KR100220847B1 - 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치 - Google Patents

디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지탈 비디오 카메라(DVC : Digital Video Camera )에 있어서, 데이타 크기에 차이가 발생되어 기록된 프레임의 오디오 데이타를 재생하기 위해 프레임마다 변동되는 주파수의 재생 클럭을 발생하는 재생 클럭 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명은 비디오 프레임 동기 신호에 동기된 18MHz의 클럭 신호를 2346 분주하여 기준 주파수 신호를 발생하고 프레임당 오디오 데이타의 크기에 따라 분주되는 채널 공간 주파수 신호에 따라 다른 주파수를 갖는 재생 클럭을 발생한다.
따라서 본 발명은 프레임당 오디오 데이타의 크기(AF-SIZE)로 재생 클럭을 분주하여 정확한 채널 공간 주파수를 구할 수 있으므로 구성이 간단하고, 하나의 콘드롤러로 오디오 샘플 주파수인 32KHz, 44.1KHz, 및 48KHz 모드 별로 재생 클럭을 변화시킬 수 있으므로 NTSC 및 PAL 모드를 모두 만족시킬 수 있고, 프레임마다 재생 클럭의 주파수를 변화시킬 수 있으므로 프레임당 데이타 크기가 다른 오디오 데이타를 재생할 수 있다.

Description

디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치(Audio Recovered Clock Generating Apparatus for Digital Video Camera)
본 발명은 디지탈 비디오 카메라(DVC : Digital Video Camera )에 있어서, 데이타 크기에 차이가 발생된 프레임의 오디오 데이타를 재생하기 위해 프레임마다 변동되는 주파수의 재생 클럭을 발생하는 재생 클럭 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디지탈 비디오 카메라용 오디오 프로세서에서 오디오 엔코딩 모드는 제품에 따라 오디오 샘플링 클럭 신호(Fs)의 주파수가 48KHz, 44.1KHz, 및 32KHz 모드인 2채널과 32KHz모드의 4채널의 4가지형으로 지원된다.
이때, 비디오와 오디오 신호의 타이밍을 위해서 입력되는 비디오 오디오 신호는 같은 프레임내에 기록하여야 한다. 이는 오디오 신호가 비디오 신호의 프레임에 의해 구분되고 정의됨을 의미한다. 오디오 프레임은 비디오 신호의 수직 블랭킹 기간 동안의 첫번째 등화 펄스로 부터 -50에서 0까지의 기간에 시작해야 한다.
한편, 프레임의 구조 측면에서 비고정 모드(Unlocked Mode)와 고정 모드(Locked Mode)로 구분되는데, 비고정 모드는 기본적으로 오디오 신호가 비디오 신호의 프레임 주파수와 동기하지 않고, 고정 모드는 오디오 신호가 비디오 신호의 수평 주파수에 동기된다.
여기서, 비고정 모드의 프레임당 샘플수는 도 1에 도시한 바와 같이 시스템 주파수에 의한 각 모드에 따라 최대값과 최소값 사이에서 변하며 그 평균은 정수가 되지 않는다. 그러나 실제로 프레임에 들어가는 샘플수는 정수이고 그 값은 시스템 데이타내의 오디오 채널의 AF 크기(AF SIZE)에 기록된다. 한편, 프레임당 샘플수는 48K 모드의 최대값을 넘지 않으면서 남은 공간은 더미 데이타로 채워진다.
도 1을 참조하여 각 모드에 따른 프레임당 최대 및 최소 샘플수를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 DVC DS 스펙에 제시된 프레임당 오디오 데이타의 크기 허용치를 나타낸다.
525/60 시스템에서 48KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1620이고 프레임당 최소 샘플수는 1580이며 평균 샘플수는 1601.6가 되고, 44.1KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1489이고 프레임당 최소 샘플수는 1452이며 평균 샘플수는 1471.47가 되고, 32KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1080이고 프레임당 최소 샘플수는 1053이며 평균 샘플수는 1067.73이 되고, 4채널 32KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1080이고 프레임당 최소 샘플수는 1053이며 평균 샘플수는 1067.73이 된다.
또한, 625/60 시스템에서 48KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1944이고 프레임당 최소 샘플수는 1896이며 평균 샘플수는 1920이 되고, 44.1KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1786이고 프레임당 최소 샘플수는 1742이며 평균 샘플수는 1764가 되고, 32KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1296이고 프레임당 최소 샘플수는 1264이며 평균 샘플수는 1280이 되고, 4채널 32KHz 모드인 경우 프레임당 최대 샘플수는 1296이고 프레임당 최소 샘플수는 1264이며 평균 샘플수는 1280이 된다.
따라서 DVC의 오디오 시스템에서는 프레임 단위로 기록된 오디오 데이타의 크기가 프레임마다 다를 수 있다. 즉, 오디오 데이타의 프레임당 최대 샘플수와 최소 샘플수가 다르므로 프레임당 데이타의 크기를 나타내는 AF 크기(AF-SIZE)에 차이가 발생할 수 있다. 이와 같이 프레임마다 데이타 크기가 다른 경우 오디오 데이타를 재생하기 위해서는 각 프레임마다 주파수를 변동시키면서 해당하는 재생 클럭을 발생하여야 한다.
따라서, 본 발명은 디지탈 비디오 카메라에 있어서, 각 오디오 프레임의 데이타 크기에 따라 다른 주파수를 갖는 재생 클럭을 발생하여 크기가 다른 오디오 프레임을 재생하기 위한 오디오 재생 클럭 발생 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 비고정 모드의 프레임당 샘플 수를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 의한 오디오 재생 클럭 발생 장치의 구성도
도 3은 도 2의 프레임당 데이타 크기의 평균값에 대한 재생 클럭을 나타낸
도면
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100,140 : 분주기 110 : 위상 비교기
120 : 저역 통과 필터 130 : 저압 제어 발진기
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치는 비디오 프레임 동기 신호와 동기되어 발생된 클럭 신호를 분주하여 기준 주파수 신호를 발생하는 제1 분주기; 상기 제1 분주기로 부터 출력되는 기준 주파수 신호의 위상을 비교하여 위상 오차를 출력하는 위상 비교기; 상기 위상 비교기로 부터 출력되는 위상 오차를 전압값으로 변환하여 오차 전압을 출력하는 저역 통과 필터(LPF : Low Pass Filter); 상기 저역 통과 필터로 부터 출력되는 오차 전압에 따라 재생 클럭 신호를 발생하는 전압 제어 발진기; 및 상기 전압 제어 발진기로 부터 출력되는 재생 클럭 신호를 현재 프레임의 데이타 크기(AF-SIZE)로 분주하여 채널 공간(Channel Space) 주파수 신호를 상기 위상 비교기로 출력하는 제2 분주기로 구성됨을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치는 도 2에 도시한 바와 같이 분주기(100, 140), 위상 비교기(110), 저역 통과 필터(120), 및 전압 제어 발진기(130)로 구성된다.
상기 분주기(100)는 비디오 프레임 동기 신호와 동기되어 발생된 클럭 신호를 분주하여 기준 주파수 신호(Fref)를 발생한다.
여기서, 상기 비디오 신호와 동기된 클럭 신호는 18MHz의 주파수로 이루어지며, 2346 으로 분주시키므로, 상기 기준 주파수 신호(Fref)는 18MHz의 클럭 신호를 2346 으로 분주한 신호가 된다.
상기 위상 비교기(110)는 상기 분주기(100)로 부터 출력되는 기준 주파수 신호(Fref)와 상기 분주기(140)로 부터 출력되는 채널 공간 주파수 신호(Fch)의 위상을 비교하여 위상 오차를 출력한다.
상기 저역 통과 필터(LPF : Low Pass Filter)(120)는 상기 위상 비교기(110)로 부터 출력되는 위상 오차를 전압값으로 변환하여 오차 전압을 출력한다.
상기 전압 제어 발진기(130)는 상기 저역 통과 필터(120)로 부터 출력되는 오차 전압에 따라 재생 클럭 신호(Fout)를 발생한다.
분주기(140)는 상기 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭 신호(Fout)를 현재 프레임의 데이타 크기(AF-SIZE)로 분주하여 채널 공간(Channel Space) 주파수 신호(Fch)를 상기 위상 비교기(110)로 출력한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치의 동작을 설명한다.
비디오와 동기되어 발생된 18MHz의 비디오 프레임 동기 신호는 분주기(100)에서 2346으로 분주되어 기준 주파수 신호(Fref)로 출력된다. 즉, 기준 주파수 신호(Fref)는 18MHz/2346 이 된다.
이와 같이 출력되는 기준 주파수 신호(Fref)는 위상 비교기(110)에 입력되어 분주기(140)로 부터 출력되는 채널 공간 주파수 신호(Fch)의 위상과 비교된다.
이때, 상기 채널 공간 주파수 신호(Fch)와 기준 주파수 신호(Fref)의 위상이 동일하면 다음 프레임의 오디오 신호에 대해서도 동일한 주파수 신호(Fout)가 출력되게 된다.
그러나 프레임당 오디오 데이타의 크기(AF-SIZE)는 도 1에 도시한 바와 같이 최대치와 최소치 사이에서 각 프레임마다 다르게 나타난다. 따라서 기준이 되는 채널 공간 주파수 신호(Fch)가 필요하게 된다.
최초의 프레임의 경우에는 기준이 되는 AF 크기(AF SIZE)가 없으므로 도 1에 도시한 바와 같이 상기 분주기(140)에서는 오디오 샘플 클럭(Fs)에 의한 256 Fs의 주파수를 갖는 클럭 신호(256Fs)를 AF 크기(AF-SIZE)의 평균치로 분주하여 채널 공간 주파수 신호(Fch)로 출력하게 되는데 이를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
오디오 샘플 클럭 신호(Fs)이 32.0KHz인 모드에서 전압 제어 발진기(130)로 부터 입력되는 기준 주파수 신호(VCO-3)는 32.0KHz x 256으로 8.1920MHz가 되므로 분주기(140)에서는 AF 크기(AF-SIZE)의 평균치인 1067.73으로 상기 8.1920MHz의 주파수 신호를 분주하여 8.1920MHz/1067.73 의 주파수를 갖는 채널 공간 주파수 신호(Fch)를 출력하게 된다. 이와 같이 출력된 8.1920MHz/1067.73 의 주파수를 갖는 채널 공간 주파수 신호(Fch)는 18MHz/2346 의 주파수를 갖는 기준 주파수 신호(Fref)와 위상 비교기(110)에서 위상이 비교된다.
또한, 오디오 샘플 클럭 신호(Fs)이 44.1KHz인 모드에서 전압 제어 발진기(130)로 부터 입력되는 기준 주파수 신호(VCO-2)는 44.1KHz x 256으로 11.2896MHz가 되므로 분주기(140)에서는 AF 크기(AF-SIZE)의 평균치인 1471.47로 상기 11.2896MHz의 주파수 신호를 분주하여 11.2896MHz/1471.47 의 주파수를 갖는 채널 공간 주파수 신호(Fch)를 출력하게 된다. 이와 같이 출력된 11.2896MHz/1471.47 의 주파수를 갖는 채널 공간 주파수 신호(Fch)는 18MHz/2346 의 주파수를 갖는 기준 주파수 신호(Fref)와 위상 비교기(110)에서 위상이 비교된다.
또한, 오디오 샘플 클럭 신호(Fs)이 48.0KHz인 모드에서 전압 제어 발진기(130)로 부터 입력되는 기준 주파수 신호(VCO-1)는 48.0KHz x 256으로 12.2880MHz가 되므로 분주기(140)에서는 AF 크기(AF-SIZE)의 평균치인 1601.6으로 상기 12.2880MHz의 주파수 신호를 분주하여 12.2880MHz/1601.6 의 주파수를 갖는 채널 공간 주파수 신호(Fch)를 출력하게 된다. 이와 같이 출력된 12.2880MHz/1601.6 의 주파수를 갖는 채널 공간 주파수 신호(Fch)는 18MHz/2346 의 주파수를 갖는 기준 주파수 신호(Fref)와 위상 비교기(110)에서 위상이 비교된다.
이와 같은 위상 비교에 의해 위상 비교기(110)로 부터 출력되는 위상 오차는 상기 저역 통과 필터(LPF : Low Pass Filter)(120)에 입력되어 전압값으로 변환되어 오차 전압으로 출력되고, 상기 전압 제어 발진기(130)는 상기 저역 통과 필터(120)로 부터 출력되는 오차 전압에 따라 재생 클럭 신호(Fout)를 발생하게 된다.
이와 같이 최초의 프레임의 오디오 재생 클럭을 발생한후에는 다음번 프레임의 오디오 재생 클럭을 발생하게 되는데, 두번째 프레임의 오디오 재생 클럭을 발생하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
이와 같이 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭 신호(Fout)는 각 모드에 의한 오디오 샘플 클럭에 256배를 한 값과 유사하게 출력된다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 오디오 샘플 클럭(Fs)이 48KHz인 경우 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭(Fout)의 주파수는 48 KHz x 256에 유사하게 되고, 오디오 샘플 클럭(Fs)이 44.1KHz인 경우 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭(Fout)의 주파수는 44.1 KHz x 256에 유사하게 되고, 오디오 샘플 클럭(Fs)이 32KHz인 경우 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭(Fout)의 주파수는 32 KHz x 256에 유사하게 된다.
이와 같이 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭(Fout)은 분주기(140)에 입력되어 오디오 신호와 함께 기록된 프레임당 오디오 데이타의 크기를 나타내는 AF 크기(AF-SIZE)로 분주되어 채널 공간 주파수 신호(Fch)로 출력된다.
이때, 채널 공간 주파수 신호(Fch)는 프레임 데이타 크기에 대한 전압 제어 발진기(130)의 재생 클럭(Fout)의 변화량을 나타내게 된다. 즉, 채널 공간 주파수 신호(Fch)는 프레임 데이타 크기가 '1' 변할때 발생되는 전압 제어 발진기(130)의 재생 클럭(Fout)의 주파수의 변화량이 된다. 따라서 채널 공간 주파수 신호(Fch)는 1601 x 12.288MHz(256Fs)로 7.672 KHz가 된다. 여기서, 오디오 샘플 클럭(Fs)이 44.1KHz 또는 32KHz인 경우에도 48KHz인 경우와 동일하게 채널 공간 주파수 신호(Fch)가 구해진다.
위상 비교기(110)에서는 이를 분주기(100)로 부터 출력되는 기준 주파수 신호(Fref)와 위상을 비교하여 재생 클럭으로 출력할 수 있도록 하게 된다. 이때 재생 클럭의 주파수는 매 프레임마다 프레임당 오디오 데이타의 크기에 따라 변환되게 된다.
이에 따라서 각 오디오 샘플 클럭(Fs)의 주파수에 따라 프레임당 오디오 데이타의 크기가 다르므로 재생 클럭의 최대 및 최소 주파수가 달리 나타나게 되는데, 이를 세부적으로 설명하면 다음과 같다.
오디오 샘플 클럭(Fs)이 48KHz인 경우(VCO-1) 프레임당 최대 샘플수가 1620이므로 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭의 최대치(Fout-max)는 1620 x 7.672KHz로 12.429MHz가 되고, 프레임당 최소 샘플수가 1580이므로 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭의 최소치(Fout-min)는 1580 x 7.672KHz로 12.122MHz가 된다.
또한, 오디오 샘플 클럭(Fs)이 44.1KHz인 경우(VCO-2) 프레임당 최대 샘플수가 1489이므로 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭의 최대치(Fout-max)는 1489 x 7.672KHz로 11.424MHz가 되고, 프레임당 최소 샘플수가 1452이므로 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭의 최소치(Fout-min)는 1452 x 7.672KHz로 11.140MHz가 된다.
또한, 오디오 샘플 클럭(Fs)이 32KHz인 경우(VCO-3) 프레임당 최대 샘플수가 1080이므로 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭의 최대치(Fout-max)는 1080 x 7.672KHz로 8.286MHz가 되고, 프레임당 최소 샘플수가 1053이므로 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭의 최소치(Fout-min)는 1053 x 7.672KHz로 8.079MHz가 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치는 비디오 프레임 동기 신호에 동기된 18MHz의 클럭 신호를 2346 분주하여 기준 주파수 신호를 발생하고 프레임당 오디오 데이타의 크기에 따라 분주되는 채널 공간 주파수 신호에 따라 다른 주파수를 갖는 재생 클럭을 발생하므로 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 프레임당 오디오 데이타의 크기(AF-SIZE)로 재생 클럭을 분주하여 정확한 채널 공간 주파수를 구할 수 있으므로 구성이 간단하다.
둘째, 하나의 콘드롤러로 오디오 샘플 주파수인 32KHz, 44.1KHz, 및 48KHz 모드 별로 재생 클럭을 변화시킬 수 있으므로 NTSC 및 PAL 모드를 모두 만족시킬 수 있다.
셋째, 프레임마다 재생 클럭의 주파수를 변화시킬 수 있으므로 프레임당 데이타 크기가 다른 오디오 데이타를 재생할 수 있다.

Claims (3)

  1. 비디오 프레임 동기 신호와 동기되어 발생된 클럭 신호를 분주하여 기준 주파수 신호(Fref)를 발생하는 제1 분주기(100);
    상기 제1 분주기(100)로 부터 출력되는 기준 주파수 신호(Fref)의 위상을 비교하여 위상 오차를 출력하는 위상 비교기(110);
    상기 위상 비교기(110)로 부터 출력되는 위상 오차를 전압값으로 변환하여 오차 전압을 출력하는 저역 통과 필터(LPF : Low Pass Filter)(120);
    상기 저역 통과 필터(120)로 부터 출력되는 오차 전압에 따라 재생 클럭 신호(Fout)를 발생하는 전압 제어 발진기(130); 및
    상기 전압 제어 발진기(130)로 부터 출력되는 재생 클럭 신호(Fout)를 현재 프레임의 데이타 크기(AF-SIZE)로 분주하여 채널 공간(Channel Space) 주파수 신호(Fch)를 상기 위상 비교기(110)로 출력하는 제2 분주기(140)로 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 신호와 동기된 클럭 신호는 18MHz의 주파수로 이루어짐을 특징으로 하는 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 분주기(100)는 비디오 프레임 동기 신호와 동기되어 발생된 18MHz의 클럭 신호를 2346 으로 분주하여 기준 주파수 신호(Fref)를 발생함을 특징으로 하는 디지탈 비디오 카메라의 오디오 재생 클럭 발생 장치.
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