KR0166732B1 - 디지탈신호의 자동 위상 보정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 신호 기록재생장치의 색신호 처리를 위하여 PLL 회로를 이용하지 않고 베이스 밴드신호를 복원하기 위한 자동 위상 보정 방법에 있어서, 색신호구간 및 버스트 구간에 대응하여, 입력색신호의 변조 캐리어의 주파수와 동일한 주파수의 복조 캐리어들을 발생하는 단계, 색신호구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 단계, 상기 색신호 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 단계, 버스트 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 단계, 상기 버스트구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 단계, 버스트 게인값을 구하는 단계, 상기 구해진 버스트 게인값을 이용하여 위상 오차값을 구하는 단계, 및 위상 오차성분을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 저역변환하는 단계들은 저역통과필터링하여 수행되고, 상기 입력색신호는 NTSC 또는 PAL 신호이고, 상기 버스트 게인값을 구하는 단계는 상기 저역변환된 신호를 그 결과신호의 래치신호와 가산하는 단계, 및 그 가산된 결과를 버스트 구간신호에 따라서 래치하는 단계를 포함한다.

Description

디지탈 신호의 자동 위상 보정 방법 및 장치

제1도는 일반적인 아날로그 위상 동기 루우프를 이용한 자동 위상 보정 장치의 개략 블록도.

제2도는 본 발명에 의한 위상 동기 루우프를 사용하지 않고 위상 보정을 행하는 자동 위상 보정 장치의 개략도.

제3도는 제2도의 베이스 밴드신호 및 버스트 게인을 구하는 전처리회로의 상세 회로도.

제4도의 (a) 및 (b)는 제2도의 위상 오차회로의 상세 회로도.

제5도의 (a) 및 (b)는 제2도의 위상 보정회로의 상세 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 전처리부 200 : 위상 오차 검출회로

300 : 위상 보정회로

본 발명은 자동 위상 보정(automatic phase correction; APC)기술에 관한 것으로, 특히 비데오 카세트 레코더(video cassette recorder; VCR)의 색신호 처리중에 아날로그 영역의 위상 동기 루우프를 사용하지 않고 디지탈 영역에서 자동으로 위상을 보정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상의 VCR 제품은 아날로그 신호를 처리하는 구성으로 되어 있으며, 이를 디지탈 신호를 처리하는 구성으로 구현하는데에는 여러가지 어려움이 존재한다. 그중에서, 색신호 처리를 위한 APC 회로가 휘도신호를 처리하는 경우보다 회로 구성이 복잡하며, PLL 회로가 아날로그 처리소자로 구성되어 있기 때문에, APC 회로를 디지탈로 구현하는 것은 VCR을 디지탈화하는데 난점으로 지적되어 왔다.

일반적으로 APC 회로는, 복조시에 변조된 베이스 밴드신호를 변조되기 전의 베이스 밴드신호로 다시 만들기 위하여, 변조된 색신호로부터 캐리어 성분을 찾아 제거하는 회로중의 하나이다. 통상 캐리어 성분을 제거하기 위하여, 평형변조에 사용되었던 캐리어 성분과 동일 캐리어를 만들어 변조된 신호에 곱해줌으로써 고주파성분을 제거하는 방식을 통해 베이스 밴드신호를 다시 찾아내는 방식이 이용되는데, 이를 위해서는 변조시 사용된 캐리어와 주파수 및 위상이 일치되는 복조 캐리어를 만들어 주어야 한다.

이와 같이 주파수와 위상이 일치하는 복조 캐리어를 만들어주기 위해 사용되는 회로를 APC 회로라 한다.

종래의 아날로그의 APC는, 제1도에 도시된 바와 같이, 주변환기(10)가 색신호를 출력하면, 버스트 게이트(20)는 색신호의 변조에 이용되는 캐리어 성분을 추출하기 위하여 버스트 신호만을 검출하고, PLL(30)은 이 버스트 신호를 이용하여 버스트 신호와 위상과 주파수가 동일한 신호를 만들어 부변환기(40)로 출력한다. 이에 따라서, 부변환기(40) 및 주변환기(10)는 PLL(30)의 출력신호를 받아, 입력되는 색신호로부터 캐리어가 제거된 원래의 베이스 밴드색신호만을 위상 오차없이 정확히 찾아 출력한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 VCR 등에 이용되는 아날로그 APC 회로는 디지탈로 구현하기가 용이하지 않았음은 상술한 바와 같다.

이에 따라서, 본 발명은 아날로그 PLL 없이 색신호를 디지탈 처리하는 자동 위상 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 아날로그 PLL 없이 색신호를 디지탈 처리하는 자동 위상 보정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 TV 신호의 방식, 즉 NTSC 또는 PAL 방식등에 모드 적용될 수 있는 자동 위상 보정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 변조 및 복조 캐리어의 위상 오차를 이용하여 위상 보정을 수행하는 자동 위상 보정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 목적들을 달성하기 위하여, 영상 신호기록 재생장치의 색신호 처리를 위하여 PLL 회로를 이용하지 않고 베이스 밴드신호를 복원하기 위한 자동 위상 보정방법에 있어서, 색신호 구간 및 버스트 구간에 대응하여, 입력색신호의 변조 캐리어의 주파수와 동일한 주파수의 복조캐리어들을 발생하는 단계, 색신호구간의 상기 입력색신호에 그의 변조주파수캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 단계, 상기 색신호 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 단계, 버스트 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 단계, 상기 버스트 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 단계, 버스트 게인값을 구하는 단계, 상기 구해진 버스트 게인값을 이용하여 위상 오차값을 구하는 단계, 및 위상 오차 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 방법을 제공한다.

또한, 상기 저역변환하는 단계들은 저역통과 필터링하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력색신호는 NTSC 또는 PAL 신호인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 목적은 영상신호 기록 재생장치의 색신호 처리를 위하여 PLL 회로를 이용하지 않고 베이스 밴드신호를 복원하기 위한 자동 위상 보정장치에 있어서, 입력색신호의 색신호 구간 및 버스트 구간에 대응하여 입력색신호의 베이스 밴드신호 및 버스트 게인을 구하는 전처리부, 상기 전처리부로부터 전처리된 신호를 받아 위상 오차를 검출하는 수단, 및 상기 위상 검출수단으로부터의 위상 오차값에 따라서 위상 보정을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 위상 보정 장치를 제공함으로써 달성된다.

바람직하게는, 상기 전처리부는 색신호 구간 및 버스트 구간에 대응하여, 입력색신호이 변조 캐리어의 주파수와 동일한 주파수의 복조 캐리어들을 발생하는 수단, 색신호 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 수단, 상기 색신호 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 수단, 버스트 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 수단, 상기 버스트 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 수단, 및 버스트 게인값을 구하는 수단을 포함한다.

이하, 본 발명의 자동 위상 보정 방법 및 장치의 구성 및 동작에 대해서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 PLL 회로를 이용하지 않고 베이스 밴드신호를 찾아내는 방식으로 다음과 같은 절차를 통해 위상 보정을 수행한다.

제2도에 도시한 바와 같이, 본 발명은 전처리회로(100)를 통해 입력된 색신호를 받아 변조시 이용된 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 캐리어 성분을 발생하며, 이 발생된 캐리어 성분을 이용하여 베이스 밴드신호 및 버스트 신호를 산출하고, 이 산출된 베이스 밴드신호 및 버스트 신호를 받아 위상 오차 검출회로(200)에서는 위상 오차를 검출하며, 위상 보정회로(300)는 이 위상 오차를 받아서 위상 보정을 수행한다.

본 발명에서는 제3도에 도시한 바와 같이 종래의 PLL 회로등의 피드백 회로를 이용하는 대신에, 직접 입력된 색신호와 변복조 캐리어의 관계를 이용하여 입력된 색신호를 전처리하고 있다.

이를 위해 본 발명에서는 시스템이 가지는 하기 표 1-3에 기재된 바와 같은 스펙에 따라서 NTSC 및 PAL 방식의 입력색신호와 복조 캐리어의 관계를 이용하고 있다.

상기 표들의 관계들에서 입력색신호는 시스템이 가지는 스펙이며, 복조 캐리어 신호는 임의의 디지탈 VCR의 색신호부의 캐리어 발생부에서 상기 표의 관계를 만족하도록 디지탈로 만들어준 신호이다. 여기서 θ는 입력색신호의 캐리어 주파수에 대한 복조 캐리어의 위상 오차 성분이다. 즉, 주파수는 동일하고 위상만 다른 신호를 캐리어 발생부에서 복조 캐리어 신호로 만들어 준다.

본 발명에서는 베이스 밴드신호를 찾아내는 방식으로 다음과 같은 절차를 통해 위상 보정을 수행한다.

VCR의 변조 캐리어는 기록될 때와 재생될 때 동일한 주파수를 사용하는 것이 아니므로 기록할 때에는 기록시 입력되는 변조 캐리어 주파수와 같은 복조 캐리어 신호를 발생하여야 하고, 재생시에는 입력되는 변조 캐리어 주파수와 같은 복조주파수 캐리어 신호를 발생하여야 한다. 이때, 디지탈 복조주파수 발생회로는 주파수가 입력되는 변조 캐리어와 같게 발생시킨다. 즉, 위상이 정확하게 같은 주파수 캐리어를 만드는 것은 PLL이 아니면 어렵기 때문에 주파수만 동일하고 위상은 다른 신호를 만든다. 상기 표1∼3에서와 같이, 입력색신호와 복조 캐리어와의 관계의 θ는 복조 캐리어 주파수의 위상이 입력되는 신호의 변조 캐리어와 상이함을 나타낸다.

내부에서 만든 복조 캐리어를 상기 표 1∼3의 색신호 구간의 입력색신호에 곱해주면 하기 식(1) 내지 (5)와 같은 변조주파수의 2배의 주파수를 갖는 성분이 발생된다. 하기 식(1) 및 (2)는 NTSC 신호인 경우이고, 식(3) 및 (4)는 PAL 신호의 기수라인인 경우이며, 식(3')및 (5)는 PAL 신호의 우수라인인 경우이다.

상기한 식에서와 같이 2배의 주파수를 갖는 성분을 제거하는 과정이 저역통과 필터링을 하는 방식이다. 저역통과 필터링된 베이스 밴드 색차신호(by, ry)는 하기의 식(6) 내지 (11)에서와 같이 위상 오차를 내부에 포함한 값으로 나타나게 된다. 하기 식(6) 및 (7)는 NTSC 신호인 경우이고, 식(8) 및 (9)는 PAL 신호의 기수라인인 경우이며, 식(10) 및 (11)는 PAL 신호의 우수라인인 경우이다.

상기 식(6) 내지 (11)로부터 NTSC 신호와 PAL 신호는 서로 다른 위상 오차값을 갖고 있음을 알 수 있다.

다음, 상기 베이스 밴드 색차신호(by, ry)에 포함되어 있는 위상 오차를 계산하는 과정으로 변조된 주파수 캐리어에 대한 정보를 갖고 있는 곳이 버스트 구간이므로 이 구간의 신호를 이용하여 입력색신호에서 베이스 밴드신호인 by, ry 를 구하는 방식을 적용하면 버스트 구간신호에 대해서는 어떻게 나타나는가를 조사해서 이들 정보로부터 위상 오차성분을 찾아내는 것이다.

즉, 상기 표 1∼3의 버스트 구간신호에 복조 캐리어 성분을 곱한 후, 식(12) 내지 (17)을 얻고, 이를 저역통과 필터링을 하면 식(18) 내지 (23)에서와 같이 by, ry 성분을 구하게 된다. 하기 식(12) 및 (13)와 (18) 및 (19)는 NTSC 신호인 경우이고, 식(14) 및 (15)와 (20) 및 (21)는 PAL 신호의 기수라인인 경우이며, 식 (16) 및 (17)와 (22) 및 (23)는 PAL 신호의 우수라인인 경우이다.

상기한 색신호 by, ry 값들은 각각 버스트 신호의 게인성분과 위상 오차값을 포함하고 있다. 그러므로, 버스트 게인값 A를 알면 위상 오차값을 구할 수 있다. 버스트 게인값은 다음 식(24)를 이용하여 구한다.

상기한 식(1) 내지 (24)의 식은 제3도에 도시한 바와 같은 논리회로들을 통하여 용이하게 구할 수 있다. 즉, 곱셈기(21, 22)에는 색신호와 복조 캐리어 신호가 입력되고 저역변환기(23, 24)를 각각 거쳐 저역변환되어 베이스 밴드신호를 생성한다. 그후 베이스 밴드 색차신호는 가산기(25, 26)에서 각각 그 가산결과의 래치신호(래치(27, 28)의 신호)와 가산되고 다시 그 래치신호는 래치(29, 30)에서 래치도어 버스트 구간 색차신호로 출력된다. 그후 각 버스트 색차신호들은 제곱기(31, 32)를 거쳐 제곱되고 가산기(33)에서 가산되고, 제곱근기(34)에서 제곱근이 구하여져 버스트 게인이 구해진다. 이렇게 제3도는 디지탈 영역의 위상 보저으이 첫단계로서 입력색신호의 베이스 밴드 색차신호와 버스트 게인을 구하는 전처리 회로를 도시하고 있다.

또한, 버스트 게인값을 이용하여 위상 오차 성분은 식(25) 및 (26)을 이용하여 구할 수 있다.

식(25)에서 +는 PAL 시스템에서 우수라인의 경우이고, -는 PAL 시스템의 기수라인의 경우와 NTSC 시스템의 경우이다. 이에 대한 하드웨어 구성은 NTSC 및 PAL 방식에 따라서 제4도의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 버스트 색차신호를 버스트 게인의 절반값으로 나누는 제산기와 그 제산결과를 PAL 방식의 우수라인 신호에 따라서 선택하는 멀티플렉서를 포함하고 있다.

다음, 위상 오차를 포함하고 있는 베이스 밴드 색차신호 by, ry는 식(6) 내지 (11)에 대해서 위상 오차 성분인 식(24), (25)를 이용하여, NTSC 시스템 및 PAL 시스템의 기수라인에서는 하기 식(27), (28)를 이용하며, PAL 시스템의 우수라인에서는 하기 식(29), (30)를 이용한다.

이렇게 하여 구한 신호가 위상 오차가 제거된 원래의 베이스 밴드 색차신호가 된다. 상술한 식(27) 내지 (30)이 나타내는 위상 보정회로는 제5도의 (a) 및 (b)에 의해 수행된다. 제5도의 (a), (b)에서 각 곱셈기(41∼44)에서 베이스 밴드 색차신호들(ry, by)은 각 위상 오차값들(cosθ, sinθ)과 승산되어 래치부(46, 47)에서 래치되어 PAL 방식의 우수라인 신호에 따라서 래치신호를 멀티플렉싱하는 멀티플렉서(51, 52), 상기 멀티플렉싱된 신호와 상기 래치부(46, 48)의 래치신호를 가산하는 가산기(53, 54), 상기 가산기들의 가산결과를 래치하여 베이스 밴드 색차신호를 출력하는 래치(55, 56)로 구성된다. 상기 멀티플렉서(51. 52)의 입력단자 0에는 래치신호의 부호가 반전된 신호가 입력단자 1에는 래치신호가 입력되도록 입력단의 전단에 부호반전기(49, 50)가 구비되어 있다.

제6도에는 버스트 구간을 나타내는 신호인 BFP 신호를 이용하여 버스트 신호의 게인을 얻는 방식의 타이밍도가 도시되어 있다. BFP 신호를 한번 지연시킨 DBFP 신호와 BFP 신호를 논리합하여 새로운 클리어(CLEAR)신호를 만들어 이 신호를 이용하여 버스트 구간에서만 신호를 더하여 계산하였다. 평균을 구하지 않고 합계만으로 버스트 게인을 구한 것은 버스트 신호 구간안에서 버스트 신호가 n개 더해지면 버스트 색차신호들(ry, by)과 버스트 게인(A)이 동시에 n배되므로 위상 오차를 계산하는데는 버스트의 평균 게인을 구해 위상 오차를 계산하는 것과 같은 위상 오차를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동 위상 보정 방법 및 장치는 종래의 아날로그 PLL 회로를 이용하지 않고 디지탈 영역에서 베이스 밴드 색차신호의 위상 오차를 제거할 수 있다. 이로써, 영상 신호의 디지탈 처리를 보다 용이하게 한다.

Claims (10)

1. 영상 신호 기록재생장치의 색신호 처리를 위하여 PLL 회로를 이용하지 않고 베이스 밴드신호를 복원하기 위한 자동 위상 보정 방법에 있어서, 색신호 구간 및 버스트 구간에 대응하여, 입력색신호의 변조 캐리어의 주파수와 동일한 주파수의 복조 캐리어들을 발생하는 단계; 색신호 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 단계; 상기 색신호 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 단계; 버스트 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 단계; 상기 버스트 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 단계; 버스트 게인값을 구하는 단계; 상기 구해진 버스트 게인값을 이용하여 위상 오차값을 구하는 단계; 및 위상 오차 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징을오 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 저역변환하는 단계들은 저역통과 필터링하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 입력색신호는 NTSC 또는 PAL 신호인 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 버스트 게인값을 구하는 단계는 상기 저역변환된 신호를 그 결과신호의 래치신호와 가산하는 단계; 및 그 가산된 결과를 버스트 구간 신호에 따라서 래치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 방법.
5. 영상 신호 기록 재생장치의 색신호 처리를 위하여 PLL 회로를 이용하지 않고 베이스 밴드신호를 복원하기 위한 자동 위상 보정 장치에 있어서, 입력색신호의 색신호 구간 및 버스트 구간에 대응하여 입력색신호의 베이스 밴드신호 및 버스트 게인을 구하는 전처리부; 상기 전처리부로부터 전처리된 신호를 받아 위상 오차를 검출하는 수단; 및 상기 위상 검출수단으로부터의 위상 오차값에 따라서 위상 보정을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 위상 보정 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 전처리부는 색신호 구간 및 버스트 구간에 대응하여, 입력색신호의 변조 캐리어의 주파수와 동일한 주파수의 복조 캐리어들을 발생하는 수단; 색신호 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 수단; 상기 색신호 구간의 상기 승산 결과를 저역변환하는 수단; 버스트 구간의 상기 입력색신호에 그의 변조 주파수 캐리어와 동일한 주파수를 갖는 복조 캐리어를 승산하는 수단; 상기 버스트 구간의 상기 승산결과를 저역변환하는 수단; 및 버스트 게인값을 구하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 위상 검출수단은 상기 버스트 구간의 승산결과를 버스트 게인값의 절반으로 제산하는 제산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 저역변환하는 수단들은 저역통과 필터인 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 입력색신호는 NTSC 또는 PAL 신호인 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 버스트 게인값을 구하는 수단은 상기 저역변환된 신호를 그 결과신호의 래치신호와 가산하는 가산기; 및 그 가산된 결과를 버스트 구간신호에 따라서 래치하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호의 자동 위상 보정 장치.