안정화하도록 한다.The digital video transmitting / receiving
도 1을 참조하면, 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템(10)은 영상 송신 장치(20), 영상 수신 장치(30), 및 영상 송신 장치(20)와 영상 수신 장치(30) 간에 데이터를 송수신하는 이더넷 케이블(40)을 포함한다. 1, an Ethernet-based digital image transmission /
본 실시예의 이더넷 기반 디지털 영상 송수신 시스템(10)은 전송 매체로서 고가의 동축 케이블 대신 이더넷 케이블(40)을 사용한다. 이더넷 케이블(40)은 양방향 통신이 가능한 전이중 모드(Full Duplex)를 지원한다. 이더넷 케이블(40)로서 비차폐 꼬임쌍(UTP; unshielded Twist Pare) 케이블을 사용할 수 있다. The Ethernet-based digital video transmitting / receiving
이하에서는, 전송 매체로서 표준 이더넷(Ethernet) 전송에 사용되는 1000Base-T PHY 기술을 도입한 예를 기초로 설명하겠다. 1000BASE-T PHY 기술은 동선을 이용하여 1Gbps의 전송 속도를 최대 100m까지 지원하는 차세대 물리계층에 관한 기술 표준이다. 1000BASE-T PHY 기술은 비차폐 꼬임쌍(UTP) 케이블을 이용하여 적은 비용으로 1Gbps까지 안정적으로 정보를 전송할 수 있다. 비차폐 꼬임쌍 케이블은 UTP Cat. 5, Cat6 등이 있다. 본 실시예는 최대 전송 용량이 1Gbps인 비차폐 꼬임쌍 케이블을 통해 1Gbps의 영상 신호를 전송하기 위해, 기가비트 이더넷 전송 규격에 맞도록 영상 신호 전송 포맷을 구성한다. Hereinafter, an example in which 1000Base-T PHY technology used for standard Ethernet transmission is introduced as a transmission medium will be described. 1000BASE-T PHY technology is a technology standard for the next generation physical layer supporting a transmission speed of 1Gbps up to 100m using copper wire. 1000BASE-T PHY technology can reliably transmit information at 1Gbps at low cost using unshielded twisted pair (UTP) cable. Unshielded twisted pair cable is UTP Cat. 5, and Cat6. The present embodiment configures a video signal transmission format to conform to the Gigabit Ethernet transmission standard in order to transmit a 1 Gbps video signal through an unshielded twisted pair cable having a maximum transmission capacity of 1 Gbps.
영상 송신 장치(20)는 디지털 영상 처리를 수행하는 감시 카메라, 로봇 등 다양한 디지털 이미지 처리 장치를 포함할 수 있다. 영상 송신 장치(20)는 이미지 센서(21), 영상 신호 처리부(22), 압축부(23), 제어부(24), MAC 모듈(25), 및 PHY 모듈(26)을 포함한다. The
이미지 센서(21)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 등의 촬상소자를 포함하는 광전 변환부이다. 이미지 센서(21)는 광학부로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다. The
영상 신호 처리부(Image Signal Processor; ISP)(22)는 이미지 센서(21)에서 변환된 전기적 아날로그 신호를 휘도 신호(이하, 'Y신호'라 함)와 색 신호(이하, 'C신호'라 함)를 포함하는 병렬 디지털 영상 신호로 변환한다. 디지털 변환된 Y신호와 C신호는 동기 정보를 갖고 있다. 그리고, 영상 신호 처리부(22)는 제어부(24)로부터 입력되는 제어 신호를 수신하여 처리할 수 있다. 제어 신호는 영상 신호를 포함할 수 있다. An image signal processor (ISP) 22 converts an electrical analog signal converted by the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 변환된 Y신호와 C신호를 나타내는 도면이다. 2 is a diagram illustrating digitally converted Y signals and C signals according to an embodiment of the present invention.
도 2(a)를 참조하면, 소정 비트로 디지털 변환된 Y신호는 SAV(Start of Active Video), Y신호(Active Y), EAV(End of Active Video), 블랭킹 구간(Blank Video)으로 구분된다. 도 2(a)에서는 10비트로 디지털 변환된 Y신호를 도시하고 있다. Referring to FIG. 2A, a Y signal digitally converted into a predetermined bit is divided into a Start of Active Video (SAV), a Y signal (Active Y), an End of Active Video (EAV), and a blanking interval. 2 (a) shows a Y signal digitally converted to 10 bits.
도 2(b)를 참조하면, 소정 비트로 디지털 변환된 C신호는 SAV(Start of Active Video), C신호(Active Cr/Cb), EAV(End of Active Video), 블랭킹 구간(Blank Video)으로 구분된다. 도 2(b)에서는 10비트로 디지털 변환된 C신호를 도시하고 있다. Referring to FIG. 2B, a C signal digitally converted into a predetermined bit is divided into a Start of Active Video (SAV), a C signal (Active Cr / Cb), an End of Active Video (EAV), and a blanking interval do. In Fig. 2 (b), a C signal digitally converted to 10 bits is shown.
도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 디지털 변환된 Y신호와 C신호는 각 수평의 시작 위치와 끝 위치에 디지털 화면 동기 신호인 SAV와 EAV를 동기 정보로서 포함하고 있다. SAV는 수평 동기의 시작을 나타내는 코드이고, EAV는 수평 동기의 끝을 나타내는 코드이다. Referring to FIGS. 2 (a) and 2 (b), the digitally converted Y signal and the C signal include digital screen synchronizing signals SAV and EAV as synchronization information at the horizontal start and end positions, respectively. SAV is a code indicating the start of horizontal synchronization, and EAV is a code indicating the end of horizontal synchronization.
도 3은 도 2(a) 및 도 2(b)의 코드 규격을 나타낸다. 도 3을 함께 참조하면, SAV와 EAV는 4개의 워드(4word)로 구성되고, 4개의 워드(word) 중 세 개의 워드(3FF, 000, 000)는 고정된 프리앰블이고, 4번째 워드(XYZ)는 수평동기 및 수직동기, 필드/프레임정보를 나타내는 F, V, H의 상태 비트(bit)들로 구성되어 현재 영상 신호의 정보를 나타낸다. Fig. 3 shows the code standards of Figs. 2 (a) and 2 (b). Referring to FIG. 3 together, SAV and EAV are composed of 4 words, and three of the four words (3FF, 000, 000) are fixed preambles and the fourth word (XYZ) Is composed of horizontal sync and vertical sync, and status bits of F, V and H indicating field / frame information, and represents information of a current video signal.
F는 필드 정보로서, 영상 표시 방식이 순차 주사 방식(progressive mode)인 경우, F는 0이고, 비월 주사 방식(interlaced mode)인 경우, F가 0이면 짝수 필드이고, F가 1이면 홀수 필드를 나타낸다. F is field information, F is 0 when the image display system is a progressive mode, 0 is an interlaced mode, F is an even field if F is 0, and odd field when F is 1 .
V는 수직 블랭킹(vertical blanking) 구간, 즉 필드/프레임 블랭킹 구간을 나타내며, V가 0이면 액티브 구간(즉, 다중화 신호 구간)이고, V가 1이면 수직 블랭킹 구간임을 나타낸다. V denotes a vertical blanking period, that is, a field / frame blanking interval. When V is 0, it indicates an active interval (i.e., a multiplexed signal interval).
H는 수평 블랭킹(horizontal blanking) 구간, 즉 라인 블랭킹 구간을 나타내며, H가 0이면 액티브 구간(즉, 다중화 신호 구간)이고, H가 1이면 수평 블랭킹 구간임을 나타낸다. H denotes a horizontal blanking interval, that is, a line blanking interval. When H is 0, it indicates an active interval (i.e., a multiplexed signal interval), and when H is 1, it indicates a horizontal blanking interval.
보호 비트(protection bits)의 값, P0, P1, P2, P3는 F, V, H의 값에 따라 결정된다. The values of the protection bits, P0, P1, P2 and P3, are determined by the values of F, V and H.
압축부(23)는 기가비트 이더넷 전송을 위해, 영상 해상도에 따라 전송하고자 하는 영상 신호의 데이터 양이 기가비트 이더넷의 최대 전송 용량을 초과하는 경우, 영상 신호를 압축한다. 즉, 압축부(23)는 영상 해상도, 즉 이미지 센서(21)의 픽셀(Pixel) 수에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 1Gbits/s의 최대 전송 용량을 갖는 기가비트 이더넷에서, 전송하고자 하는 영상 신호의 데이터 양이 1Gbits/s를 초과하는 경우 영상 신호를 압축한다. The
압축부(23)는 무손실 압축, 또는 DPCM 압축 및 서브샘플링 비율 제어 중 적어도 하나에 의해 영상 신호를 압축할 수 있다. 이러한 압축은 JPEC/MPEC과 같은 압축/코딩에 비해 단순하고 신호 손실을 최소화하면서(즉, 화질에 영향을 주지 않으면서) Full-HD급 영상을 효율적으로 전송할 수 있는 장점이 있다. 또한, DPCM 압축 및 서브샘플링 비율 제어에 의한 압축은 무손실 압축에 비해 압축 방법이 단순하여 비용 절감에 기여할 수 있다. The
예를 들어, SD급 영상의 경우, Y신호에 10비트, C신호에 10비트가 할당되고, 720x480 해상도, 30fps 프레임율의 구조와 13.5Mhz의 샘플링 주파수를 갖는다. 이에 따라 영상 신호(Y신호와 C신호)를 8비트로 다중화하면 270Mbits/s의 크기를 가지므로 1Gbits/s의 전송 가능 대역에서 충분히 처리가 가능하여, 압축부(23)에 의한 영상 신호 압축은 필요하지 않다. For example, in the case of a SD image, 10 bits are allocated to the Y signal and 10 bits are allocated to the C signal, and the structure has a resolution of 720x480, a frame rate of 30 fps, and a sampling frequency of 13.5 Mhz. Accordingly, when the video signal (Y signal and C signal) is multiplexed to 8 bits, it has a size of 270 Mbits / s, so that it can be sufficiently processed in the transmission band of 1 Gbits / s, I do not.
반면, Full-HD급 영상인 경우, Y신호에 10비트, C신호에 10비트를 할당하고, 1920x1080 해상도, 30fps 프레임율 구조와 74.5Mhz의 샘플링 주파수를 갖는다. 이에 따라 영상 신호(Y신호와 C신호)를 8비트로 다중화하면 1.4Gbits/s의 크기를 가지므로 1Gbits/s의 전송 가능 대역을 초과한다. 따라서, 압축부(23)는 영상 신호의 압축이 필요하다. On the other hand, in the case of a full-HD image, 10 bits are allocated to the Y signal and 10 bits are allocated to the C signal, and a 1920x1080 resolution, 30 fps frame rate structure and a sampling frequency of 74.5 Mhz are provided. Accordingly, when the video signal (Y signal and C signal) is multiplexed to 8 bits, it has a size of 1.4 Gbits / s, which exceeds the transmission bandwidth of 1 Gbits / s. Therefore, the
압축의 일 예로서, 압축부(23)를 시각적으로는 크게 영향을 느낄 수 없는 수준에서 대역폭을 줄여주는 무손실 코덱(Lossless Codec)으로 구현하여, 영상 신호를 압축할 수 있다. 이에 따라 전송될 신호의 대역폭을 1/2 내지 1/6로 압축할 수 있다. As an example of the compression, the
다른 예로서, 압축부(23)는 Y신호의 차분치와 C신호의 차분치를 코딩하는 DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 압축에 의해 영상 신호를 압축할 수 있다. 이에 따라, Y신호와 C신호에 할당되는 비트를 각각 6비트로 줄임으로써, 전송될 신호의 대역폭을 줄일 수 있다. 이때, Y신호와 C신호의 서브샘플링 비율은 4:2:2를 유지한다. As another example, the
또 다른 예로서, 압축부(23)는 Y신호와 C신호의 서브샘플링 비율을 4:1:1로 수행함으로써 영상 신호를 압축할 수 있다. 이에 따라, Y신호에 할당되는 8비트에 비해 C신호에 할당되는 비트를 4비트로 줄임으로써, 전송될 신호의 대역폭을 줄일 수 있다. As another example, the
또 다른 예로서, 압축부(23)는 DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 압축과, Y신호와 C신호의 서브샘플링 비율을 4:1:1로 수행하여 영상 신호를 압축할 수 있다. 이에 따라, Y신호에 할당되는 비트를 6비트로 줄이고, C신호에 할당되는 비트를 3비트로 줄임으로써, 전송될 신호의 대역폭을 줄일 수 있다. As another example, the
영상 해상도 정보(SD급, Full-HD급 등)와 같은 영상 규격은 후술되는 영상 신호의 다중화 시에 다중화 신호 또는 패킷 생성시에 패킷에 삽입될 수 있다. An image standard such as image resolution information (SD class, full-HD class, etc.) can be inserted into a packet when a multiplex signal or a packet is generated at the time of multiplexing a video signal to be described later.
제어부(24)는 영상을 구성하는 하나의 라인(이하, '영상 라인'이라 함)에 해당하는 Y신호와 C신호를 다중화한다. 그리고, 제어부(23)는 Y신호와 C신호의 영상 신호와 함께 제어 신호를 다중화할 수 있다. 제어 신호는 음성 입력 장치로부터의 음성 신호일 수 있다. 다중화 신호는 동기 정보를 갖고 있다. 제어부(24)는 영상 라인 단위로 다중화된 디지털 신호(이하, '다중화 신호'라 함)를 임시 저장한 후 PHY 모듈(25)의 송신 클럭에 맞춰 출력한다. 제어부(24)는 다중화 신호에 해상도 정보를 포함시킬 수 있다. The
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 신호 규격을 나타낸다. 다중화 신호 규격은 SAV(Start of Active Video), 다중화 신호(Active Y/Cr/Cb), EAV(End of Active Video), 블랭킹 구간(Blank Video)으로 구분된다. 도 4A 및 도 4B에서는 각각 10비트의 Y신호와 C신호를 8비트로 다중화한 다중화 신호의 예를 도시하고 있다. Y신호와 C신호가 압축된 경우, 다중화 비트는 달라질 수 있다. 다중화 신호 또한 Y신호와 C신호와 유사하게 각 수평(영상 라인)의 시작 위치와 끝 위치에 디지털 화면 동기 신호인 SAV와 EAV를 포함하고 있다. SAV는 수평 동기의 시작을 알리며 EAV는 수평 동기의 끝을 나타낸다. 다중화 신호에는 도 4B와 같이 EAV 이후에 영상 라인 번호(LN)를 삽입할 수 있다. 4A and 4B show a multiplexed signal standard according to an embodiment of the present invention. The multiplexed signal standard is classified into Start of Active Video (SAV), Multiplexed Signal (Active Y / Cr / Cb), End of Active Video (EAV), and Blanking Video. 4A and 4B show examples of multiplexed signals obtained by multiplexing 10-bit Y signals and C signals into 8 bits, respectively. When the Y signal and the C signal are compressed, the multiplexing bit may be different. The multiplexed signal also includes digital screen synchronization signals SAV and EAV at the start and end positions of each horizontal (video line) similarly to the Y and C signals. SAV indicates the start of horizontal synchronization and EAV indicates the end of horizontal synchronization. As shown in FIG. 4B, the multiplexed signal may include a video line number (LN) after EAV.
도 4A 및 도 4B의 코드 규격은 도 3의 코드 규격을 적용할 수 있다. The code standards of FIGS. 4A and 4B can be applied to the code standards of FIG.
도 4C는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중화 신호의 타이밍 규격을 나타낸다. SAV와 EAV의 4번째 워드의 비트 할당 내역을 통해 도 4C에 정의된 타이밍(Timing) 규격의 해당 위치를 표현하는 것이 가능하고, 이에 따라 필드/프레임의 공간적 레이아웃이 표현될 수 있다. 보조 데이터(Ancilary Data)는 영상 신호 외의 음성 신호 및 제어 신호를 포함할 수 있다. 도 4C에서는 영상 라인 번호(LN)를 삽입한 예를 도시하고 있으며, 영상 라인 번호(LN)를 삽입하지 않는 경우, 도 4C에서 영상 라인 번호(LN)는 생략될 수 있다. 4C shows a timing specification of a multiplexed signal according to an embodiment of the present invention. It is possible to represent the corresponding position of the timing specification defined in FIG. 4C through the bit allocation details of the SAV and the fourth word of the EAV, so that the spatial layout of the field / frame can be expressed. The ancillary data may include a voice signal and a control signal other than the video signal. 4C shows an example in which the video line number LN is inserted. In the case where the video line number LN is not inserted, the video line number LN may be omitted in FIG. 4C.
도 4C를 참조하면, 순차 주사 방식에서 모든 라인의 F는 0이고, 비월 주사 방식에서 짝수 필드 라인의 F는 0이고, 홀수 필드 라인의 F는 1이다. H는 모든 라인(행)마다 0과 1을 반복하고, 다중화 신호의 각 라인의 V는 1이고, 블랭킹 구간과 보조 데이터 구간의 V는 0이다. Referring to FIG. 4C, F of all lines in the progressive scanning method is 0, F of the even field lines is 0, and F of the odd field lines is 1 in the interlaced scanning method. H repeats 0 and 1 for every line (row), V of each line of the multiplexed signal is 1, and V of the blanking interval and the auxiliary data interval is zero.
다시 도 1을 참조하면, MAC 모듈(24)은 매체접근제어(MAC) 계층 모듈로서, 하나 이상의 다중화 신호를 포함하는 패킷(Packet)을 생성한다. MAC 모듈(24)은 다중화 신호의 라인 번호를 패킷에 삽입할 수 있다. Referring again to FIG. 1, the
도 5A 내지 도 5D는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷의 구조를 나타내는 도면이다. 5A to 5D are diagrams showing the structure of a packet according to an embodiment of the present invention.
도 5A 및 도 5B는 하나의 다중화 신호를 포함하는 패킷의 구조를 나타내는 도면이다. 도 5A를 참조하면, MAC 모듈(24)은 패킷의 데이터 영역(Data)에 단일의 다중화 신호를 삽입하여, 하나의 패킷에 하나의 영상 라인 정보를 포함할 수 있다. 다중화 신호의 앞뒤에는 각각 헤더(header)와 테일러(tailer)를 삽입한다. 헤더에는 프리앰블, SFD(Start of Frame Delimiter), 목적지 주소(Destination address), 송신지 주소(Source address), 상위 계층 프로토콜 종류(Type) 등을 나타낼 수 있다. 테일러에는 프레임의 에러검출을 위한 FCS(Frame Check Sequence) 등을 나타낼 수 있다. 본 발명의 패킷을 구성하는 헤더와 테일러에 삽입되는 정보는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 전술된 헤더와 테일러의 예 이외의 정보를 추가 포함시킬 수 있고, 송신 장치와 수신 장치가 일대일 대응하여 단일 케이블로 연결되는 경우, 헤더에서 목적지 및 송신지 주소는 생략될 수 있다. 5A and 5B are diagrams showing the structure of a packet including one multiplex signal. Referring to FIG. 5A, the
도 5B는 도 5A의 패킷과 비교하여 영상 라인 번호(LN)를 패킷에 삽입하는 점에서 상이하며, 이 밖의 다른 구성들은 상기에 개시된 내용과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 도 5B를 참조하면, MAC 모듈(24)은 패킷의 데이터 영역(Data)에 하나의 다중화 신호를 삽입하고, 다중화 신호의 끝에 영상 라인 번호(LN)를 삽입할 수 있다. 5B differs from the packet of FIG. 5A in that a video line number (LN) is inserted into a packet, and other configurations are the same as those described above, and thus a detailed description thereof will be omitted. Referring to FIG. 5B, the
도 5C 및 도 5D는 다수의 다중화 신호를 포함하는 패킷의 구조를 나타내는 도면이다. 도 5C를 참조하면, MAC 모듈(24)은 패킷의 데이터 영역(Data)에 둘 이상의 다수의 다중화 신호를 삽입하여, 하나의 패킷에 다수의 영상 라인 정보를 포함할 수 있다. 다중화 신호의 개수는 다중화 신호의 크기(데이터 양) 및 전송매체의 전송 대역에 따라 결정될 수 있다. 다중화 신호의 앞뒤에는 각각 헤더(header)와 테일러(tailer)를 삽입한다. 헤더에는 프리앰블, SFD(Start of Frame Delimiter), 목적지 주소(Destination address), 송신지 주소(Source address), 상위 계층 프로토콜 종류(Type), 다중화 신호의 개수 등을 나타낼 수 있다. 테일러에는 프레임의 에러검출을 위한 FCS(Frame Check Sequence) 등을 나타낼 수 있다. 본 발명의 패킷을 구성하는 헤더와 테일러에 삽입되는 정보는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 전술된 헤더와 테일러의 예 이외의 정보를 추가 포함시킬 수 있고, 송신 장치와 수신 장치가 일대일 대응하여 단일 케이블로 연결되는 경우, 헤더에서 목적지 및 송신지 주소는 생략될 수 있다. 5C and 5D are diagrams showing the structure of a packet including a plurality of multiplexed signals. Referring to FIG. 5C, the
도 5D는 도 5C의 패킷과 비교하여 영상 라인 번호(LN)를 패킷에 삽입하는 점에서 상이하며, 이 밖의 다른 구성들은 상기에 개시된 내용과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 도 5D를 참조하면, MAC 모듈(24)은 패킷의 데이터 영역(Data)에 둘 이상의 다중화 신호를 삽입하고, 각 다중화 신호의 끝에 영상 라인 번호(LN)를 삽입할 수 있다. 5D is different from the packet of FIG. 5C in that a video line number (LN) is inserted into a packet, and other configurations are the same as those described above, and thus a detailed description thereof will be omitted. Referring to FIG. 5D, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 생성 방법을 설명하는 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a packet generation method according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, MAC 모듈(24)은 입력되는 다중화 신호에서 SAV 코드가 검출되는지 여부를 판단하고(S401), SAV 코드가 검출되면 패킷 생성을 개시한다(S402). Referring to FIG. 6, the
MAC 모듈(24)은 프레임(Frame) 변화를 감시하여 입력되는 다중화 신호가 새로운 프레임인지를 판단한다(S403). MAC 모듈(24)은 다중화 신호의 동기 정보를 기초로 새로운 프레임 여부를 판단할 수 있다. The
MAC 모듈(24)은 영상 라인 번호를 삽입하도록 설정된 경우, 새로운 프레임의 시작으로 판단되면 영상 라인 번호를 초기화하고(S404), 새로운 프레임이 아니라고 판단되면 영상 라인 번호를 증가시킨다(S405). If it is determined that the video line number is inserted, the
MAC 모듈(24)은 EAV 코드가 검출되는지 여부를 판단하고(S406), EAV 코드가 검출되면 다중화 신호의 앞뒤에 필요한 정보를 갖는 헤더와 테일러를 생성하여 패킷 생성을 완료한다. MAC 모듈(24)은 영상 라인 번호를 삽입하도록 설정된 경우, EAV 코드 다음에 영상 라인 번호를 삽입하고(S407), 다중화 신호의 앞뒤에 필요한 정보를 갖는 헤더와 테일러를 생성하여 패킷 생성을 완료한다. The
MAC 모듈(24)은 소정 개수의 다중화 신호를 포함하는 패킷을 생성하고자 하는 경우, 후속하는 다중화 신호에 대해 S405 단계 내지 S407 단계를 반복 수행할 수 있다. When generating a packet including a predetermined number of multiplexed signals, the
다시 도 1을 참조하면, PHY 모듈(25)은 기가비트 물리(Giga-PHY) 계층 모듈로서, MAC 모듈(24)로부터 입력된 패킷을 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 이더넷 케이블(40)을 통해 전송한다. Referring again to FIG. 1, the
PHY 모듈(25)은 기가비트 이더넷 프로토콜에 따라 패킷을 이더넷 전송 포맷인 기가 이더넷(Giga Ethernet) 표준 신호로 변환하여 이더넷 케이블(예를 들어, Cat 5e Cable)(40)을 통해 전송할 수 있다. 예를 들어, 4쌍의 동선을 이용하여 125Mbaud의 4D 5-PAM(4-Dimensional 5-level Pulse Amplitude Modulation) 신호를 양방향으로 동시에 전송하는 1000BASE-T PHY 기술이 적용되는 경우, PHY 모듈(25)은 패킷 정보, 즉 125MHz 클럭에 동기된 8비트의 다중화 신호를 4D TCM(Trellis Coded Modulation) 변조 기술을 이용하여 125Mbaud의 4D 5-PAM 신호로 변환한다. PHY 모듈(25)은 4쌍의 동선으로 구성된 이더넷 케이블(40)을 통해 1Gbps의 데이터를 전이중 모드(Full Duplex)로 전송할 수 있다.
영상 신호 처리부(22), 제어부(24), MAC 모듈(25), 및 PHY 모듈(26)은 이더넷 기반의 신호 전송을 위한 변환 기능 및 이더넷 기반에서 수신된 신호의 역변환 기능을 모두 수행할 수 있다. 이에 따라, 영상 송신 장치(20)는 영상 수신 장치(30)로부터 수신한 음성 신호 및 제어 신호를 PHY 모듈(26), MAC 모듈(25), 제어부(24)를 통해 역변환할 수 있다. 이더넷 케이블(40)을 통해 수신된 제어 신호에는 동선의 주파수 손실 특성에 의해 발생되는 선형 왜곡과 혼성회로(Hybrid)에서 되돌아 오는 반향 신호(Echo), 및 근거리 송신 신호에 의한 NEXT(Near-end Cross Talk)와 원거리 송신 신호에 의한 간섭신호(Far-end Cross Talk)가 첨가될 수 있다. 따라서, 역변환되는 제어 신호는 예를 들어, 등화기 및 NEXT 제거기 그리고 반향 제거기 등에 의해 신호 처리될 수 있다. 역변환된 제어 신호에 의해 영상 송신 장치(20)의 설정 및 동작이 제어될 수 있다. The video
영상 수신 장치(30)는 CCTV(Closed-Circuit TV) 시스템으로 널리 사용되는 디지털 비디오 레코더(DVR: Digital Video Recorder), 네트워크 비디오 레코더(Network Video Recorder, NVR), 컴퓨터 등을 포함할 수 있다. 영상 수신 장치(30)는 PHY 모듈(31), MAC 모듈(32), 제어부(33), 및 복원부(34)를 포함한다. The
PHY 모듈(31)은 기가비트 물리(Giga-PHY) 계층 모듈로서, 이더넷 케이블(40)을 통해 이더넷 전송 포맷으로 입력되는 신호를 기 약속된 패킷 형태로 변환한다. PHY 모듈(31)은 영상 송신 장치(20)의 PHY 모듈(25)에서 패킷을 이더넷 전송 포맷으로 변환하는 과정의 역으로, 입력되는 신호를 패킷 형태로 변환한다. 패킷은 동기 정보를 갖고, 휘도 신호와 색 신호의 디지털 신호가 다중화된 다중화 신호를 하나 이상 포함하고 있다.The
MAC 모듈(32)은 매체접근제어(MAC) 계층 모듈로서, 패킷에 포함된 다중화 신호를 추출한다. 다중화 신호는 영상 신호(Y신호 및 C신호) 및 제어 신호를 포함한다. 제어 신호는 음성 신호를 포함할 수 있다. MAC 모듈(32)은 수신한 패킷의 오류 검사를 수행하고, 오류가 발생한 패킷의 오류를 복원하거나 폐기할 수 있다. The
제어부(33)는 다중화 신호를 역 다중화하여 Y신호, C신호, 및 제어 신호를 분리하고, Y신호와 C신호를 프레임 메모리에 저장한 후, 다중화 신호의 동기 정보를 기초로 동기를 맞추며 출력할 수 있다. The
복원부(34)는 영상 신호(Y신호 및 C신호) 및 제어 신호의 압축을 해제하는 수단으로서, 필요에 따라 구비 또는 사용될 수 있다. 복원부(34)는 영상 신호 및 제어 신호가 압축된 신호(예를 들어, 무손실 압축, DPCM 압축 및/또는 서브샘플링 비율 제어 등으로 압축된 신호)인 경우, 압축 해제할 수 있다. The
PHY 모듈(31), MAC 모듈(32), 제어부(33)는 이더넷 기반에서 수신된 신호의 역변환 기능 및 이더넷 기반의 신호 전송을 위한 변환 기능을 모두 수행할 수 있다. 이에 따라, 영상 수신 장치(30)는 영상 송신 장치(20)로 전송할 음성 신호 및 제어 신호를 제어부(33), MAC 모듈(32), PHY 모듈(31)을 통해 변환할 수 있다. 영상 수신 장치(30)는 음성 신호 및/또는 제어 신호에 의해 영상 송신 장치(20)의 설정 및 동작을 원격으로 제어할 수 있다. The
그리고, 이더넷 케이블(40)을 통해 수신된 영상 및 음성 신호에는 동선의 주파수 손실 특성에 의해 발생되는 선형 왜곡과 혼성회로(Hybrid)에서 되돌아 오는 반향 신호(Echo), 및 근거리 송신 신호에 의한 NEXT(Near-end Cross Talk)와 원거리 송신 신호에 의한 간섭신호(Far-end Cross Talk)가 첨가될 수 있다. 따라서, 영상 수신 장치(30)는 변환된 영상 및 음성 신호를 예를 들어, 등화기 및 NEXT 제거기 그리고 반향 제거기 등에 의해 신호 처리할 수 있다. The video and audio signals received through the
도시되지 않았으나, 영상 수신 장치(30)는 별도의 제어 수단에 의해 제어되는 네트워크 통신부, 먹스 및 코덱, 저장장치를 더 구비할 수 있다. 영상 수신 장치(30)는 먹스 및 코덱을 통해 영상 신호와 음성 신호를 디지털 압축하여, 저장장치에 저장하고, 이를 재생할 수 있다. 또한, 영상 수신 장치(30)는 네트워크 통신부를 통해 외부 단말과 영상 및 음성 신호를 송수신할 수 있다. Although not shown, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 송신 장치의 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a control unit of a video transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7의 제어부(200)는 소프트웨어 및/또는 하드웨어 구성에 의해 도 1의 영상 송신 장치(20)의 제어부(24)로 기능 할 수 있다. 도 6을 참조하면, 제어부(200)는 제1 송신 제어부(210)와 제1 수신 제어부(260)를 포함할 수 있다. The
제1 송신 제어부(210)는 Y신호와 C신호를 포함하는 디지털 영상 신호(Y신호 및 C신호)와, 음성 입력 장치로부터의 음성 신호(AUX)(영상 신호와 함께 입력된 음성 신호 또는 제어 신호)를 수신하여 MAC 모듈(24)로 출력한다. 이때 영상 신호(Y신호 및 C신호)는 전송매체의 전송 대역에 맞도록 압축된 신호일 수 있다. 음성 신호는 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation) 방식으로 압축된 신호일 수 있다. 제1 송신 제어부(210)는 다중화부(220) 및 제1메모리(230)를 포함할 수 있다. The first
다중화부(220)는 픽셀 클럭(Pixel_CLK)에 따라 디지털 영상 신호(Y신호 및 C신호) 및 음성 신호(AUX_Tx)를 다중화하고, 다중화 신호를 제1메모리(230)로 출력한다. 다중화는 영상 라인 단위로 수행될 수 있다. 다중화부(220)로부터 출력되는 다중화 신호는 동기 정보를 포함한다. 다중화부(220)는 다중화 신호에 동기 정보와 함께 영상의 해상도 정보(예를 들어, SD급, HD급, Full-HD급 등을 나타내는 정보)를 더 포함시킬 수 있다. 다중화부(220)는 다중화 신호를 영상신호 클럭인 내부 시스템 클럭(SYS_CLK)에 맞춰 제1메모리(230)에 출력(기록)한다. The
제1메모리(230)는 다중화 신호를 내부 시스템 클럭(SYS_CLK)에 맞춰 임시 저장한다. 제1메모리(230)는 FIFO 메모리일 수 있다. The
MAC 모듈(24)은 PHY 모듈(25)로부터 송신 클럭(PHY_CLK)을 수신하고, 제1메모리(230)에 저장된 다중화 신호를 송신 클럭(PHY_CLK)에 따라 읽어들여 패킷을 생성한다. MAC 모듈(24)은 하나 이상의 다중화 신호를 포함하는 패킷을 생성할 수 있다. MAC 모듈(24)은 영상의 해상도 정보(예를 들어, SD급, HD급, Full-HD급 등을 나타내는 정보)를 헤더 또는 데이터 영역에 포함시킬 수 있다. The
다중화 신호는 내부 시스템 클럭(SYS_CLK)에 맞추어 제1메모리(230)에 저장된다. 즉, 다중화 신호는 이더넷 기반의 MAC 모듈(24) 및 PHY 모듈(25)과 동기 되어 있지 않다. 따라서, MAC 모듈(24)은 제1메모리(230)에 저장된 다중화 신호를 송신 클럭(PHY_CLK)에 맞추어 읽어들인다. 다중화 신호는 MAC 모듈(24)에서 이더넷 패킷(Ethernet Packet) 구조에 삽입되어 PHY 모듈(25)로 전송된다. The multiplexed signal is stored in the
제1 수신 제어부(260)는 영상 수신 장치(30)로부터 PHY 모듈(25)과 MAC 모듈(24)을 통해 제어 신호를 수신하여 출력할 수 있다. 제1 수신 제어부(260)는 제2메모리(270) 및 호스트 CPU(280)를 포함할 수 있다. The first
제2메모리(270)는 MAC 모듈(25)로부터 출력되는 제어 신호를 송신 클럭(PHY_CLK))에 따라 임시 저장한다. 제2메모리(270)는 FIFO 메모리일 수 있다. 제어 신호는 시스템 클럭(SYS_CLK)에 따라 제2메모리(270)로부터 출력된다. The
호스트 CPU(280)는 수직 동기 신호(V_SYNC)와 수평 동기 신호(H_SYNC)를 수신하고, 제어 신호를 수직 동기 신호(V_SYNC)와 수평 동기 신호(H_SYNC)에 동기 시켜 출력한다. 제어 신호는 음성 신호(AUX_Rx)일 수 있다. 호스트 CPU(280)는 호스트 버스(Host Bus)를 통해 PHY 모듈(25) 및 MAC 모듈(24)과 통신할 수 있다. The
PHY 모듈(25)은 전이중 모드(Full Duplex)를 지원하는 GMII(Gigabit Media Independent Interface) 신호와 MDIO(Management Data Input/Output) 신호에 의해 MAC 모듈(24)과 상호 간에 신호를 송수신할 수 있다. The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 수신 장치의 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 8 is a block diagram schematically showing a configuration of a control unit of the image receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8의 제어부(300)는 소프트웨어 및/또는 하드웨어 구성에 의해 도 1의 영상 수신 장치(30)의 제어부(33)로 기능 할 수 있다. 도 8을 참조하면, 제어부(300)는 제2 수신 제어부(310)와 제2 송신 제어부(360)를 포함할 수 있다. The
PHY 모듈(31)은 전이중 모드(Full Duplex)를 지원하는 GMII(Gigabit Media Independent Interface) 신호와 MDIO(Management Data Input/Output) 신호에 의해 MAC 모듈(32)과 상호 간에 신호를 송수신할 수 있다.
제2 수신 제어부(310)는 영상 송신 장치(20)로부터 PHY 모듈(31)과 MAC 모듈(32)을 통해 입력되는 다중화 신호를 수신하여 출력한다. 제2 수신 제어부(310)는 제3 메모리(320), 역다중화부(330), 프레임 메모리(340), 및 동기신호 발생부(350)를 포함할 수 있다. The second
MAC 모듈(32)은 PHY 모듈(31)로부터 수신 클럭(PHY_CLK)으로 입력되는 패킷을 수신하고, 패킷으로부터 동기 정보, 해상도 정보, 다중화 신호를 추출한다. MAC 모듈(32)은 패킷에 영상 라인 번호가 삽입되어 있는 경우, 영상 라인 번호를 함께 추출할 수 있다. MAC 모듈(32)은 MAC 모듈(32)로부터 출력되는 다중화 신호(Y/C 신호 및 제어 신호)를 수신 클럭(PHY_CLK)에 맞춰 제3 메모리(320)에 저장(기록)한다. MAC 모듈(32)은 영상 라인 번호가 있는 경우, 영상 라인 번호를 함께 제3 메모리(320)에 저장할 수 있다. The
제3 메모리(320)는 MAC 모듈(32)로부터 출력되는 다중화 신호(Y/C 신호 및 제어 신호)를 수신 클럭(PHY_CLK)에 맞춰 임시 저장한다. 제3메모리(320)는 FIFO 메모리일 수 있다. 다중화 신호는 내부 시스템 클럭(SYS_CLK)에 맞춰 제3메모리(320)로부터 출력된다. The
역다중화부(330)는 내부 시스템 클럭(SYS_CLK)에 맞춰 다중화 신호를 읽어들인다. 역다중화부(330)는 다중화 신호를 역다중화하여, 픽셀 클럭(Pixel_CLK)에 맞춰 Y신호, C신호 및 제어 신호(AUX_Rx)를 분리한다. 역다중화부(330)는 음성 신호(AUX_Rx)를 제2 송신 제어부(360)로 출력하고, Y신호 및 C신호는 프레임 메모리(340)로 출력한다. 역다중화부(330)는 동기 정보 및 해상도 정보를 동기신호 발생부(350)로 출력한다. The
역다중화부(330)는 동기 정보를 기초로 프레임의 시작 및 영상 라인 수를 카운팅하여 영상 라인 번호를 추정할 수 있다. 역다중화부(330)는 입력되는 다중화 신호에 영상 라인 번호가 포함된 경우, 영상 라인 번호를 추출하고, 영상 라인 번호에 따라 프레임 메모리(340)의 해당 영역에 저장(기록)할 수 있다. The
본 실시예에서는 영상 라인 번호가 포함되지 않은 다중화 신호인 경우, 역다중화부(330)가 영상 라인을 카운팅하는 기능을 수행하는 것으로 설명하였으나, 별도의 카운터에 의해 영상 라인을 카운팅할 수 있음은 물론이다. Although the
프레임 메모리(340)에는 Y신호 및 C신호가 동기신호 발생부(350)에서 생성된 픽셀 클럭(Pixel_CLK)에 맞춰 저장된다. 프레임 메모리(340)는 복수의 영상 라인 신호를 해당 영역에 저장할 수 있다. 프레임 메모리(340)에 저장된 영상 신호는 동기신호 발생부(350)에서 생성된 수평 및 수직 동기 신호(H/V_SYNC)에 동기되어 출력된다. 이에 따라, 패킷과 패킷 간의 지터, 즉 영상 라인 간의 지터에 의한 영상 왜곡 현상을 방지할 수 있다. 프레임 메모리(340)는 라인 메모리 또는 프레임 메모리로 구성되어 하나의 라인 이상의 영상 신호를 저장할 수 있다. In the
또한, 영상 라인 번호가 있는 경우, 프레임 메모리(340)는 영상 라인 번호에 따라 해당 영역에 영상 신호(Y신호 및 C신호)를 저장한다. 따라서, 현재 프레임의 n번째 라인의 영상 신호가 손실 또는 오류가 발생하여 폐기된 경우, 해당 영역에 기 저장된 이전 프레임의 n번째 라인의 영상 신호로 대체할 수 있다. 이 경우, 영상 라인 번호가 없는 경우, 카운팅에 의해 또는 입력되는 순서대로 영상 신호를 프레임 메모리(340)에 저장하는 경우, 임의의 영상 라인이 손실 또는 폐기된 경우 이를 인식하지 못하고 후속 영상 신호가 다른 영상 라인 영역에 저장됨으로 인해 영상 화질이 떨어지는 문제점을 해소할 수 있다. 프레임 메모리(340)로부터 출력되는 Y신호 및 C신호는 재생 또는 저장될 수 있다. 프레임 메모리(340)로부터 출력되는 Y신호 및 C신호가 압축 신호인 경우에는, 복원부(34)에서 압축 해제된 후 재생 또는 저장될 수 있다. If there is a video line number, the
동기신호 발생부(350)는 역다중화부(330)로부터 동기 정보 및 해상도 정보를 수신하고, 동기 정보 및 해상도 정보를 기초로 시스템 클럭(SYS_CLK)에 맞춰 픽셀 클럭(Pixel_CLK)과 수평 및 수직 동기 신호(H/V_SYNC)를 생성하여 프레임 메모리(340)로 출력한다. 이에 따라 영상 수신 장치는 수신된 패킷을 송신 전 영상 신호의 라인 간 시간 정보로 복원할 수 있다. The synchronization
제2 송신 제어부(360)는 외부로부터 입력되는 제어 신호를 수신하여, 영상 송신 장치(20)로 출력할 수 있다. 제2 송신 제어부(360)는 호스트 CPU(370) 및 제4 메모리(380)를 포함할 수 있다. The second
호스트 CPU(370)는 외부로부터 입력되는 제어 신호(control data)를 수신하여 제4 메모리(380)로 출력한다. 제어 신호는 음성 신호(AUX_Tx)를 포함할 수 있다. 그리고, 호스트 CPU(370)는 영상 송신 장치(20)로부터 전송된 음성 신호를 신호 분리부(330)로부터 수신하고, 이를 음성 출력 장치로 출력할 수 있다. 호스트 CPU(370)는 호스트 버스(Host Bus)를 통해 PHY 모듈(31) 및 MAC 모듈(32)과 통신할 수 있다. The
제4 메모리(380)는 시스템 클럭(SYS_CLK)에 맞춰 제어 신호를 저장한다. 제어 신호는 수신 클럭(PHY_CLK)에 맞춰 제4 메모리(380)로부터 MAC 모듈(32)로 출력된다. 제4메모리(380)는 FIFO 메모리일 수 있다. The
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치에서 영상을 전송하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다. 또한, 디지털 영상 송신 장치는 디지털 영상 수신 장치로부터 제어 신호를 수신하여 처리할 수 있으나, 제어 신호 수신 및 처리 방법은 전술되었으므로 이하에서는 생략하겠다. 9 is a flowchart illustrating a method of transmitting an image in an Ethernet-based digital image transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, detailed description of the contents overlapping with those described with reference to Figs. 1 to 8 will be omitted. In addition, although the digital video transmitting apparatus can receive and process the control signal from the digital video receiving apparatus, the control signal receiving and processing method has been described above, and thus will not be described below.
도 9를 참조하면, 디지털 영상 송신 장치는 이미지 센서로부터 아날로그 영상 신호가 입력되면(S701), Y신호와 C신호를 포함하는 병렬 디지털 영상 신호로 변환한다(S702). Referring to FIG. 9, in operation S701, the digital image transmission apparatus converts an analog image signal from an image sensor into a parallel digital image signal including a Y signal and a C signal in operation S702.
디지털 영상 송신 장치는 영상 해상도에 따라 다중화 신호의 대역폭이 이더넷 전송 대역폭을 초과하는 경우, 상기 디지털 변환된 Y신호와 C신호를 압축할 수 있다(S703). 압축은 신호 손실이 거의 없는 압축 기법을 이용하여 수행된다. If the bandwidth of the multiplexed signal exceeds the Ethernet transmission bandwidth according to the image resolution, the digital image transmitting apparatus can compress the digitally converted Y signal and the C signal (S703). Compression is performed using compression techniques with little signal loss.
디지털 영상 송신 장치는 Y신호와 C신호, 및 음성 입력 장치로부터의 제어 신호를 다중화할 수 있다(S704). 다중화 신호는 영상 라인 단위로 수행될 수 있다. 다중화 신호는 FIFO와 같은 임시 메모리에 시스템 클럭에 맞춰 저장된 후, 이더넷 기반의 패킷 전송 모듈(PHY 모듈)의 송신 클럭에 맞춰 출력된다. The digital video transmitting apparatus can multiplex the Y signal, the C signal, and the control signal from the audio input apparatus (S704). The multiplexed signal can be performed on a video line basis. The multiplexed signal is stored in a temporary memory, such as a FIFO, according to the system clock, and is output according to the transmission clock of the Ethernet-based packet transmission module (PHY module).
디지털 영상 송신 장치는 다중화 신호를 포함하는 패킷을 생성할 수 있다(S705). 디지털 영상 송신 장치는 하나 이상의 다중화 신호를 포함하는 패킷을 생성할 수 있고, 선택적으로 패킷에 영상 라인 번호를 삽입할 수 있다. The digital video transmission apparatus can generate a packet including a multiplex signal (S705). The digital video transmission apparatus can generate a packet including one or more multiplexed signals, and can optionally insert a video line number into a packet.
디지털 영상 송신 장치는 패킷을 기가비트 이더넷 프로토콜에 따라 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 이더넷 케이블을 통해 전송할 수 있다(S706). 이더넷 케이블은 비차폐 꼬임쌍 케이블일 수 있다. The digital video transmission apparatus converts the packet into the Ethernet transmission format according to the gigabit Ethernet protocol and transmits the packet through the Ethernet cable (S706). The Ethernet cable may be an unshielded twisted pair cable.
한편, 디지털 영상 송신 장치는 영상 해상도 정보(SD급, Full-HD급 등)와 같은 영상 규격을 다중화 신호 생성 또는 패킷 생성시에 삽입할 수 있다. On the other hand, the digital image transmission apparatus can insert an image standard such as image resolution information (SD class, Full HD class, etc.) at the time of multiplex signal generation or packet generation.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 기반 디지털 영상 수신 장치에서 영상을 수신하여 처리하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다. 또한, 디지털 영상 수신 장치는 외부로부터 제어 신호를 수신하여 디지털 영상 송신 장치로 전송할 수 있으나, 제어 신호의 전송 방법은 전술되었으므로 이하에서는 생략하겠다. 10 is a flowchart illustrating a method of receiving and processing an image in an Ethernet-based digital image receiving apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, detailed description of the contents overlapping with those described with reference to Figs. 1 to 8 will be omitted. Also, the digital video receiving apparatus can receive the control signal from the outside and transmit it to the digital video transmitting apparatus, but since the method of transmitting the control signal has been described above, the following description will be omitted.
도 10을 참조하면, 동기 정보를 갖고, Y신호와 C신호 및 제어 신호가 다중화된 다중화 신호를 하나 이상 포함하는 패킷을 기가비트 이더넷 프로토콜에 따라 이더넷 케이블을 통해 수신할 수 있다(S801). 케이블은 비차폐 꼬임쌍 케이블일 수 있다. Referring to FIG. 10, a packet having synchronization information and including at least one multiplexed signal in which a Y signal, a C signal, and a control signal are multiplexed may be received through an Ethernet cable according to the Gigabit Ethernet protocol (S801). The cable may be an unshielded twisted pair cable.
디지털 영상 수신 장치는 패킷에 포함된 다중화 신호를 추출한다(S802). 디지털 영상 수신 장치는 패킷에 영상 라인 번호가 삽입된 경우, 영상 라인 번호를 다중화 신호와 함께 추출할 수 있다.The digital image receiving apparatus extracts the multiplexed signal included in the packet (S802). When the video line number is inserted in the packet, the digital video receiving apparatus can extract the video line number together with the multiplex signal.
디지털 영상 수신 장치는 다중화 신호를 영상 신호(Y/C 신호) 및 제어 신호로 각각 분리할 수 있다(S803). 디지털 영상 수신 장치는 동기 신호 및 영상 해상도 정보를 추출할 수 있다. 디지털 영상 수신 장치는 패킷 수신 모듈(PHY 모듈)의 수신 클럭에 맞춰 입력되는 다중화 신호를 임시 저장한 후 내부 클럭에 맞춰 출력할 수 있다. The digital image receiving apparatus can separate the multiplexed signal into a video signal (Y / C signal) and a control signal, respectively (S803). The digital image receiving apparatus can extract the synchronization signal and the image resolution information. The digital image receiving apparatus may temporarily store the multiplexed signal input in accordance with the reception clock of the packet reception module (PHY module), and output the multiplexed signal according to the internal clock.
디지털 영상 수신 장치는 영상 라인 단위로 영상 신호(Y/C 신호)를 저장하고, 동기 신호 및 영상 해상도 정보를 기초로 영상 라인 간을 동기시켜 영상 신호를 출력할 수 있다(S804). 음성 신호는 음성 출력 장치를 통해 출력될 수 있다. 디지털 영상 수신 장치는 추출된 영상 라인 번호에 따라 영상 신호(Y/C 신호)를 영상 라인 단위로 저장하고, 영상 신호(Y/C 신호)를 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 동기 시켜 영상 라인 간에 동기를 맞추며 출력할 수 있다. The digital image receiving apparatus stores a video signal (Y / C signal) in unit of a video line, and outputs a video signal by synchronizing the video lines based on the synchronization signal and the video resolution information (S804). The voice signal can be output through the voice output device. The digital image receiving apparatus stores the image signal (Y / C signal) in units of image lines according to the extracted image line number, synchronizes the image signal (Y / C signal) with the vertical synchronizing signal and the horizontal synchronizing signal, It can synchronize and output.
디지털 영상 수신 장치는 필요한 경우, 영상 신호가 압축된 영상 신호(Y/C 신호)인 경우, 압축을 해제할 수 있다.If necessary, the digital image receiving apparatus can decompress the image signal when the image signal is a compressed image signal (Y / C signal).
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 영상 데이터 송수신 시스템을 도시한 블록도이다. 11 is a block diagram illustrating a digital image data transmission / reception system according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 영상 송신 장치가 카메라(20A, 20B, 20C, 20D)로서 구현되고, 영상 수신 장치가 디지털 비디오 레코더(DVR)(30A)로 구현되고 있다. 도 11의 실시예는 카메라(20A, 20B, 20C, 20D)가 하나 이상 구비되고, DVR(30A)이 다수의 카메라(20A, 20B, 20C, 20D) 각각과 UTP 케이블(40A, 40B, 40C, 40D)을 통해 일대일 연결된 점에서 도 1과 상이하다. 도 11의 실시예에서는 편의상 4개의 카메라를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하나 이상의 다수의 카메라가 DVR과 케이블에 의해 일대일 연결될 수 있음은 물론이다. 11, the video transmitting apparatus is implemented as a
카메라(20A)는 이미지 센서(21A), 영상 신호 처리부(22A), 압축부(23A), 제어부(24A), MAC 모듈(25A), 및 PHY 모듈(26A)을 포함할 수 있다. The
디지털 비디오 레코더(DVR)(30A)는 PHY 모듈(31A), MAC 모듈(32A), 제1제어부(33A), 및 복원부(34A)를 포함할 수 있다. 디지털 비디오 레코더(DVR)(30A)는 제2제어부(38)에 의해 제어되는 네트워크 통신부(35), 먹스 및 코덱(36), 저장장치(37)를 더 구비할 수 있다. DVR(30A)은 먹스 및 코덱(36)을 통해 영상 신호와 음성 신호를 디지털 압축하여, 저장장치(37)에 저장하고, 이를 재생할 수 있다. 또한, DVR(30A)은 네트워크 통신부(35)를 통해 외부 단말과 영상 및 음성 신호를 유무선으로 송수신할 수 있다. The digital video recorder (DVR) 30A may include a
카메라(20A, 20B, 20C, 20D)와 디지털 비디오 레코더(DVR)(30A)는 각각 UTP 케이블(40A, 40B, 40C, 40D)로서 4쌍의 Cat 5e를 사용하여 연결되고 있다. The
각 카메라 및 DVR의 구성 및 동작은 도 1 내지 도 8의 영상 송신 장치(20) 및 영상 수신 장치(30)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하겠다. The configuration and operation of each camera and DVR are the same as those of the
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 영상 데이터 송신 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 12 is a block diagram schematically showing a digital image data transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 디지털 영상 데이터 송신 장치(120)는 이미지 센서(121), 영상신호 처리부(123), HD-SDI 전송 모듈(125) 및 이더넷 기반 송수신 모듈(127)을 포함할 수 있다. 12, the digital image
디지털 영상 데이터 송신 장치(120)는 이미지 센서(121)로부터 출력되는 아날로그 영상신호를 영상신호 처리부(123)에서 디지털 신호로 변환한다. 변환된 디지털 신호는 동기 정보를 갖는 Y신호와 C신호를 포함한다. The digital image
Y신호와 C신호는 HD-SDI 전송 모드인 경우, HD-SDI 전송 모듈(125)로 전송되어 신호 처리된다. HD-SDI 전송 모듈(125)의 구성은 도 13에 도시된 영상 송신 장치의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하겠다. In the HD-SDI transmission mode, the Y signal and the C signal are transmitted to the HD-
Y신호와 C신호는 이더넷 기반 송수신 모드인 경우, 이더넷 기반 송수신 모듈(127)로 전송되어 신호 처리된다. 이더넷 기반 송수신 모듈(127)은 도 1 내지 도 8에 도시된 영상 송신 장치의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하겠다. When the Y signal and the C signal are in the Ethernet based transmission / reception mode, they are transmitted to the Ethernet based transmission /
도 12의 영상 송신 장치는 각각 별도의 포트를 구비하여 HD-SDI 전송 모드에서 동축 케이블을 이용하여 영상 신호를 송수신하거나, 이더넷 기반 송수신 모드에서 이더넷 케이블을 이용하여 영상 신호를 송수신할 수 있는 장점이 있다. The video transmitting apparatus of FIG. 12 has a separate port, and has an advantage of transmitting / receiving video signals using the coaxial cable in the HD-SDI transmission mode or transmitting / receiving video signals using the Ethernet cable in the Ethernet based transmission / reception mode have.
본 발명은 표준화되어 저렴하게 구입 가능한 Cat5e 또는 Cat6 규격의 UTP 케이블과 기가비트 물리 모듈(Giga-PHY)과의 매칭을 통해 안정적인 전송 대역을 확보하여 기존의 아날로그 전송 방식에서 문제가 되었던 전송 손실이 없다. 또한 본 발명은 MPEG/JPEG과 같은 압축이 없이 디지털 신호를 전송하므로 화질 열화가 없고 카메라 측의 구조가 단순하고 압축/복원에 따른 지연시간이 없어진다. The present invention ensures a stable transmission band by matching UTP cable of Cat5e or Cat6 standard and Gigabit physical module (Giga-PHY), which can be purchased inexpensively with standardization, so that there is no transmission loss which is a problem in the conventional analog transmission method. In addition, since the present invention transmits digital signals without compression such as MPEG / JPEG, there is no deterioration of image quality, the structure of the camera side is simple, and delay time due to compression / restoration is eliminated.
본 발명은 데이터 구조 및/또는 전송률이 상이한 영상 신호를 패킷으로 형성함으로써 기가비트 물리 모듈(Giga-PHY)에 매칭시켜 이더넷 전송을 가능하게 한다. 또한 본 발명은 FIFO 메모리를 통해 송수신 단의 동기화를 이룰 수 있다. 그리고, 수신단에서 하나의 라인 분 이상의 메모리를 구비하고, 영상규격에 따른 기준 동기를 이용하여 이를 제어함으로써, 기가비트 물리 모듈(Giga-PHY) 통해 전송된 라인 단위의 영상 신호가 변환된 패킷들을 애초 영상 신호의 라인간 시간정보로 복원할 수 있다. The present invention enables Ethernet transmission by matching a Giga-PHY with a Giga-PHY by forming a video signal having a data structure and / or a different data rate as a packet. In addition, the present invention can achieve synchronization of a transmitting / receiving end through a FIFO memory. By using the reference synchronization according to the video standard, the receiver has a memory for one line or more, and controls the packets converted by the line-by-line video signal transmitted through the gigabit physical module (Giga-PHY) It can be restored to the lap time information of the signal.
전술된 실시예들은 1000BASE-T PHY 기술을 적용한 1Gbps 기가비트 이더넷 기반 영상 송수신 시스템을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 수 기가비트 내지 수십 기가비트로 대역 확장된 이더넷 기반 영상 송수신 방법에 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다. 따라서, 수십 기가비트 이더넷을 기반으로 하는 경우, 이더넷 전송 대역이 증가하여 송수신 가능한 영상 신호의 양이 증가하므로 영상 압축 또한 송수신 가능한 영상 신호의 양에 따라 선택적으로 수행될 수 있음은 물론이다. The embodiments described above describe a 1Gbps Gigabit Ethernet based image transmission and reception system with 1000BASE-T PHY technology. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be equally applied to an Ethernet-based video transmission / reception method in which a bandwidth is extended from several gigabits to several tens of gigabits. Accordingly, in the case of a multi-gigabit Ethernet based network, since the Ethernet transmission bandwidth increases and the amount of image signals that can be transmitted and received increases, it is also possible to perform image compression selectively according to the amount of image signals that can be transmitted and received.
본 발명은 감시시스템에 적용될 수 있으며, 특히, 송수신 측 간에 호환성이 크게 문제되지 않는 소규모 상점에서의 감시환경 구축에 용이하다. 예를 들어, 본 발명은 4대에서 16대 규모의 카메라와 모니터 일체형 녹화기를 키트(Kit)로 구성하는 소규모 상점용 감시시스템 키트에 적용될 수 있다. The present invention can be applied to a surveillance system, and in particular, it is easy to construct a surveillance environment in a small-scale store where compatibility between the transmitting and receiving sides is not so great. For example, the present invention can be applied to a surveillance system kit for a small-scale store, which comprises a camera and a monitor-integrated recorder with a size of 4 to 16 cameras as a kit.
본 발명의 시스템은, 송신 장치에서 디지털 정보를 출력하는 HD급 감시카메라의 디지털 영상과 제어 신호를 다중화하고 패킷 형태로 변환하여, 범용 기가비트 물리 모듈(Giga-PHY)을 통해 UTP(unshielded Twist Pare) 케이블로 전송한다. 그리고, 수신 장치에서 범용 기가비트 물리 모듈(Giga-PHY)을 통해 패킷을 수신하고, 패킷 단위의 지터를 제거하고 동기를 교정하여 본래 영상을 복원한다. 이에 따라 저비용으로 HD급 고화질 디지털 영상신호의 장거리 송수신을 구현할 수 있다.The system of the present invention multiplexes a digital image and a control signal of an HD-class surveillance camera outputting digital information from a transmitting device, converts the digital image and control signal into a packet form, and transmits the unshielded twisted-pair (UTP) signal through a general-purpose Gigabit- Cable. Then, the receiving apparatus receives the packet through the general-purpose gigabit physical module (Giga-PHY), removes the packet-unit jitter, corrects the synchronization, and restores the original image. Accordingly, it is possible to realize long distance transmission / reception of HD class high definition digital video signal at low cost.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
Claims (10)
상기 디지털 변환되고 동기 정보를 갖는 휘도 신호와 색 신호를 라인 단위로 다중화하여 라인 단위 동기 정보를 갖는 다중화된 영상 신호를 생성하는 다중화부;
상기 다중화된 영상 신호가 내부 클럭에 맞춰 임시 저장되는 제1메모리;
상기 내부 클럭에 맞춰 상기 제1메모리에 저장된 다중화된 영상 신호를 송신 클럭에 맞춰 읽어들여 적어도 하나의 다중화된 영상 신호를 포함하는 라인 단위의 패킷을 생성하는 매체접근제어(MAC) 모듈; 및
상기 패킷을 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 비차폐 꼬임쌍 케이블을 통해 전송하는 물리(PHY) 모듈;을 포함하는 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치.A signal processor for converting an analog video signal inputted from the image sensor into a digital signal of a luminance signal and a color signal;
A multiplexer for multiplexing the luminance signal and the color signal having the digital information and having the synchronization information on a line basis to generate a multiplexed image signal having the line unit synchronization information;
A first memory for temporarily storing the multiplexed video signal in accordance with an internal clock;
A medium access control (MAC) module for reading a multiplexed video signal stored in the first memory in accordance with the internal clock according to a transmission clock and generating a packet for each line including at least one multiplexed video signal; And
And a physical (PHY) module for converting the packet into an Ethernet transport format and transmitting the packet over an unshielded twisted pair cable.
영상 해상도에 따라 상기 다중화된 영상 신호의 대역폭이 이더넷 전송 대역폭을 초과하는 경우, 상기 휘도 신호와 색 신호를 압축하는 압축부;를 더 포함하는 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치.The method according to claim 1,
And a compression unit for compressing the luminance signal and the color signal when the bandwidth of the multiplexed video signal exceeds an Ethernet transmission bandwidth according to a video resolution.
무손실 압축, DPCM 압축 및 서브샘플링 비율 제어 압축 중 적어도 하나를 이용하는 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치.The image processing apparatus according to claim 2,
Lossless compression, DPCM compression, and sub-sampling rate control compression.
상기 패킷에 상기 다중화된 영상 신호의 라인 번호를 삽입하는 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치.The apparatus of claim 1, wherein the MAC module further comprises:
And inserts the line number of the multiplexed video signal into the packet.
상기 다중화된 영상 신호 또는 패킷에 영상 해상도 정보가 삽입되는 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치.The method according to claim 1,
And the video resolution information is inserted into the multiplexed video signal or packet.
상기 비차폐 꼬임쌍 케이블을 통해 상기 PHY 모듈의 송신 클럭에 맞춰 수신된 제어 신호를 임시 저장한 후 상기 내부 클럭에 맞춰 출력하는 제2메모리;를 더 포함하는 이더넷 기반 디지털 영상 송신 장치.The method according to claim 1,
And a second memory for temporarily storing a control signal received in accordance with a transmission clock of the PHY module via the unshielded twisted pair cable and outputting the control signal according to the internal clock.
상기 패킷에서 상기 적어도 하나의 다중화된 영상 신호 및 상기 라인 단위 동기 정보를 추출하는 매체접근제어(MAC) 모듈;
상기 다중화된 영상 신호가 상기 PHY 모듈의 수신 클럭에 맞춰 임시 저장되는 제3메모리;
상기 수신 클럭에 맞춰 제3메모리에 저장된 다중화된 영상 신호를 내부 클럭에 맞춰 읽어 들여 휘도 신호와 색 신호로 분리하는 역다중화부;
상기 라인 단위 동기 정보를 기초로 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 생성하는 동기 신호 발생부; 및
상기 분리된 휘도 신호와 색 신호가 라인 단위로 저장된 후 상기 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 동기하여 출력되는 프레임메모리;를 포함하는 이더넷 기반 디지털 영상 수신 장치.A luminance signal and a color signal, which are digitally converted from an analog video signal and have synchronization information, are multiplexed in a line unit, and a line unit packet including at least one multiplexed video signal including line unit synchronization information is transmitted through an unshielded twisted pair cable A receiving physical (PHY) module;
A medium access control (MAC) module for extracting the at least one multiplexed video signal and the line unit synchronization information in the packet;
A third memory in which the multiplexed video signal is temporarily stored according to a reception clock of the PHY module;
A demultiplexer for dividing the multiplexed video signal stored in the third memory in accordance with the reception clock into a luminance signal and a color signal in accordance with an internal clock;
A synchronization signal generator for generating a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal based on the line unit synchronization information; And
And a frame memory for storing the separated luminance signal and the color signal in units of lines and outputting the synchronized signals in synchronization with the vertical synchronizing signal and the horizontal synchronizing signal.
외부에서 입력된 제어 신호가 상기 내부 클럭에 맞춰 임시 저장된 후 상기 수신 클럭에 맞춰 상기 MAC 모듈로 출력되는 제4메모리;를 더 포함하는 이더넷 기반 디지털 영상 수신 장치.8. The method of claim 7,
And a fourth memory for temporarily storing an externally input control signal in accordance with the internal clock, and outputting the control signal to the MAC module according to the received clock.
상기 분리된 휘도 신호와 색 신호가 압축된 신호인 경우, 압축 해제하는 복원부;를 더 포함하는 이더넷 기반 디지털 영상 수신 장치.8. The method of claim 7,
And a decompression unit decompressing the decompressed luminance signal and the chrominance signal when the separated luminance signal and the chrominance signal are compressed signals.
상기 역다중화부는 상기 다중화된 영상 신호에 포함된 제어 신호를 분리하고,
상기 프레임 메모리는 상기 패킷에 포함된 라인 번호를 기초로 상기 휘도 신호와 색 신호를 해당 라인 영역에 저장하는, 이더넷 기반 디지털 영상 수신 장치.8. The method of claim 7,
The demultiplexer demultiplexes the control signals included in the multiplexed video signal,
Wherein the frame memory stores the luminance signal and the color signal in a corresponding line area based on a line number included in the packet.
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