KR0174090B1 - 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라 - Google Patents

오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라에 관한 것이다. 본 발명의 비데오카메라는 오토니이와 감마보정을 위한 데이타를 록업테이블로 구성하고, 입력되는 영상신호를 어드레스로 이용하여 입력되는 영상신호의 니이보정 및 감마보정을 동시에 수행하며, 오토니이 처리시 니이곡선의 기울기를 변화시킬 수 있도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 니이보정 및 감마보정을 수행하는 회로를 하나로 통합시켜 규모를 간소화시킬 수 있으며, 보정의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라
제1도는 일반적인 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라를 나타낸 구성도.
제2도는 제1도에서 오토니이회로를 나타낸 상세회로도.
제3(a) 및 (b)도는 입력영상데이타에 대응하는 니이보정 및 감마보정된 데이타를 얻기 위한 특성곡선.
제4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라를 나타낸 구성도.
제5도는 제4도에서 메모리의 구조를 설명하기 위한 도면.
제6도는 본 발명에 의한 입력영상데이타에 대응하는 니이보정 및 감마보정된 데이타를 얻기 위한 특성곡선.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41,45 : A/D변환기 43 : 적분기
47 : 메모리
본 발명은 오토니이(Auto Knee)회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라에 관한 것으로서, 특히 오토니이회로 및 감마보정회로를 하나의 회로로 통합하여 니이보정 및 감마특성의 보정을 한 회로에서 간단하게 모두 수행할 수 있도록 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라에 관한 것이다.
일반적으로 비데오카메라(Video Camera)에서 피사체를 촬상시 렌즈를 통해서 입사된 빛은 광전변환소자(Charge Coupled Devices; CCD)에 의해 전기적인 신호로 변환된다. 이 변환된 신호는 넓은 다이내믹레인지(Dynamic Range)를 갖고 있으므로 그 신호를 전부 전송하여 처리하는 것은 실질적으로 곤란하다. 다이내믹레인지는 전기신호를 취급하는 기기에 있어서 신호를 일그러짐없이 처리할 수 있는 동작범위를 말한다. 이 범위는 잡음등의 영향을 받으므로 너무 넓게 잡을 수 없으며, 50∼70dB정도이다. 그래서, 주로 사용하는 신호영역외에 과대하게 들어온 빛에 의해 형성된 신호를 일정레벨 이하로 압축하는 기능이 필요하게 되었다. 이러한 기능은 바로 오토니이(Auto Knee)회로에서 수행된다.
감마보정은, 카메라로 입력되는 광학신호와 수상기에 의해 출력되는 광학신호간에 선형적인 관계를 유지해 주기 위한 기능이다.
NTSC방식에 따른 영상신호처리의 경우, 수상기의 감마(γ)특성이 2.2이므로, 비데오카메라는 입력되는 광학신호에 의한 감마특성이 0.45가 되도록 광학신호로부터 얻어지는 전기적 영상신호의 감마특성을 보정한다. 보정결과 종합적인 감마특성은 1이 되어 카메라로 입력되는 광학신호와 수상기에 의해 출력되는 광학신호간에는 선형적인 관계가 유지된다.
이와 같은 영상신호에 대한 니이보정 및 감마보정을 수행하는 회로를 제1도 내지 제3도를 참조하여 설명한다.
제1도는 종래의 기술에 따른 니이보정 및 감마보정회로를 보여준다. 입력단(IN)을 통해 외부로부터 공급되는 전기적 영상신호는 오토니이회로(11) 및 감마보정회로(15)를 통해서 그 특성이 보정된다. 공지된 바와 같이, 니이특성은 제3(a)도에 나타낸 바와 같이 소정의 입력레벨(니이포인트레벨)까지는 직선적이며, 니이포인트 K를 초월하는 입력신호에 대해서는 출력신호가 소정의 비율로서 압축되어 직선 KS로 되도록 출력레벨의 변화를 거치게 된다. 즉, 입력레벨이 100IRE 이상인 영상신호에 대해서는 출력레벨을 95∼110IRE 이내로 압축하여 출력한다. 이 니이특성을 보정하는 구성을 제2도에 도시하였다.
제2도에 있어서, 니이회로(11)는 초기조정시, 입력단(IN)을 통해 영상신호를 입력받는다. 이 영상신호의 저항을 통해 npn형의 제1트랜지스터(TR1)의 베이스로 공급된다. 여기서, 제1트랜지스터(TR1)는 입력되는 영상신호를 출력하는 버퍼역할을 수행한다. 제1트랜지스터(TR1)는 입력된 영상신호를 에미터에 베이스가 공통으로 연결된 제4트랜지스터(TR4) 및 제5트랜지스터(TR5)로 공급한다. 여기서, 제5트랜지스터(TR5)는 입력되는 영상신호를 출력하는 버퍼역할을 수행한다. 제5트랜지스터(TR5)는 입력된 영상신호를 에미터에 베이스가 연결된 pnp형의 제6트랜지스터(TR6)로 공급한다. 제6트랜지스터(TR6)는 pnp형의 제7트랜지스터(TR7)의 콜렉터 및 에미터를 공통으로 접속하며, 제7트랜지스터(TR7)의 베이스에 가변전압원인 가변저항(VR3)이 접속된다. 제6트랜지스터(TR6)와 제7트랜지스터(TR7)는 입력레벨이 가변저항(VR3)에 의해 정해지는 레벨 이상인 영상신호만을 출력한다. 이 영상신호는 적분기(13)로 입력된다. 적분기(13)는 연산증폭기(OP-AMP)와 그 연산증폭기(OP-AMP)의 피드백소자로 저항 및 콘덴서를 사용하여 구성된다. 적분기(13)는 입력되는 영상신호를 적분하여 위상을 반전시킨 후 저항과 콘덴서에 의해 결정되는 상수를 곱하여 그 출력을 얻는다. 적분기(13)에서 적분한 영상신호의 레벨은 제3트랜지스터(TR3)의 베이스로 공급된다. 제3트랜지스터(TR3)는 이 적분한 영상신호의 레벨이 100IRE 이하이면 베이스와 에미터 간의 전압에 의해 다이오드(D1)를 오프시킨다. 그래서, 제1트랜지스터(TR1)의 에미터에 저항(R2H)을 통해 베이스가 연결된 제4트랜지스터(TR4)는 다이오드(D1)가 오프됨에 따라 입력된 영상신호가 그대로 에미터에 걸려 제3(a)도의 니이포인트 K까지의 직선을 형성한다. 하지만, 제3트랜지스터(TR3)는 이 적분한 영상신호의 레벨이 100IRE 이상이면 다이오드(D1)를 온시킨다. 그래서, 제4트랜지스터(TR4)는 입력된 영상신호가 저항(R1,R2) 및 가변저항(VR2)에 의해 분압되어 제3(a)도의 직선 KS을 형성한다. 제4트랜지스터(TR4)의 에미터를 통해 출력되는 니이보정된 영상신호는 감마보정회로(15)로 공급된다.
다시, 제1도에서 감마보정회로(15)는 니이보정된 영상신호를 입력받아 기정의된 감마특성에 따라 감마를 보정한다. 이 감마특성은 제3(b)도에 도시한 바와 같이, 곡선 S1은 수상관에 의한 감마특성을 보여주며, 곡선 S2는 위의 감마보정회로에 의해 변형된 신호가 이상적인(ideal) 전자총들에 의하여 전기-광 변환되는 경우의 감마특성을 보여준다. 그리고, 곡선 S3은 감마보정회로에 의해 보정된 적색 및 청색의 영상신호를 실제 전자총들에 인가할 때의 감마특성을 보여준다.
하지만, 이와 같은 아날로그방식의 니이보정회로는 트랜지스터나 저항, 콘덴서 등의 수동소자로 구성되어 있다. 그래서, 부품특성편차로 인해 가변저항을 여러개 사용하여 조정해야 하므로 생산시 조정시간이 많이 걸리고, 회로규모가 커지며 불량률도 높아진다. 또한, 온도변화에 따라 특성편차가 심하여 신뢰성이 떨어진다. 아날로그방식의 감마보정은 감마특성을 곡선으로 구성할 수가 없어 일정구간으로 나누어 직선으로 근사화하여 구성하므로 오차가 발생된다.
그래서, 상술의 문제점들을 해소하면서도 현 디지탈추세에 동조할 수 있는 디지탈방식의 니이보정회로 및 감마보정회로를 갖는 디지탈비데오카메라가 제안되었다. 제안된 디지탈방식의 니이보정회로는 디지탈신호처리부(DSP)를 통해 과대광량신호를 압축처리하는 과정을 실행시키고, 감마보정회로는 입력에 대한 감마특성을 메모리를 이용한 록업테이블(Look-up Table)로 실행시켰다.
하지만, 이 또한 오토니이보정시 직선의 기울기가 고정되게 되며, 각기 다른 회로상에서 그 기능을 수행하므로 하드웨어적으로 그 규모가 커지고 그에 따른 비용도 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 양자의 문제점을 모두 해소할 수 있도록 오토니이와 감마보정데이타를 모두 메모리상에 록업테이블로 구성하여 니이보정 및 감마보정을 한 회로에서 간단하게 모두 수행할 수 있는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라는 영상기기에서 촬상시 얻어지는 영상신호의 니이특성 및 감마특성을 보정하기 위한 회로에 있어서, 영상신호를 일정비트단위의 디지탈데이타로 변환하기 위해 제1A/D변환기와, 상기 제1A/D변환기에 병렬로 연결되며, 영상신호의 일정레벨 이상을 적분하기 위한 적분기와, 상기 적분기로부터 인가되는 적분치를 일정비트단위의 디지탈데이타로 변환하기 위한 제2A/D변환기, 및 니이곡선 및 감마특성곡선에 대한 록업테이블을 저장하고, 입력되는 감마계수선택신호와 상기 제1A/D변환기 및 제2A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타를 조합하여 어드레스신호로 인식하며, 그 어드레스신호에 저장된 록업테이블정보를 보정된 데이타로 출력하기 위한 메모리를 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
제4도는 본 발명에 따른 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 비데오카메라는 입력되는 영상신호를 디지탈데이타로 변환하기 위한 제1A/D변환기(41)와, 제1A/D변환기(41)와 병렬로 연결되며 입력되는 영상신호를 적분하기 위한 적분기(43)를 구비하고 있다. 적분기(43)의 출력단에는 적분양을 디지탈데이타로 변환하기 위한 제2A/D변환기(45)가 연결된다. 제1A/D변환기(41)와 제2A/D변환기(45) 사이에는 니이보정 및 감마보정을 위한 다수개의 특성곡선을 룩업테이블로 저장하고 있는 메모리(47)가 연결되도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라에 대한 동작을 제5도 및 제6도를 참조하여 좀더 구체적으로 설명한다.
먼저, 입력단(IN)을 통해 입력되는 영상신호는 제1A/D변환기(41) 및 적분기(43)로 공급된다. 제1A/D변환기(41)는 입력되는 영상신호를 n비트단위의 디지탈데이타로 변환하여 메모리(47)의 어드레스로 출력한다. 적분기(43)는 입력되는 영상신호의 일정레벨 이상을 적분하여 그 적분치를 제2A/D변환기(45)로 공급한다. 제2A/D변환기(45)는 입력되는 적분치를 m비트단위의 디지탈데이타로 변환하여 메모리(47)의 어드레스로 출력한다. 여기서, 메모리(47)는 EPROM으로 사용한다. 메모리(47)는 외부로 부터 입력되는 감마(γ)계수선택신호를 최상위 어드레스로 할당받는다. 제5도에 도시한 바와 같이, 메모리(47)는 감마계수(γ1,γ2)에 따라 복수개의 영역으로 구분되어 구성되며, 입력되는 감마계수선택신호에 의해 유효한 영역이 결정된다. 이 감마계수는 제6도에 도시한 바와 같이 입력레벨이 HMAX 이하인 구간에서 출력레벨 VMAX까지의 감마특성곡선을 제어한다. 메모리(47)는 제2A/D변환기(45)로부터 인가되는 m비트단위의 디지탈데이타를 최상위 어드레스 다음 어드레스로 할당받는다. 이 디지탈데이타는 제6도에 도시한 바와 같이 기울기가 각기 다른 오토니이특성곡선 A, B, C중 하나를 선택하도록 한다. 즉, 니이(Knee)라는 것은 영상신호중 매우 밝은 부분을 충실히 표현하기 위해 밝은 부분만을 압축하는 기능이고, 오토니이(Auto Knee)는 이때 밝은 부분의 레벨에 따라 니이곡선을 변화시켜 보다 충실하게 표현하기 위한 것이다. 예를 들면, 입력레벨이 a점에서 b점으로 줄어들었을 경우 니이곡선 A를 그대로 유지하면 입력레벨 b에 대한 영상신호는 c구간에 표시되므로 충실하게 표현되지 않지만 니이곡선 B로 바꾸면 입력레벨 b에 대한 영상신호는 d구간에 표시되어 니이곡선 A보다 충실하게 표현되는 것이 가능하다. 메모리(47)는 제1A/D변환기(41)로부터 인가되는 n비트단위의 디지탈데이타를 그 다음 하위어드레스로 할당받는다. 이 디지탈데이타는 선택된 니이곡선에 해당하는 영상신호의 입력레벨을 나타낸다. 즉, 제5도에서 감마계수(γ1,γ2)에 대한 복수개의 메모리영역은 제2A/D변환기(45)로부터 인가되는 m비트단위의 디지탈데이타에 대해 0∼2m-1개를 이루며, 0∼2m-1개는 각각 제1A/D변환기(41)로부터 인가되는 n비트단위의 디지탈데이타에 대해 0∼2n-1개를 이루게 된다. 좀더 구체적으로 설명하면, 제1A/D변환기(41)의 비트수를 BNVH라 하고, 메모리(47)의 어드레스수를 MNVM이라 하면, 오토니이에 사용되는 어드레스수(Knee) 및 제1A/D변환기(41)에서 출력되는 데이타의 최대값(BMAX)은 다음의 식 1로 구해진다.
만약, 입력되는 영상신호의 n×100% 레벨까지를 니이보정한다면 니이포인트에 해당하는 입력레벨(HMAX)은이 된다. 이 니이포인트의 입력레벨(HMAX) 이상의 영상신호를 95%∼110%로 압축하여 표현한다면 니이포인트의 출력레벨(VMAX)은이 된다. 또한, 니이포인트의 입력레벨(HMAX)에서 제1A/D변환기(41)에서 출력되는 데이타의 최대값(BMAX)까지의 구간을 2Knee개의 구간으로 나눈 후 이의 1구간을 i라고 가정하자. 이때 입력이 HMAX 이하이면 감마특성곡선 부분이므로 출력은 다음의 함수식 2를 만족하게 된다.
여기서, 변수를 정의하면 Y는 감마보정된 영상신호의 출력레벨, X는 보정전의 영상신호의 입력레벨, HMAX는 니이포인트지점에 해당하는 영상신호의 입력레벨, γ는 감마계수, VMAX는 니이포인트지점에 해당하는 영상신호의 출력레벨이다.
한편, 입력되는 영상신호의 입력레벨이 니이포인트지점에 해당하는 영상신호의 입력레벨(HMAX) 이상이면 니이포인트지점(HMAX, VMAX)과 니이구간의 한 지점(HMAX+×i, BMAX)을 지나는 니이곡선부분이므로 출력은 다음의 함수식 3를 만족하게 된다.
이처럼, 메모리(47)는 감마계수(γ1,γ2)선택신호와 제2A/D변환기(45) 및 제1A/D변환기(41)로부터 인가되는 디지탈데이타를 어드레스신호로 할당받는다. 메모리(47)는 할당된 어드레스에 저장된 디지탈데이타를 니이보정 및 감마보정된 데이타로 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라에 관한 것으로 메모리에 니이보정 및 감마특성곡선을 룩업테이블로 저장하고, 입력되는 영상신호를 그 메모리의 어드레스로 이용하므로써 복잡한 오토니이회로와 감마보정회로를 하나의 회로로 통합하여 그 기능을 수행할 수 있도록 하므로써 부품수의 감소, 불량률의 감소, 규모의 간소화를 얻을 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 종래의 아날로그방식에서 근사화한 감마보정을 근사화시킬 필요가 없으며, 디지탈신호처리부(DSP)를 사용시 니이곡선의 기울기가 고정되는 단점을 해소하여 좀더 정확한 니이보정 및 감마보정을 수행할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (8)

  1. 영상기기에서 촬상시 얻어지는 영상신호의 니이특성 및 감마특성을 보정하기 위한 회로에 있어서, 영상신호를 일정비트단위의 디지탈데이타로 변환하기 위한 제1A/D변환기; 상기 제1A/D변환기에 병렬로 연결되며, 영상신호의 일정레벨 이상을 적분하기 위한 적분기; 상기 적분기로부터 인가되는 적분치를 일정비트단위의 디지탈데이타로 변환하기 위한 제2A/D변환기; 및 니이곡선 및 감마특성곡선에 대한 룩업테이블을 저장하고, 입력되는 감마계수선택신호와 상기 제1A/D변환기 및 제2A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타를 조합하여 어드레스신호로 인식하며, 그 어드레스신호에 저장된 룩업테이블정보를 보정된 데이타로 출력하기 위한 메모리를 포함하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메모리의 어드레스는 감마계수선택신호가 최상위비트로 할당되고, 제2A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타와 제1A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타가 순서적으로 그 다음 비트로 할당되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
  3. 제2항에 있어서, 상기 메모리는 감마계수에 따라 복수개의 영역으로 구분되어 구성되며, 입력되는 감마계수선택신호에 의해 유효한 영역이 결정되는 것을 특징으로 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
  4. 제3항에 있어서, 상기 감마계수선택신호는 감마보정된 데이타를 얻기 위한 특성곡선을 결정하는 것을 특징으로 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
  5. 제4항에 있어서, 상기 메모리는 상기 제2A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타에 의해 니이보정된 데이타를 얻기 위한 특성곡선을 결정하는 것을 특징으로 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
  6. 제5항에 있어서, 상기 메모리는 결정된 감마특성곡선 및 니이특성곡선으로부터 상기 제1A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타에 대응하는 데이타를 얻어 출력하는 것을 특징으로 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
  7. 제6항에 있어서, 상기 메모리는 상기 제1A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타가 니이포인트지점에 해당하는 영상신호의 입력레벨(HMAX) 이하이면 감마보정된 데이타를 얻기 위해 다음의 함수식을 만족하는 룩업테이블을 저장하는 것을 특징으로 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
    여기서, Y는 감마보정된 영상신호의 출력레벨, X는 보정전의 영상신호의 입력레벨, HMAX는 니이포인트지점에 해당하는 영상신호의 입력레벨, γ는 감마계수, VMAX는 니이포인트지점에 해당하는 영상신호의 출력레벨이다.
  8. 제6항에 있어서, 상기 메모리는 상기 제1A/D변환기로부터 인가되는 디지탈데이타가 니이포인트지점에 해당하는 영상신호의 입력레벨(HMAX) 이상이면 니이보정된 데이타를 얻기 위해 다음의 함수식을 만족하는 룩업테이블을 저장하는 것을 특징으로 하는 오토니이회로 및 감마보정회로를 갖는 비데오카메라.
    여기서는, 니이구간(HMAX∼BMAX)을 2Knee개(Knee는 오토니이에 사용되는 메모리의 어드레스수를 말함)로 등분한 경우의 한 구간을 i로 하면, 니이포인트지점(HMAX, VMAX)과 니이구간의 한 지점(HMAX+×i, BMAX)을 지나는 니이곡선이다.
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