KR100268701B1 - 방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩(Auto White/Black Shading) 제어장치에 관한 것으로, 특히 화이트/블랙 영상신호를 몇 개의 구간으로 나누어 각 구간의 대표값 하나를 정한 후 일시동안 기억했다가 출력시켜 주는 샘플 앤드 홀드부(1)와; 아날로그의 화이트/블랙 영상신호를 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부(2)와; 화이트/블랙 영상신호의 시작점, 최대점, 종점의 크기와 위치정보를 추출하고 각각의 라인에 관련된 정보를 출력시켜 주는 마이크로 프로세서(3)와; 각 수평 드라이브 신호 주기 동안의 화이트/블랙 영상신호의 시작점과 최대점 및 종점의 크기와 위치정보를 추출하는데 필요한 카운팅 정보를 제공하는 카운터(4)와; R, G, B 데이타를 각각 일시 저장하는 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)와; R, G, B 정보를 이용하여 카메라의 특성에 맞는 쉐이딩신호를 각각 만들어 내는 R, G, B 함수 발생기(8)(9)(10)로 구성하여 기존 방식에서의 모든 기능을 그대로 수행할 수 있음은 물론 보다 자유로운 제어가 가능하고, 또 회로소자의 구성을 현격히 단순화하여 전반적인 성능은 개선되고 간결성 및 경제성은 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.

Description

방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩 제어장치

본 발명은 방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩(Auto White/Black Shading) 제어장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기존 쉐이딩 제어방식의 복잡성을 피할 수 있으면서도 기존 방식에서의 모든 기능을 그대로 수행할 수 있음은 물론 보다 자유로운 제어가 가능하고, 또 새로운 개념의 쉐이딩 제어방식의 도입으로 회로소자의 구성이 현격히 단순화되어 실제 구현에 있어서 소자의 수량을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론, 그에 따른 전반적인 성능 개선과 간결성 및 경제성을 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 카메라에 있어서 광학계는 도 1과 같이 렌즈(11)와 프리즘(12)으로 구성되어 있다.

즉, 외부로부터 인입된 광신호는 렌즈(11)에 의해서 집속된 후, 프리즘(12) 및 반사거울(13)에 의하여 분광, 굴절 및 반사되어 3색의 CCD(14)(15)(16)에 각각 결상되는데, 이 과정 중 빛의 집속 및 굴절이라는 행위에 의하여 왜곡이 섞이게 된다.

이러한 왜곡 중에 렌즈(11)와 프리즘(12)의 곡면과, CCD(14)(15)(16)의 평면적인 대향관계에서 기하학적으로 발생하는 렌즈,프리즘의 기하학적인 왜곡이 발생된다.

즉, 상기 CCD(14)(15)(16)의 표면이 렌즈(11)의 초점에 원점을 두고 형성된 원의 곡면이라면, CCD(14)(15)(16) 표면의 조도 세기는 장소에 관계없이 일정할 것이나, 실제로는 CCD의 표면이 평면이므로 도 2의 (a)에서와 같이 조도의 세기는 가운데 부분이 밝고 주변으로 가면서 어두워지는 곡면 분포를 보이게 되므로 렌즈(11)에 의한 기하학적인 왜곡이 생기게 된다. 이와 분리하여 프리즘(12)의 기하학적인 왜곡이 있는데, 카메라의 실제 광학계에 있어서는 프리즘(12)과 반사거울(13)에 의하여 분광과 아울러 광의 궤적이 여러번 꺽이게 되므로 도 1의 Red와 Blue CCD(14)(15) 각각의 위치로 도착하는 빛의 세기는 일정할 수가 없다.

다시말해서, 도 2의 (b)와 같이 프리즘(12)과 반사거울(13)의 기하학적인 배치에 종속된 경사가 발생되므로, 이러한 왜곡을 보정하기 위해 쉐이딩 함수를 이용한 맵핑(mapping)이 필요하다.

이 경우 조도의 분포는 포물선 형태를 취하고 있으므로, 적당한 기울기를 갖는 2차 맵핑함수를 매개시키면 보정이 가능하다.

그런데, 종래의 쉐이딩 제어장치에서는 이러한 맵핑함수를 도 3에서와 같은 구성에 의하여 톱니파와 포물선 파형을 이용하여 형성하여서 쉐이딩신호를 만들었다.

즉, V_SAW, V_PARA 발생기(21), H_SAW, H_PARA 발생기(22)에서 카메라에서 출력되는 수평 및 수직 드라이브 신호를 이용하여 수평 및 수직 톱니파를 만든후 적분하여 포물선파를 생성한 후 파라볼라 IC(23)와 V_SAW, V_PARA, H_SAW, H_PARA 혼합기(24)로 출력시켜 준다.

상기에서 생성된 파형이 V_SAW, V_PARA, H_SAW, H_PARA 혼합기(24)로 입력되면 각각을 혼합하여 가중 평균(weighted average)을 구한 다음 가산기(26)로 출력시켜 준다.

또한, 최대치 검출기(25)에서는 V_SAW, V_PARA 발생기(21)와 H_SAW, H_PARA 발생기(22)에서 포물선파로 출력되는 소우(SAW) 및 파라볼라(Parabola)신호의 최고치를 검출하여 파형의 크기를 조절한 후 상기 가산기(26)로 출력시켜 준다.

뿐만 아니라, 하이브리드 IC(23)에서는 쉐이딩신호를 변경하고자 할때 V_SAW, V_PARA 발생기(21)와 H_SAW, H_PARA 발생기(22)에서 출력되는 포물선파를 사용하며 그 결과신호는 가산기로 출력시켜 준다.

한편, 가산기(26)에서 사용하는 것은 각각의 블럭에서 생성한 신호들을 이용하여 쉐이딩신호를 최적상태로 유지하기 위해 회로에 수많은 가변저항들을 포함시켜 이를 조정하여 신호들을 가중 가산(weighted adder)을 수행하여 출하하게 되며, 멀티플렉서(27)에서는 상기 가산기(26)의 출력신호를 멀티플랙싱시켜 R, G, B 화이트 및 블랙 쉐이딩신호로 출력하게 된다.

그러나, 이와같은 구성에 의한 쉐이딩 제어방식은 메뉴얼로 조정을 하기 때문에 상당히 복잡한 작업이 되고, 또한 수직 유효화소 구간동안 매 수평 유효화소 각각의 보정을 수행하는데 어려운 점이 있기 때문에 어느정도의 오차를 기본적으로 안고 있을 뿐만 아니라, 회로가 복잡하고 구성 부품이 많아 제품의 생산원가가 크게 상승하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 주된 목적은 기존의 쉐이딩 제어방식의 복잡성을 피하면서도 기존의 방식에서의 모든 기능을 그대로 수행할 수 있음은 물론 그 보다 자유롭게 제어할 수 있는 방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 새로운 개념의 쉐이딩 제어방식 도입으로 회로소자의 구성이 현격히 단순화되어 실제 구현에 있어서 소자의 수량을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론 전반적으로 성능을 개선시킬 수 있고, 또 간결성과 경제성을 대폭 향상시킬 수 있는 방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩 제어장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 카메라에 의해 촬상된 화이트/블랙 영상신호를 몇 개의 구간으로 나누어 각 구간의 대표값 하나를 정한 후 일시동안 기억했다 출력시켜 주는 샘플 앤드 홀드(Sample ＆ hold)부와; 상기 샘플 앤드 홀드부에서 출력되는 아날로그의 화이트/블랙 영상신호를 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환기에서 디지털신호로 출력되는 화이트/블랙 영상신호의 시작점, 최대점, 종점의 크기와 위치정보를 소정의 함수를 통해 추출하여 내고 각각의 라인에 관련된 정보를 R, G, B SRAM부로 출력시켜 주는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서에서 각 수평 드라이브 신호 주기 동안의 화이트/블랙 영상신호의 시작점과 최대점 및 종점의 크기와 위치정보를 추출하는데 필요한 카운팅 정보를 제공하는 카운터와; 상기 마이크로 프로세서에서 출력되는 R, G, B 데이타를 각각 일시 저장하였다가 각각의 출력단에 직렬 연결된 함수 발생기들에 각각 출력시켜 주는 R, G, B SRAM부와; 상기 R, G, B SRAM부에서 각각 출력되는 정보를 이용하여 카메라의 특성에 맞는 R, G, B 쉐이딩신호를 각각 만들어 내는 R, G, B 함수 발생기로 구성하여 주므로써 달성할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 본 발명 장치를 이용하면 쉐이딩 함수가 자동으로 생성되므로 기존의 수동작업에 의해 발생하는 오차를 최소화할 수 있고, 또 환경 변화에 따른 쉐이딩 함수의 보정이 가능하며, 실제의 파형을 얻어서 그것의 근사함수를 만들어 사용함으로써 기존의 방법보다 더욱 근사화된 쉐이딩 함수를 만들 수 있으므로 더욱 정확한 쉐이딩 제어가 가능하다 .

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 카메라의 광학계 구성도.

도 2의 (a)(b)는 렌즈 및 프리즘과 CCD간의 조도왜곡 상태도.

도 3은 종래 카메라의 쉐이딩 제어장치의 블럭 구성도.

도 4는 TV 화면 출력 이미지의 형태도.

도 5의 (a)-(c)는 영상신호의 조도 그래프 및 셈플링도.

도 6은 본 발명 장치의 블럭 구성도.

도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 샘플 앤드 홀드부 2 : A/D 변환부

3 : 마이크로 프로세서 4 : 카운터

5, 6, 7 : R, G, B SRAM부 8, 9, 10 : R, G, B 함수 발생기

도 4는 TV 화면 출력 이미지의 형태도를 나타낸 것이고, 도 5의 (a)-(c)는 영상신호의 조도 그래프 및 셈플링도를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명 장치의 블럭 구성도를 나타낸 것이다.

이에 따라면, 카메라에 의해 촬상된 화이트/블랙 영상신호를 몇 개의 구간으로 나누어 각 구간의 대표값 하나를 정한 후 일시동안 기억했다가 출력시켜 주는 샘플 앤드 홀드부(1)와;

상기 샘플 앤드 홀드부(1)에서 출력되는 아날로그의 화이트/블랙 영상신호를 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부(2)와;

상기 A/D 변환부(2)에서 디지털신호로 출력되는 화이트/블랙 영상신호의 시작점, 최대점, 종점의 크기와 위치정보를 소정의 함수를 통해 추출하여 내고 각각의 라인에 관련된 정보를 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)로 출력시켜 주는 마이크로 프로세서(3)와;

상기 마이크로 프로세서(3)에서 각 수평 드라이브 신호 주기 동안의 화이트/블랙 영상신호의 시작점과 최대점 및 종점의 크기와 위치정보를 추출하는데 필요한 카운팅 정보를 제공하는 카운터(4)와;

상기 마이크로 프로세서(3)에서 출력되는 R, G, B 데이타를 각각 일시 저장하였다가 각각의 출력단에 직렬 연결된 함수 발생기(8)(9)(10)들에 각각 출력시켜 주는 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)와;

상기 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)에서 각각 출력되는 정보를 이용하여 카메라의 특성에 맞는 R, G, B 쉐이딩신호를 각각 만들어 내는 R, G, B 함수 발생기(8)(9)(10)로 구성한 것을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 화이트 테스트 보드를 카메라 앞에 설치하여 나타나는 영상을 보면 도 4와 같은 중앙이 밝고 외부로 갈수로 어두운 모양이 나타난다.

이러한 영상신호에서 한 수평 드라이브 신호 주기 동안의 영상신호 만을 보면 도 5의 (a)-(c)와 같은 포물선 함수 모양의 조도 분포를 갖게 되는데, 이때 Red와 Blue 신호는 프리즘에 의한 기하학적인 왜곡이 더해져서 도 5의 (b)와 같은 모양을 갖게 된다.

이 신호들을 보면 포물선 모양이므로 2차 함수로 근사시킬 수 있는데, 이를 위해서 세점의 위치와 값을 알 필요가 있다.

이때, 세점의 위치로 시작점과 끝점 및 최대값이 되는 점으로 정하면 이를 구하는 방법은 다음과 같다.

즉, 영상 신호를 도 5의 (c)와 같이 샘플 앤드 홀드부(1)를 통해서 몇 개의 구간으로 나누어 각 구간의 대표값 하나를 정하고, 이 값을 A/D 변환부(2)를 통해 디지털신호로 변환시켜 마이크로 프로세서(3)에 입력을 하면, 상기 마이크로 프로세서(3)는 소정의 프로그램을 통해 시작점, 끝점의 값과 최대값 및 그 위치 좌표를 구할 수 있다.

이렇게 구한 값과 좌표를 이용하면 2차 함수의 근사식을 계산할 수 있다.

이러한 방법으로 모든 라인에 대하여 각각의 시작점, 끝점 및 최대값과 그 위치를 구해서 2차 근사식을 계산할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명에서는 도 6과 같이 화이트/블랙 영상신호를 검출하는데에서는 샘플 앤드 홀드부(1)를 사용하고, 이 신호를 A/D 변환부(2)에서 디지털신호로 변화시킨후 마이크로 프로세서(3)로 입력시켜 주므로, 상기 마이크로 프로세서(3)에서 카운터(4)의 제어를 받으며 화이트/블랙 영상신호의 시작점, 최대점, 종점의 크기와 위치정보를 추출하여 내고 각 라인에 관련된 정보를 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)에 각각 저장한다.

또한, 상기 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)의 출력단에 각각의 입력단이 연결된 R, G, B 함수 발생기(8)(9)(10)에서는 각 블럭에서 얻어진 정보를 이용하여 카메라의 특성에 맞는 쉐이딩신호를 만들게 된다.

이렇게 모아진 각각의 근사식 계수 a, b, c를 SRAM을 이용해 차례로 저장을 하면, 몇번째 라인인지만 알면 근사식의 계수를 다시 불러낼 수가 있다.

이렇게 불러낸 계수를 D/A 변환부을 이용해 R, G, B 함수 발생기에 넣어줌으로써 각 라인에 해당하는 쉐이딩 함수를 만들어 낼 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 첫째 쉐이딩 함수가 자동으로 생성된다는 것인데, 기존의 방법은 수동 작업에 의해 쉐이딩 함수를 변화시키므로 이에 의한 화면의 변화가 미세하여 이러한 차이를 감지하고 보정한다는 것은 매우 어려운 일이며, 어느 정도의 오차는 발생할 수밖에 없다.

둘째로 이렇게 수동 작업에 의해 발생하는 오차를 자동 생성으로 최소화할 수 있다는 것이다.

셋째로 환경 변화에 따른 쉐이딩 함수의 보정이 가능한 것인데, 기존의 방법은 수동 작업의 어려움으로 공장 초기화값을 가지고 계속 사용할 수밖에 없으나 새로운 방식에서는 언제든지 쉐이딩 함수의 보정이 가능하다.

넷째로 기존의 방법 보다 더욱 근사화된 쉐이딩 함수를 사용함으로써 더욱 정확해진 것인데, 기존의 방법은 톱니파를 이용해 포물선파를 얻어서 그것을 그대로 사용했지만, 새로운 방식에서는 실제의 파형을 얻어서 그것의 근사함수를 만들어 사용므로써 더욱 높은 정확도를 가질 수 있다.

Claims (2)

1. 카메라에 의해 촬상된 화이트/블랙 영상신호를 몇 개의 구간으로 나누어 각 구간의 대표값 하나를 정한 후 일시동안 기억했다가 출력시켜 주는 샘플 앤드 홀드부(1)와;

   상기 샘플 앤드 홀드부(1)에서 출력되는 아날로그의 화이트/블랙 영상신호를 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부(2)와;

   상기 A/D 변환부(2)에서 디지털신호로 출력되는 화이트/블랙 영상신호의 시작점, 최대점, 종점의 크기와 위치정보를 소정의 2차 함수를 통해 추출하여 내고 각각의 라인에 관련된 정보를 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)로 출력시켜 주는 마이크로 프로세서(3)와;

   상기 마이크로 프로세서(3)에서 각 수평 드라이브 신호 주기 동안의 화이트/블랙 영상신호의 시작점과 최대점 및 종점의 크기와 위치정보를 추출하는데 필요한 카운팅 정보를 제공하는 카운터(4)와;

   상기 마이크로 프로세서(3)에서 출력되는 R, G, B 데이타를 각각 일시 저장하였다가 각각의 출력단에 직렬 연결된 함수 발생기(8)(9)(10)들에 각각 출력시켜 주는 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)와;

   상기 R, G, B SRAM부(5)(6)(7)에서 각각 출력되는 정보를 이용하여 카메라의 특성에 맞는 R, G, B 쉐이딩신호를 각각 만들어 내는 R, G, B 함수 발생기(8)(9)(10)로 구성한 것을 특징으로 하는 방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로 프로세서(3)에서 수행하는 2차 함수는인 것을 특징으로 하는 방송용 카메라의 오토 화이트/블랙 쉐이딩 제어장치.