KR100238813B1 - 방송용 카메라의 감마 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방송용 카메라의 감마(Gamma) 제어회로에 관한 것으로서, 특히 입력되는 영상신호의 화이트와 블랙신호를 각각 원하는 레벨로 클리핑시켜 주는 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)와; 상기 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)들에 의해 각각 소정레벨로 클리핑된 화이트 및 블랙신호에 화이트 기준신호와 블랙 기준신호를 각각 곱하여 화이트 및 블랙 감마신호를 만든한 후 이 화이트 및 블랙 감마신호의 게인을 조절하여 주는 두개의 곱셈부(3)(4)와; 상기 곱셈부(3)(4)에서 각각 출력되는 화이트 및 블랙 감마신호를 혼합시켜 주는 믹서(5)와; 상기 믹서(5)를 통해 혼합되어 출력되는 감마신호에 원래의 영상신호를 가산시켜 주는 덧셈부(6)로 구성하여 원하는 감마 전압 레벨과 감마값을 자유로이 조절할 수 있고, 또 기존 방식과의 완벽한 호환성을 가질 수 있으며, 경제적으로 매우 유리할 뿐만 아니라, 다른 모듈에서 사용되는 감마 제어 방식을 모두 대체할 수 있는 것이다.

Description

방송용 카메라의 감마 제어회로

본 발명은 방송용 카메라의 감마(Gamma) 제어회로에 관한 것으로, 더욱 상세히는 기존의 감마 제어방식의 복잡성을 피하면서도 모든 기능은 기존과 같이 수행할 수 있음은 물론 보다 자유로운 제어가 가능하고, 또 회로 소자의 구성을 현격히 단순화시켜 실제 구현에 있어서 소자의 수량을 현저히 감소시킬 수 있도록 하여 간결성과 경제성을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.

방송용 카메라의 주요 기능 중의 하나인 감마(Gamma) 제어는 HDTV 카메라의 경우 한 모듈에서 수행하게 되는데, 이와같은 감마 제어에 관한 설명을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 일반적인 수상기의 전달특성을 보이고 있는 것으로서 입력전압에 관한 출력 영상의 광도를 나타낸 것인데, 그림에서 알 수 있듯이 일반적인 수상기의 전달 특성 자체가 실선과 같이 비선형적이므로 선형적인 입력 전압에 대해 왜곡된 출력을 얻게 된다.

이를 보상하기 위해서 카메라에서 미리 신호에 관한 왜곡을 주어 도 1의 굵선과 같이 같이 선형적인 전달특성을 얻고자 하는 것이 감마제어이다.

이를 위해 카메라에서 미리 수행해야 할 신호처리는 도 1의 가는점선과 같은데, 이를 위해 기존의 카메라에서 채택한 방법을 도 2의 (a)(b)를 통해 설명하기로 한다.

먼저, 도 2의 (a)는 기존 카메라에서 채택한 방식의 감마 제어회로 중 왜곡 기준 신호를 만들어 내는 부분으로, 이에 도시된 바와 같이 다이오드(D1, D2, D3, D4)와 전압원(Vs1, Vs2, Vs3, Vs4) 및 저항(R0, R1, R2, R3, R4)로 이루어져 있다.

여기서 전압원인 Vs1, Vs2, Vs3, Vs4는 차례대로 그 전압레벨이 큰 상태이다.

만약, 입력신호가 서서히 커진다고 가정하였을 때 그 크기가 Vs1과 D1을 도통시킬 정도의 입력 신호에 대해서 다이오드(D1)가 턴온되므로 입력 신호원에서 보이는 저항(R0)과 다이오드(D1)에 대해 직렬 연결된 저항(R1)의 병렬 연결상태가 된다.

이런 과정을 계속 거쳐 입력 신호원의 레벨에 대해 다이오드 D2, D3, D4가 차례대로 턴온되고 이에 따라 출력 신호는 입력신호의 레벨에 따라 다른 이득을 가지고 전달된다.

도 2의 (b)는 이와같이 입력 신호원의 레벨에 따라 다이오드 D1, D2, D3, D4들이 순차적으로 턴온되엇을시의 출력전압을 나타낸 그래프로써, 입력 전압원에 따라 달라지는 출력 전압을 보이고 있다.

기존의 감마 제어방식에서는 도 2의 (a)와 같은 회로를 통해 기준 왜곡 신호를 만들어 내고 이를 필요에 따라 여러 가지 신호 처리를 통해 원하는 신호를 얻어낸다.

한편, 도 3은 기존 모듈의 블록도를 나타낸 것으로, 이 도면에서 보이듯 종래의 방송용 카메라에 있어서 감마 제어회로는 대단히 복잡한 블록들로 이루어져 있으므로, 제품의 생산원가 자체가 상승하게 됨은 물론, 고장율이 높아 제품의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 기설정된 값에 의한 조절만이 허용되어 있으므로 그 조정이 용이하지 않은 문제점도 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 첫번째 목적은, 간단한 회로구성을 통해 원하는 감마 전압 레벨과 감마값을 자유로이 조절할 수 있음은 물론 가변저항을 간단히 조절하여 적용 전압 레벨과 감마값을 자유롭게 조절할 수 있는 방송용 카메라의 감마(Gamma) 제어회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 두번째 목적은, 기존 방식에서 사용한 제어 신호를 사용하여 새로운 방식의 제어에 적용할 수 있도록 하여 다른 시스템의 변화 없이 그대로 대체하여 사용할 수 있는 즉, 기존 방식과 완벽한 호환성을 가질 수 있는 방송용 카메라의 감마(Gamma) 제어회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 세번째 목적은 사용되는 회로 구성에 있어서 기존의 제품에 사용되었던 곱셈기 이외에 다른 부분들을 모두 삭제하여 제품의 생산원가를 줄일 수 있음은 물론 고장율을 줄여 제품의 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 방송용 카메라의 감마(Gamma) 제어회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 네번째 목적은, 다른 모듈에서 사용되는 감마 제어방식을 모두 대체할 수 있는 방송용 카메라의 감마(Gamma) 제어회로를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 입력되는 영상신호의 화이트와 블랙신호를 각각 원하는 레벨로 클리핑시켜 주는 화이트 및 블랙 클리핑부와; 상기 화이트 및 블랙 클리핑부들에 의해 각각 소정레벨로 클리핑된 화이트 및 블랙신호에 화이트 기준신호와 블랙 기준신호를 각각 곱하여 화이트 및 블랙 감마신호를 만든한 후 이 화이트 및 블랙 감마신호의 게인을 조절하여 주는 두개의 곱셈부와; 상기 곱셈부에서 각각 출력되는 화이트 및 블랙 감마신호를 혼합시켜 주는 믹서와; 상기 믹서를 통해 출력되는 감마신호에 원래의 영상신호를 가산시켜 주는 덧셈부로 구성하므로써 달성할 수 있다.

따라서, 간단한 회로로써 원하는 감마 전압 레벨과 감마값을 자유로이 조절할 수 있고, 또 기존 방식과의 완벽한 호환성을 가질 수 있으며, 경제적으로 매우 유리할 뿐만 아니라, 다른 모듈에서 사용되는 감마 제어 방식을 모두 대체할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 일반적인 모니터의 전달 특성도.

도 2의 (a)(b)는 기존의 감마 제어방식의 개념도

도 3 은 기존의 감마 제어방식의 블럭도

도 4 는 본 발명 감마 제어방식의 착안도

도 5 는 본 발명 감마 제어방식에 필요한 2차 함수신호 처리의 개념도

도 6 은 본 발명 감마 제어방식의 신호 처리 순서도

도 7 은 본 발명의 상세 회로도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,2 : 화이트 및 블랙 클리핑부 3,4 : 곱셈부

5 : 믹서 6 : 덧셈부

도 4 는 본 발명 감마 제어방식의 착안도를 나타낸 것이고, 도 5 는 본 발명 감마 제어방식에 필요한 2차 함수신호 처리의 개념도를 나타낸 것이며, 도 6 은 본 발명 감마 제어방식의 신호 처리 순서도를 나타낸 것이고, 도 7 은 본 발명의 상세 회로도를 나타낸 것이다.

이에 따르면, 수개의 저항(R1-R5)(R6-R9)과 트랜지스터(Q1-Q4)(Q5-Q8) 및 레벨 조절용 가변저항(VR1)(VR2)으로 각각 구성되어 입력되는 영상신호의 화이트와 블랙신호를 각각 원하는 레벨로 클리핑시켜 주는 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)와; 각각 두개의 곱셈부(31,32)(41,42)가 직렬 연결된 구성을 갖고 상기 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)들에 의해 각각 소정레벨로 클리핑된 화이트 및 블랙신호에 화이트 기준신호와 블랙 기준신호를 각각 곱하여 화이트 및 블랙 감마신호를 만든한 후 이 화이트 및 블랙 감마신호의 게인을 조절하여 주는 두개의 곱셈부(3)(4)와; 수개의 저항(R10-R15)과 트랜지스터(Q9-Q12)로 구성되어 상기 곱셈부(3)(4)에서 각각 출력되는 화이트 및 블랙 감마신호를 혼합시켜 주는 믹서(5)와; 수개의 저항(R20-R26)과 트랜지스터(Q13,Q14), 전계효과 트랜지스터(Q15), 콘덴서(C1) 및 비교기(61)로 구성되어 상기 믹서(5)를 통해 혼합되어 출력되는 감마신호에 원래의 영상신호를 가산시켜 주는 덧셈부(6)로 구성된 것을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4는 본 발명에 의한 감마 제어방식의 개념도를 나타낸 것으로, 입력신호에 있어서 왜곡된 신호가 더해진 파형을 다시 두 개의 신호로 생각할 수 있다.

즉, 선형적인 입력 신호와 2차 함수의 꼭지점 부분에 해당하는 신호의 합으로서 감마 제어된 신호를 얻을 수 있는데, 여기서 문제는 2차 함수의 꼭지점 근방의 파형을 얻는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 도 5와 같은 개념을 채택한 것으로, 입력 신호가 2.8V의 페데스탈 레벨을 가지고 선형적인 직선 파형을 갖는 것이라고 가정하였을 때 이 신호에 대해 직류 전압 레벨을 한 신호에 대해서는 페데스탈 레벨을 "0"(Zero)로 바꾸고 또 하나의 신호에 대해서는 탑(top)레벨에 해당하는 신호를 "0"레벨로 바꾸어 두 신호를 곱하면 최종적으로 2차함수의 꼭지점 부분에 해당하는 신호를 얻을 수 있다.

이런 방식을 사용한 감마 제어회로의 신호 처리 순서는 도 6과 같다.

즉, 입력 신호를 우선 적용하려는 레벨에 맞추어 클리핑(clipping) 회로로 신호를 변화시키고 원래의 입력 신호와 곱한 후 곡률을 조정한 다음 원 입력 신호에 더함으로써 원하는 신호를 얻어낸다.

필요에 따라서 2.2차 함수를 모사하기 위해 화이트(white)와 블랙(black) 감마제어를 병용할 수 있는데, 이와 같은 개념의 감마 제어를 구현하는 회로는 도 7과 같다.

즉, 수개의 저항(R1-R5)(R6-R9)과 트랜지스터(Q1-Q4)(Q5-Q8) 및 레벨 조절용 가변저항(VR1)(VR2)으로 각각 구성된 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)에서는 입력되는 영상신호의 화이트와 블랙신호를 각각 원하는 레벨로 클리핑시켜 화이트 및 블랙 감마의 제어신호를 만들어게 되는데, 이때 입력 영상신호의 클리핑 구간 및 레벨은 가변저항(VR1)(VR2)으로 조절하게 된다.

또한, 각각 두개의 곱셈부(31,32)(41,42)가 직렬 연결된 구성으로 이루어진 두개의 곱셈부(3)(4)에서는 상기 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)에 의해 각각 소정레벨로 클리핑된 두개의 화이트 및 블랙신호(즉, 하개는 VinA-, VinA+, 다른 한개는 VinB-, Vin)를 각각 첫단의 곱셈부(31)(41)들을 통해 곱하여 각각 화이트 및 블랙 감마신호를 만든 다음, 두번째 단의 곱셈부(32)(42)를 통하여 화이트 및 블랙 감마신호의 게인(즉, 크기)을 조절하게 된다.

즉, 상기 곱셈부(3)(4)의 첫단 곱셈부(31)(41)에서는 입력신호와 클리핑된 신호를 곱하여 차 함수의 꼭지점 부분에 해당하는 신호를 얻고, 뒷단의 곱셈부(32)(42)에서는 이와같이 만들어진 화이트 및 블랙 감마신호의 꼭지점 부분에 대한 곡률을 조정하게 된다.

이때, 상기 곱셈부(31,32)(41,42)들은 일반적으로 차동 입력신호를 받아들이므로 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)에 의해 지정된 입력 레벨을 맞추어 신호를 받을 수 있다.

또, 수개의 저항(R10-R15)과 트랜지스터(Q9-Q12)로 구성된 믹서(5)에서는 상기 곱셈부(3)(4)에서 각각 출력되는 화이트 및 블랙 감마신호를 혼합시켜 주게 된다.

또한, 수개의 저항(R20-R26)과 트랜지스터(Q13,Q14), 전계효과 트랜지스터(Q15) 콘덴서(C1) 및 비교기(61)로 구성된 덧셈부(6)에서는 상기 믹서(5)를 통해 혼합되어 출력되는 감마신호에 원래의 영상신호를 가산시켜 주게 되는데, 이때 덧셈부(6)로 입력되는 Clamp 신호는 외부에서 주어지는 신호로써 페데스탈 기준신호(PED_REF)에 맞게 레벨을 유지시킨다.

이는 영상신호가 실제 보이지 않는 부분에서 직류레벨울 잡아주기 위한 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 첫째 원하는 감마전압 레벨과 검마을 자유로이 조절할 수 있고, 또 회로 구성이 매우 간단하다는 것이다. 즉, 기존의 방식에 있어서는 기설정된 값에 의한 조절만이 허용되어 있으므로 그 조정이 용이하지 않았지만 본 방식에 의하면 간단히 가변저항의 조절에 의해 적용 전압 레벨과 감마값을 자유로이 조절할 수 있다.

둘째로, 기존 방식과의 완벽한 호환성을 들 수 있는데, 기존의 방식에서 사용한 제어신호를 사용하여 새로운 방식의 감마 제어에 적용할 수 있음에 따라 다른 시스템의 변화 없이 그대로 대체하여 사용할 수 있다.

셋째로, 경제적으로 매우 유리하고 고장율도 줄일 수 있게 되는데, 이는 사용되는 회로 구성에 있어서 기존의 제품에서 사용되었던 곱셈기 이외에 다른 부분들을 모두 삭제 개선하였으므로 많은 부품의 제거가 이루어졌다.

넷째로, 다른 모듈에서 사용되는 감마 제어방식을 모두 대체할 수 있는데, 이는 카메라에 있어서 감마 제어는 대단히 중요한 부분으로 여러번에 걸쳐서 수정을 하는데 본 발명에 의한 새로운 방식의 채택에 의해 전 모듈에 걸쳐 회로적 구성의 간단함과 경제적 구성을 얻을 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 입력되는 영상신호의 화이트와 블랙신호를 각각 원하는 레벨로 클리핑시켜 주는 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)와;

   상기 화이트 및 블랙 클리핑부(1)(2)들에 의해 각각 소정레벨로 클리핑된 화이트 및 블랙신호에 화이트 기준신호와 블랙 기준신호를 각각 곱하여 화이트 및 블랙 감마신호를 만든한 후 이 화이트 및 블랙 감마신호의 게인을 조절하여 주는 두개의 곱셈부(3)(4)와;

   상기 곱셈부(3)(4)에서 각각 출력되는 화이트 및 블랙 감마신호를 혼합시켜 주는 믹서(5)와;

   상기 믹서(5)를 통해 혼합되어 출력되는 감마신호에 원래의 영상신호를 가산시켜 주는 덧셈부(6)로 구성된 것을 특징으로 하는 방송용 카메라의 감마(Gamma) 제어회로.

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