KR0137459B1

KR0137459B1 - 디지탈 스틸 비디오 카메라에서 피사체 이미지 기록 및 재생회로

Info

Publication number: KR0137459B1
Application number: KR1019900011502A
Authority: KR
Inventors: 남석훈; 이영만
Original assignee: 강진구; 삼성전자주식회사
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1998-05-15
Also published as: KR920003748A

Abstract

내용 없음

Description

디지탈 스틸 비디오 카메라에서 피사체 이미지 기록/재생회로

제1도는 종래의 스틸 비디오 카메라부으 ㅣ구체 회로도.

제2도는 제1도에서 처리한 데이타의 재생기의 구체 회로도.

제3도는 본 발명에 따른 스틸 비디오 카메라부의 구체 회로도.

제4도는 본 발명에 따른 제3도에서 처리한 데이타를 재생 시키기위한 재생기의 구체 회로도.

제5도는 본 발명에 따른 제4도의 신호 처리부(107)의 출력 예시도.

제6도는 본 발명에 따른 제4도의 서브 샘플회로(109)의 출력 예시도.

제7도는 본 발명에 따른 CCD(101)의 출력 및 샘플 앤드 홀드회로(102)의 출력 예시도.

본 발명은 스틸 비디오 카메라에 있어서 피사체 이미지 취득 및 재생하는 회로에 관한 것으로, 특히 CCD의 분산(Discrete) 출력을 그대로 A/D(아나로그/디지탈) 변환하므로 데이타의 손실을 막고 CCD의 구동 클럭과 A/D변환을 위한 구동 클럭을 공유함으로써 카메라의 구현회로를 단순화 시키며 비디오 신호 처리부를 재생기에 실장시킬수 있어 카메라의 간단, 경량 및 축소화를 실현시킬수 있는 디지탈 스틸 비디오 카메라에서 피사체 이미지 기록/재생회로에 관한 것이다.

일반적으로 디지탈 스틸 비디오 카메라 시스템은 제1도와 같이 전자 카메라와 제2도와 같이 재생기로 구성된다.

제1도의 전자식 카메라는 기록 매체로서 반도체 메모리인 메모리카드(1)를 사용하여 피사체의 촬상 및 상기 촬상된 화상을 디지탈 데이타로 변환시켜 기록하는 장치이며, 제2도의 재생기는 상기 메모리 카드(1)에 기록된 화상 정보를 판독하여 TV수상기 등으로 화상을 디스플레이하기 위한 장치이다. 촤살시 통상의 카메라ㅇ와 마찬가지로 렌트계의 조작으로 포커싱되고, 셔터 스피드로 여러 가지중 하나로 선택 가능하나 제1,3도의 실시예에서는 이들을 나타내지 않았다. 셔터는 전자 셔터를 사용하는데, 이는 촬상 소자인 CCD(101)의 전하 축적 시간의 제어로 셔터 스피드가 조정된다. 전체적인 시스템의 개략적인 동작은 다음과 같다. 먼저, 사용자는 카메라의 전원을 온하면 카메라의 표시부(5)에 현재 카메라의 상태에 관한 내용이 디스플레이된다. 사용자가 선택부(4)로 촬영 모드를 선택한후 릴리이즈 버튼을 반쯤 누르면 CPU(115)에서 이를 감지하여 전원 전압이 각 전자 회로부에 공급된다. 노출센서는 입사 광량을 계측하고, 그 결과를 CPU(115)에 입력시키면 상기 CPU(115)는 입사광량에 따라 조리개를 제어한다(일반적인 사항이므로 제1도 및 제3도에 나타내지 않았음) 그리고 W.B.센서(화이트 밸런스 센서)(2)에 의해 외부 색온도가 계측되며, 상기 계측된 색온도는 인터페이스(I/F)회로(113)를 거쳐 CPU(115)에 입력된다. 상기 CPU(115)는 입력된 색온도 데이타를 기초로 하여 화이트 발란스를 보정한다. 색온도 데이타는 메모리카드(1)에 기록되며 화이트 발란스 보정은 메모리카드(1)의 데이타를 바탕으로 재생기에서 행해지도록 한다. 여기서 릴리이즈 버튼이 완전히 눌려지면 CPU(115)는 셔터를 작동시킨다. 시그날 제너레이터(112)는 상기 셔터의 스피드에 따라 CCD(101), 샘플 앤드홀드회로(112), 증폭기(103), A/D 변환기(106), 신호 처리부(107)등에 제어신호를 부여한다. 그리고 상기 제어 신호에 응답하여 CCD(101), 샘플 앤드홀드회로(102), A/D변환기(106), 신호처리부(107)가 작동한다. 상기 신호처리부(107)에서 휘도신호(Y1)와 색차신호(CR1, CB1)로 분리된 화상정보는 선택 모드에 따라 서브 샘플회로(109)와 데이타 압축기(110)에 의해 압축이 이루어진 후 메모리 카드(1)에 어드레스 신호와 WB측정치를 포함한 제어 신호와 함께 기록된다. 사용자는 촬상에 앞서 선택부(4)의 조작을 통해 메모리 카드(1)에 기억되어야 할 데이타의 형식을 선택적으로 설정할 수 있다. 상기 선택부 (4)는 화질이 다른 복수의 모드에서 필요로 하는 모드를 선택하여 설ㄷ정하는 것으로서, 상기 선택부(4)에 의한 모드의 선택에 의해 기억되는 1프레임의 화상의 기억에서 필요로 되는 디지탈 데이타량[즉, 한장의 메모리카드(1)에 기록할 수 있는 화상 프레임의수]을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 1장의 메모리 카드(1)의 크기가 18M 비트라고 하고, ㅂ프레임의 화상신호의 데이타 크기가 6M 비트라 하자 이 경우 모드 1은 데이타의 서브 샘플회로(109)를 통해 데이타 압축기(110)에서 압축없이 신호처리부(107)의 출력을 메모리 카드(1)에 기록하는 모드이다. 그러므로 모드1이 선택되면, 3장의 프레임 즉, 3장의 화상이 기록된다. 만약 모드2가 선택되면, 서브 샘플회로(109)의 출력이 메모리 카드(1)에 기록된다. 이때 데이타의 크기는 신호처리부(107)의 출력 데이타 크기의 1K 인 3M 비트이다. 다시 말하면, 서브 샘플회로(109)는 신호처리부(107)의 출력데이타인 휘도신호(Y1)와 두개의 색차신호(CR1, CB1)를 1K 로 라인 오프세ㅌ 서브 샘플링(line offset sub sampling)한다. 제5도가 신호처리부(107)의 출력의 샘플점을 나타내고, 제6도가 서브 샘플회로(109)의 출력이 샘플점을 나타낸다. 모드 3이나 모드 4가 선택되면 데이타 압축기(200)의 출력이 메모리 카드(1)에 기록된다. 데이타량은 모드1이 6M 비트, 모드2는 3M 비트, 모드 3은 1.5M 비트, 모드4는 750K 비트이다. 18M미트 용량의 메모리 카드(1)에 기록할 수 있는 프레임 수는 모드1일때 3장 모드2일때 6장, 모드3일때 12장, 모드4일때 24장이다. 상기한 바와 같이 종래의 디지탈 스틸 비디오 카메라는 CCD(101)의 출력을 가지고, 여러가지 신호 처리를 거친후 A/D변환기(106)에서 변환하여 데이타 압축기(110)에서 데이타 압축을 행하도록 되어 있으며, 이러한 경우 첫째 LPF(105)를 써서 연속되는 신호로 만든후 신호처리부(107)에서 신호 처리를 하면 데이타 손실을 낳는 문제점이 있었으며, 둘째, 신호처리부(107)가 카메라에 있게 되므로 카메라의 회로가 복잡해져서 카메라의 간단, 경량화에 어려움이 있고, 세째, CCD(101)의 드라이브 클럭과 A/D의 드라이브 클럭을 공유하지 않음으로 인해 클럭 발생부가 복잡 해지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 CCD의 분산 출력을 그대로 A/D변환하여 데이타의 손실을 막고, CCD의 구동 클럭과 A/D변환부의 구동 클럭을 공유함으로써 카메라 회로를 간단하게 하고, 비디오 신호 처리부를 재생기부에 실장시킴으로써 카메라의 간단, 경량, 축소화를 실현할 수 있는 회로를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 스틸 비디오 카메라부의 구체회로도로써, CCD(101), 샘플앤드홀드회로(102), 증폭기(104), A/D변환기(105), 신호처리 회로(107)를 차례로 직렬로 연결하되, 상기 샘플앤드홀드회로(102)의 출력이 증폭기(104)를 통해 A/D변환기(105)를 직접입력되도록 연결하며, CCD 구동회로(114)의 출력단을 상기 CCD(101), A/D 변환기(106), 신호처리회로(107)의 제어신호로 입력되도록 연결하며, 상기 신호처리회로(107)로 부터 전치 저감필터(108), 서브 샘플회로(109), 데이타 압축기(110)을 직렬로 연결하고, 상기 CCD구동회로(114), 샘플앤드홀드회로(102), 증폭기(104), 데이타 압축기(110), 전치 저감필터(108), 서브 샘플회로(109)에 제어 타이밍 신호를 발생하는 시그날 제너레이터(112)를 연결하며, 상기 신호 처리회로(107), 서브 샘플회로(109), 데이타 압축기(110)의 출력단에 스위치부(111)를 연결하여 상기 시그날 제너레이터(112)의 출력단의 출력에 따라 스위칭하고, 상기 시그날 제너레이터(112)에 인터페이스회로(113)을 연결하며, 상기 인터 페이스회로(113)로 부터 CPU(115)을 연결하고, 상기 CPU(115)로 부터 데이타 발생기(118) 및 메모리 인터페이스회로(116)을 연결하며, 상기 스위치부(111)로 부터 버퍼 메모리부(117)가 연결되고, 상기 메모리 인터페이스회로(116) 및 버퍼 메모리(117)로 부터 메모리 카드(1)가 연결된다.

상기 제3도의 구성상 제1도와 다른 것은 제1도의 A/D변환기(106) 및 LPF(105)가 제어된 것이 근본적으로 다르다.

제4도는 본 발명에 따른 제3도에서 처리한 데이타를 재생키 위한 재생기의 구체회로도로서

제2도와의 차이점은 제4도의 D/A변환기(170)와 엔코더(300) 사이에 감마보정 화이트 발란스회로(200)를 부가하여 데이타회로(140)에서 발생되는 데이타에 따라 인터페이스회로(220)를 통해 감마보정 화이트 발란스회로(200)에서 감마 및 화이트 발란스를 수행하도록 한것이 다르다.

제5,6도는 본 발명에 따른 제4도 신호처리부(107) 및 서브샘플회로(109)의 출력 예시도이다.

제7도는 본 발명에 따른 CCD(101)의 출력 및 샘플 앤드홀드회로(102)의 출력 예시도로서

(7a)는 CCD(101)의 메인 클럭 파형이고,

(7b)는 CCD(101)의 출력 파형이며,

(7c)는 샘플 앤드홀드(S/H)회로(10)의 출력 파형도이다.

따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제3도-제7도를 참조하여 상세히 설명한다.

전자 카메라 시스템은 제3도와 같이 전자 카메라와 제4도와 같이 재생기로 구성된다. 제3도의 전자 카메라는 기록 매체로서 반도체 메모리 카드(1)를 사용하여 피사체의 촬상 및 기록을 하는 장치이며, 제4도의 재생기는 메모리카드(1)에 기록된 화상 정보를 메모리카드(1)에서 판독하여 TV 수상기 또는 모니터(270)등으로 화상을 디스플레이 하기 위한 장치이다. 피사체는 CCD(101)로 촬상되고, 상기 CCD(101)는 빛의 신호를 전기적인 신호로 바꾸어서 출력한다. 상기 CCD(101)의 출력은 시간적으로 분산되는데 샘플앤드홀드(Sample and hole) 회로(102)에서 이를 시간적으로 연속적인 신호로 제7도와 같이 만들어 준다. 상기 샘플앤드홀드(S/H)회로(102)의 출력은 상기 CCD(101)의 출력에서 기준 전위와 CCD(101)각 화소의 축적 전하량과의 차에 따른 전위를 도7의 (7a)와 같이 CCD(101)메인 클럭의 한 주기동안 홀드하고 있다. A/D변환시 상기 샘플앤드홀드회로(102)가 홀드하고 있는 각 데이타를 디지탈 데이타로 변환시키면 CCD(101)출력의 데이타는 손실없이 상기 CCD(101)의 출력을 모두 디지탈화 할 수 있다. 상기 샘플앤드홀드회로(102)의 출력은 증폭기(103)에서 A/D변환기(106)의 입력 레벨에 맞게끔 증폭된다. 상기 A/D변환기(106)는 아나로그 신호를 디지탈 데이타로 변환시킨다. 이때 A/D변환기(130)의 샘플링 주파수는 CCD(101)의 메인 클럭과 동일하게 함으로써 CCD(101)의 아날로그 출력을 아무런 데이터의 손실없이 디지탈 데이타로 변환시킬 수 있다. 기존의 전자 카메라는 A/D변환기(106) 앞의 전처리 회로에서 감마보정 W.B(White Balance)등의 처리를 행하나 본 발명에서는 이러한 처리를 제4도의 재생기에서 행한다. 그러기 위해서 W.B.센서(4)에 의해 측정된 외부 색온도 정보를 CPU(115)에서 메모리 인터페이스회로(116)를 통해 메모리 카드(1)에 기록해야 한다. 시그날 제너레이터(112)는 CCD 구동회로(114), S/H회로(102), 증폭기(104), A/D변환기(106), 신호처리회로(107), 전치 점감 필터(108), 서브 샘플회로(109), 데이타 압축기(110), 스위치부(111) 및 메모리 인터페이스회로(116)에 각각의 소자에 따른 구동신호를 공급한다. 상기 A/D변환기(106)에서 디지탈화된 화상 정보 신호는 신호 처리회로(107)에서 휘도신호(Y1)와, 색차신호(CR1, CB1)로 변환된다. 상기 신호 처리회로(107)에서 출력 되는 디지탈 화상 정보 신호는 메모리 카드(1)에 어드레스 신호, W.B제어용신호 및 제어신호와 함께 공급된다. 사용자는 촬상에 앞서 선택부(4)의 조작으로 메모리 카드(1)에 기록되어야 할 데이타의 형식-데이타의 양-을 선택적으로 선택 가능하다. 선택부(4)는 화질이 다른 복수의 모드에서 필요로 하는 모드를 선택하여 설정하는 것으로서, 그 선택부(4)에 의한 모드의 선택에 의해 프임 화상을 기록하는데, 사용 되는 디지탈 데이타 량을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 CCD(101)의 메인 클럭이 4fsc, 즉 14.3MHz이면, 신호처리회로(107)에서 출력시키는 디지탈 데이타의 량은 Y:CR:CB=4:2:2인 경우 약 6M 비트가 1프레임이 신호로 메모리 카드(1)에 기록되며, 모드 2에서는 프레임의 화상이 3M 비트로 모드 3에서는 1프레임의 화상이 1.5M 비트로 모드 4에서는 1프레임의 화상이 750K비트로 기록이 된다. 그러므로 메모리 카드(1)의 용량이 18M 비트라면, 모드1로 기록하면 3프레임, 모드2로 기록하면 6프레임, 모드3으로 기록하면 12프레임, 모드4로 기록하면 24프레임을 기록할 수 있다. 상기 신호 처리회로(107)의 출력은 전치 저감 필터(108)에서 필터링된후 서브 샘플회로(109)에서 샘플링 된다. 상기 신호처리회로(107)의 출력은 휘도신호와 두색차 신호의 비가 Y:CR:CB=4:2:2가 된다. 휘도신호(Y1), 색차신호(CR1, CB1)의 샘플점 관계가 제5도에 나타나 있다. Y1:CR1:CB1=4:2:2로 서브 샘플회로(109)에 입력 되면 서브 샘플회로(109)는 이들을 서브 샘플링하여 제6도와 같은 샘플 데이타를 출력한다. 상기한 바오 ㅏ같이 1프레임의 Y1, CR1, CB1 신호가 6M 비트라면 서브 샘플회로(109)의 출력인 Y2, CR1, CB1 의 데이타량은 3M 비트로 줄어든다. 즉, 모드1은 신호 처리회로(107)의 출력인 Y1, CR1, CB1을 메모리 카드(1)에 기록하는 모드이고, 모드2는 서브샘플회로(109)의 출력인 Y2, CR2, CB2를 메모리 카드(1)에 기록하는 모드이다. 상기 서브 샘플회로(109)의 출력은 데이타 압축기(110)을 통하면서 데이타량이 감소하게 된다. 이 실시예에서 데이타 압축 방식으로는 ADPCM, DPCM, 트랜스폼 코딩(Transform Coding)등을 사용하여 데이타 압축이 이루어질 수 있다. ADPCM, DPCM 트랜스폼 코딩 등은 이미 공지된 기술이다. 이중 트랜스폼 코딩 방법은 원 영상의 모든 화소에 분산된 에너지를 신호 변환으로서 몇개의 변환 계수에 에너지를 집중시킴으로서 데이타 감축의 효과를 얻는 데이타 압축 방법인데 이산 여현 변환(DCT : Discrete Cosine Transform)이 가장 효과적인 데이타 압축 방법중 하나이다.선택부(4)로 선택될 수 있는 모드3과 모드4는 데이타 압축기(170)에서 입력데이타를 각각 1/2, 1/4로 데이타를 압축시킨 모드이다. 스위치부(111)는 선택부(4)에서 선택한 모드에 따라 휘도신호 및 색차 신호를 선택하기 위하여 설치되어 있다. 예를 들면, 모드1이 선택되어 있는 경우 신호처리회로(107)에서 출력되는 신호 Y1, CR1, CB1이 스위치부(111)에 따라 선택되어져서 직접 버퍼메모리(117)를 통해서 메모리 카드(1)에 기록되어진다. 만약, 모드2가 선택되었다면 서브 샘플 회로(109)로 부터의 신호 Y2, CR3, CB2가 모드 3,4가 선택되었다면 데이타 압축기(110)의 출력신호 Y3, CR3, CB3가 선택되어 버퍼 메모리(117)를 통해 메모리 카드(1)에 기록된다. 이때 화상 데이타 외에 어떤 모드가 선택되었는지의 정보도 화상데이타와 함께 메모리카드(1)에 기억된다. 또한, 메모리 카드(1)에는 예를들어 플레시 사용의 유무, 화이트 발란스의 측정 데이타, 노출데이타 및 셔터 스피드 데이타 등도 기억시킬 수 있다. 이러한 데이타의 기록은 CPU(115)에서 메모리 인터페이스회로(230)를 통해 메모리카드(1)에 기록한다. 상기 데이타 발생기(220)는 화면의 번호 등을 기록하는데 사용된다.

제4도는 본 발명의 재생기 실시예를 나타낸 회로도이다.

메모리 카드(1)를 재생기에 삽입하고, 키보드(230)의 조작으로 파일 번호(영상 번호)를 지정하면 CPU(100)는 카드 인터페이스회로(120)를 통하여 메모리 카드(1)의 디렉토리 영역의 정보를 판독한다. 상기 CPU(100)는 지정된 팡리 번호의 정보 분류가 화상 데이타인지의 여부나, 화상 방식은 무엇ㅇ니가 및 압축 모드는 무엇인가를 확인하는 동시에 이에 따른 정보를 바탕으로 신호 처리의 경로를 제어한다.

예를들어, 선택된 화일이 카메라에서 모드3이나 모드4로 기록된 화상이라면 데이타 복원회로(130)에서 각각 2배, 4배의 데이타로 복원시켜 준다. 모드1과 모드2인 경우에는 데이타 복원회로(130)를 경우하지 않고, 보간 회로(160)에 입력된다.

보간회로(160)에서 휘도신호(Y)와 색차신호(CR, CB)가 출력되어 프레임 메모리(170)에 1프레임의 데이타가 기입되어진다. 또한 모드3, 모드4인 경우에는, 화상 데이타는 데이타 복원회로(130) 및 보간회로(160)을 거쳐서 1프레임의 데이타로 복원된 후 프레임 메모리(170)에 기록된다. 또한 전술한 모드에 따른 경로의 제어는 다음과 같이 이루어진다. 카드인터페이스회로(120)에서 출력되는 모드신호가 CPU(100)를 통하여 판정회로(220)에 입력되고, 상기 판정회로(220)에서 모드가 판정된다. 상기 판정회로(220)에서의 판정 결과에 따라 스위치(150)의 상태가 전환되어지는 동시에 데이타 복원회로(130) 및 보간회로(160)의 동작도 전환 제어된다.

또한 카드 인터페이스회로(120)에서 출력되는 화상데이타 이외의 데이타는 데이타회로(140)를 통하여 프레임 메모리(170)에 화상 데이타와 마찬가지로 기록된다. 1 프레임의 데이타가 프레임 메모리(170)에 기입된 뒤, 시그날 제너레이터(240)에서 공급되는 클럭에 맞춰 휘도신호(Y) 및 색차신호(CR, CB)가 각각 D/A 변환기(190)에서 아나로그 신호로 변환된다. 여기서 나타내지 않았지만 D/A변환기(190)의 출력은 저역 통과 필터를 거치면서 스무스(smoth)하게 된다. 상기 D/A변환기(190)에서 아나로그 신호로 변환된 휘도신호(Y)와 색차신호(CR, CB)는 다음단에서 r보정과 화이트 발란스가 이루어진다. 화이트 발란스를 위한 데이타는 카메라부에서 화이트 발란스 센서로 측정한 외부 색온도 정보를 메모리 카드에 기록해 두었으므로 상기 데이타를 데이타 회로(140)를 통해 감마보정 화이트 발란스회로(200)에 입력시켜 화이트 밸런스를 행한다. 감마보정 화이트발란스회로(200)를 거친 휘도신호(Y)와 색차 신호(CR, CB)는 엔코더 또는 메트릭스회로(210)를 거쳐 각각 콤포지트 또는 R.G.B성분 신호로 변환되어 모니터(270)를 통해 디스플레이 된다.

상술한 바와 같이 CCD의 불연속 출력을 그대로 A/D변환하여 데이타의 손실을 막고, CCD의 구동 클럭과 A/D변환기의 구동 클럭을 공유함으로써 카메라 회로를 간단하게 하고 , 비디오 신호 처리부를 재생기부에 넣음로써 카메라의 간단, 경량, 축소화를 실현할 수 있는 이점이 있다.

Claims

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(정정) CCD(101), 샘플앤드홀드회로(102), 증폭기(104), A/D변환기(105), 신호처리회로(107), CCD구동회로(114), 전치 저감필터(108), 서브 샘플회로(109), 데이타 압축기(110), 시그날 제너레이터(112), 인터페이스회로(113), CPU(115), 데이타 발생기(118), 메모리 인터페이스회로(116), 스위치부(111), 버퍼 메모리부(117), 메모리 카드(1), 선택부(2), W.B센서(4)를 구비한 카메라와;

상기 메모리 카드(1)에 카드인터페이스회로(120)를 연결되며, 데이터복원회로(130), 데이터회로(140), 인터페이스회로(220), 판정회로(210), CPU(100), 시그날 제너레이터(240), 프레임메모리콘트롤부(180), 스위치(150), 보간회로(160), 프레임메모리(170), D/A변환기(190), 모니터(270)를 구비한 재생기에 있어서,

상기 카메라의 샘플앤드홀드회로(102)의 출력이 증폭기(104)를 통해 A/D변환기(105)를 직접입력되도록 연결하며, 상기 재생기의 D/A변환기(190)에 감마보정화 이트발란스회로(200)를 연결하여 상기 인터페이스회로(220)와 시그날 제너레이터(240)의 출력에 의해 감마가 보정되고 화이트가 발런싱되어 엔코더 및 메트릭스회로(300)에 입력되어 상기 시그날 제너레이터(240)의 출력에 의해 처리되어 상기 모니터(27)으로 입력되어 나타나도록 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 스틸 비디오 카메라에서 피사체 이미지 기록/재생회로.
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