KR100492984B1

KR100492984B1 - 영상 신호의 고주파 증강 제어장치

Info

Publication number: KR100492984B1
Application number: KR1019970041156A
Authority: KR
Inventors: 강재성; 강임수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 2005-08-18
Also published as: KR19990018063A

Abstract

본 발명은 영상 신호의 고주파 증강 제어장치를 개시한다. 이 영상 신호의 고주파 제어장치는 기본 엠퍼시스부, 엠퍼시스 제어부 및 클리핑부를 구비한다. 기본 엠퍼시스부는 고역 성분이 포함된 영상 신호의 상승 에지 및 하강 에지를 미리 정해진 기본 증강량 만큼 증폭한다. 엠퍼시스 제어부는 영상 신호를 입력하고, 선택신호에 응답하여 고역 성분의 증강량을 제어하는 소정 레벨의 전압을 출력하거나, 반전된 영상 신호를 출력한다. 클리핑부는 소정 레벨의 전압에 상응하여 또는 반전된 영상 신호에 응답하여 기본 엠퍼시스수단에서 증폭된 상승 및 하강 에지를 대칭적으로 클리핑하고, 클리핑된 결과를 고역 성분의 증강량이 제어된 영상 신호 또는 본래의 영상 신호로 변환한다.

Description

영상 신호의 고주파 증강 제어장치

본 발명은 영상 신호의 엠퍼시스(emphasis)에 관한 것이며, 특히 영상 신호의 고역 성분의 증강량을 제어하는 영상 신호의 고주파 증강 제어장치에 관한 것이다.

비디오 카세트 리코더(VCR:Video cassette recoder)등의 영상 재생/기록 장치는 영상 신호를 주파수 변조(FM)하여 전압-전류 변환기를 통해 테이프에 기록한다. 이때, 영상 신호의 FM 신호로의 변환은 에너지 분포에서 비교적 취약한 영상 신호의 고역 성분이 고주파 강조 회로인 엠퍼시스부를 통해 증강된 후에 이루어진다. 일반적으로, 엠퍼시스부는 후에 FM 신호가 복조될 경우에 특유한 FM 노이즈로 인해 고역의 SN비가 열화되므로 이것을 처리하기 위해서 미리 고역의 진폭을 강조시키는 역할을 한다.

이러한 엠퍼시스부는 영상 신호의 고역 성분을 미리 정해진 표준 규정치 즉, 진폭으로 증가시키도록 만들어지지만, 제조 과정에 따른 변형으로 표준 규정치에 비해 고역 성분이 너무 증가되거나 감소될 수 있으며, 또한 일단 정해진 진폭은 조정하기가 용이하지 않다.

따라서, 영상 신호의 고역 성분을 원하지 않게 증가 또는 감소하여 FM 신호로 변조하여 기록했을 경우에, 기록된 FM 신호의 재생시에 발생되는 노이즈 또한 매우 크다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 간단한 회로 구성으로 영상 신호의 고역 성분의 증강량을 제어하며, 또한, 선택적으로 필요에 따라서 영상 신호의 고역 성분을 증강시키지 않고 그대로 출력하는 영상 신호의 고주파 증강 제어장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 이루기 위하여, 본 발명에 의한 영상 신호의 고주파 증강 제어 장치는 기본 엠퍼시스부, 엠퍼시스 제어부 및 클리핑부로 구성되는 것이 바람직하다. 기본 엠퍼시스부는 고역 성분이 포함된 영상 신호의 상승 에지 및 하강 에지를 미리 정해진 기본 증강량 만큼 증폭한다. 엠퍼시스 제어부는 영상 신호를 입력하고, 선택신호에 응답하여 고역 성분의 증강량을 제어하는 소정 레벨의 전압을 출력하거나, 반전된 영상 신호를 출력한다. 클리핑부는 소정 레벨의 전압에 상응하여 또는 반전된 영상 신호에 응답하여 기본 엠퍼시스수단에서 증폭된 상승 및 하강 에지를 대칭적으로 클리핑하고, 클리핑된 결과를 고역 성분의 증강량이 제어된 영상 신호 또는 본래의 영상 신호로 변환한다.

이에 따라, 본 발명에 의한 영상 신호의 고주파 증강 제어장치는 간단한 회로 구성으로 영상 신호의 고역 성분의 증강량을 제어하며, 또한, 선택적으로 필요에 따라서 영상 신호의 증폭된 고역 성분을 완전하게 제거함으로써 스파크 노이즈를 제거하는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 의한 영상 신호의 고주파 증강 제어장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 영상 신호의 고주파 증강 제어장치의 개략적인 블럭도로서, 기본 엠퍼시스부(20), 엠퍼시스 제어부(40) 및 클리핑부(60)로 구성된다.

도 1을 참조하면, 기본 엠퍼시스부(20)는 입력단자 IN을 통해 영상 신호를 입력하며, 고역 성분이 포함된 영상 신호의 상승 에지 및 하강 에지를 미리 정해진 기본 증강량(엠퍼시스 량)만큼 증폭한다. 기본 증강량은 일반적인 엠퍼시스부에서 영상 신호의 고역 성분을 증강시키는데 요구되는 최대한의 증강량이다. 본 발명의 고주파 증감 제어장치는 이러한 기본 증강량에 부가하여 고역 성분의 증강량을 선택적으로 제어할 수 있다.

엠퍼시스 제어부(40)는 또한, 입력단자 IN을 통해 영상 신호를 입력하며, 영상 신호를 선택신호(SEL)에 따라 반전시켜 출력하거나, 부가적으로 고역 성분의 증강량을 제어하기 위한 소정 DC 가변 전압을 출력한다. 즉, 엠퍼시스 제어부(40)는 기본 엠퍼시스부(20)의 출력에서 고역 성분의 증강량을 제어하고자 할 경우에 제1 레벨의 선택신호(SEL)에 의해 고역 성분의 증강량에 상응하는 소정 DC 가변 전압을 출력하고, 한편 본래 입력단자 IN을 통해 입력한 영상 신호를 그대로 출력시키고자 할 경우에 반전된 영상 신호를 출력한다.

후자의 경우는 필요에 따라서 영상 신호를 엠퍼시스 처리를 거치지 않고자 할 때 유용하다. 엠퍼시스된 영상 신호는 스파크 노이즈(spark noise)를 갖는 신호로서 볼 수 있으므로, 본 발명의 장치를 이용하여 이러한 스파크 노이즈를 제거할 수도 있다.

클리핑부(60)는 기본 엠퍼시스부(20)에서 기본 증강량 만큼 고역 성분이 증폭된 영상 신호를 엠퍼시스 제어부(40)의 출력에 따라 조정한다. 엠퍼시스 제어부(40)에서 소정 DC 가변 전압을 출력하면, 클리핑부(60)는 기본 엠퍼시스부(20)에서 증폭된 고역 성분을 갖는 상승 에지 및 하강 에지를 소정 DC 가변 전압에 상응하여 대칭적으로 클리핑한다. 한편, 엠퍼시스 제어부(40)에서 반전된 영상 신호를 출력하면, 클리핑부(60)는 기본 엠퍼시스부(20)에서 증폭된 고역 성분을 다시 감쇄시켜 본래의 영상 신호로 변환한다.

이제, 바람직한 실시예로 구현된 본 발명의 영상 신호의 고주파 증감 제어장치를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 바람직한 실시예의 상세한 회로도이며, 도 3 (a)~(d)는 도 2에 도시된 회로의 각 단자들의 파형을 나타내는 파형도들이다.

도 2를 참조하면, 먼저 기본 엠퍼시스부(20)는 영상 신호를 발생하는 펄스 발생기에 연결된 본 장치의 입력(Vi)을 제1 입력으로 하는 제1 차동 증폭기(A1) 및 제1 차동 증폭기(A1)의 증폭된 출력(V1)과 제2 입력(V2) 사이에 연결된 저역통과 필터(22)를 구비한다.

제1 차동 증폭기(A1)는 도 3 (a)에 도시된 Vi과 도 3 (b)에 도시된 V2간의 차(ΔVi1 = Vi-V2)를 증폭하여, 도 3 (c)에 도시된 바와 같이 출력한다. 여기서, 제1 차동 증폭기(A1)의 출력(AA)은 Vi의 상승 및 하강 에지가 시간축상에서 소정 시간(Δt)동안 미리 정해진 기본 증강량(엠퍼시스 량)만큼 증폭된 신호이다.

저역통과 필터(22)는 제1 차동 증폭기(A1)의 증폭된 출력(V1)(전술한 출력(AA)의 증폭, 여기서, 증폭 이득은 1로 함)에서 저역 성분을 필터링하여 저역 필터링된 출력을 제1 차동 증폭기(A1)의 제2 입력(V2)으로서 출력한다.

따라서, 제2 입력(V2)은 R1/C1/R2로 이루어진 저역통과 필터(22)의 동작에 따라 도 3 (b)와 같이 고역 성분이 많이 포함되어 있는 Vi의 상승 및 하강 에지 부근이 뭉그려져 있다. V1과 V2 사이에는 다음 수학식 1과 같은 관계가 있다.

[수학식 1]

수학식 1에 의하면, 소정 시간(Δt)은 저역통과 필터(22)에 의해 결정된다는 것을 알 수 있다.

결국, 제1 입력(Vi)과 제2 입력(V2)의 차는 소정 시간(Δt)에 상응하며, 기본 엠퍼시스부(20)는 그 차를 제1 차동 증폭기(A1)의 증폭 이득에 따라 증폭하여 도 3 (c)와 같이 상승 또는 하강 에지가 증폭된 신호로서 출력한다. 도 3 (c)에 도시된 기본 엠퍼시스부(20)의 출력(A4)은 영상 신호가 기본 증강량만큼 최대한으로 증폭된 신호이다.

다음에, 엠퍼시스 제어부(40)는 입력(Vi)을 반전시키는 인버터(42), 가변 전압원(44), 인버터(42)와 가변 전압원(44)을 선택신호(SEL)에 응답하여 스위칭하는 스위치(46) 및 스위치(46)의 출력을 제1 입력(FF)으로 하고, 그 출력이 제2 입력(DD)으로 피드백된 제2 차동 증폭기(A2)로 구성된다. 여기서, 제2 차동 증폭기(A2)의 제2 입력(DD)과 출력 사이에는 저항(R3)이 있고, 이 저항(R3)과 직렬로 제2 입력과 접지(GND) 사이에 저항(R4)이 있으며, 저항(R4)과 접지(GND) 사이에 기준 전류원(15)이 연결된다.

제2 차동 증폭기(A2)의 증폭 이득이 무한대라고 하면 제1 입력(FF)과 제2 입력(DD)은 동일하게 된다. 따라서, 가변 전압원(44)으로부터 공급되는 가변 전압이 스위치(46)를 통해 제1 입력(FF)으로 인가되면 제2 입력(DD)에도 가변 전압이 걸리며, 한편 인버터(42)로부터 출력되는 반전된 입력(Vi)이 스위치(46)를 통해 제1 입력(FF)으로 인가되면 제2 입력(DD)에도 반전된 입력(Vi)이 걸린다.

이때 제2 입력(DD)에 걸린 전압은 저항(R3) 및 저항(R4)에 의해 분할되며, 저항(R3)에 걸리는 전압은 기준 전류원(15)에 흐르는 기준 전류(Iref)*저항(R3)이며, 저항(R4)에 걸리는 전압은 기준 전류(Iref)*저항(R4)이다. 제2 입력(DD)에 따라서, 이후에 설명될 클리핑부(60)로 분할되어 출력되는 제1 전압은 DD+R3*Iref가 되고, 제2 전압은 DD-R4*Iref로 된다.

끝으로, 클리핑부(60)는 기본 엠퍼시스부(20)의 출력(AA)과 본 장치의 출력단자 OUT 사이에 연결된 출력 제한부(62), 출력 제한부(62)의 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결된 제1 레벨 쉬프터(64) 및 출력 제한부((62)의 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결된 제2 레벨 쉬프터(66)로 구성된다. 여기서, 제1 트랜지스터(Q1)는 공급 전원(VCC)과 출력단자 OUT 사이에 연결된 콜렉터와 이미터를 가지며, 제2 트랜지스터(Q2)는 출력단자 OUT과 접지(GND) 사이에 연결된 이미터와 콜렉터를 가진다.

출력 제한부(60)는 도 3 (d)에 도시된 바와 같이, 기본 엠퍼시스부(20)의 출력(AA)이 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스 전압(CC) + 베이스-이미터 전압(Vbe2)이 될 때 제2 트랜지스터(Q2)를 턴온시켜 출력(AA)의 상승 에지를 클리핑하고, 출력(AA)이 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압(DD) - 베이스-이미터 전압(Vbe1)이 될 때 제1 트랜지스터(Q1)를 턴온시켜 출력(AA)의 하강 에지를 클리핑한다.

여기서, 베이스 전압(CC)은 제2 레벨 쉬프터(66)를 통해 전달되는 엠퍼시스 제어부(40)로부터 출력된 제1 전압(DD+R3*Iref)이 되며, 베이스 전압(BB)은 제1 레벨 쉬프터(64)를 통해 전달되는 엠퍼시스 제어부(40)로부터 출력된 제2 전압(DD-R4*Iref)이 된다. 이러한 관계를 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

수학식 2에서 Vbe3 및 Vbe4는 도 3에 도시된 제1 레벨 쉬프터(64)를 거치면서 레벨 업(level up)한 결과이며, 도 3 (d)에 도시된 파형의 중심이 0V가 아닌 경우에 0V에서 레벨 업한 만큼 베이스 전압(BB)의 크기를 레벨 업해야 하기 때문에 필요하다.

전술한 바에 의하면, 도 3 (d)에서 기본 엠퍼시스부(20)의 출력(AA)은 CC + Vbe2와 BB - Vbe1에 따라 고역 성분의 증강량이 제어되고, CC와 BB는 수학식 2에서와 같이 엠퍼시스 제어부(40)의 제2 차동 증폭기(A2)의 제2 입력(DD)에 의해 제어된다.

따라서, 기본 엠퍼시스부(20)의 출력(AA)은 제2 차동 증폭기(A2)의 제1 입력(FF)으로서 반전된 입력(Vi)이 인가되면 고역 성분의 증강량이 없어진 본래의 입력(Vi)로서 출력단자 OUT를 통해 출력되고, 한편 제1 입력(FF)으로서 가변 전압이 인가되면 고역 성분의 증강량이 제어된 결과로서 출력단자 OUT를 통해 출력된다는 것을 알 수 있다.

도 4는 가변 전압에 따라 고역 성분의 증강량이 제어된 영상 신호의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도이다.

도 4를 참조하면, 엠퍼시스 제어부(40)의 제2 차동 증폭기(A2)의 제1 입력(FF)으로서 가변 전압이 4V~5V로 인가될 때, 그에 따라 제어되는 영상 신호의 고역 성분의 증강량을 알 수 있다. 즉, 가변 전압이 감소됨에 따라 클리핑부(40)는 기본 엠퍼시스부(20)에서 증폭된 고역 성분을 갖는 상승 에지 및 하강 에지를 대칭적으로 클리핑한다.

도 5 (a) 및 (b)는 반전된 입력에 따라 고역 성분의 증강량이 제거된 영상 신호의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도들이다.

도 5 (a)에서 실선은 기본 엠퍼시스부(20)에서 고역 성분이 증폭된 영상 신호를 나타내고, 점선은 반전된 입력(Vi)을 나타낸다. 도 5 (b)를 참조하면, 반전된 입력(Vi)이 엠퍼시스 제어부(40)의 제2 차동 증폭기(A2)의 제1 입력(FF)으로서 인가될 때, 그에 따라 영상 신호의 고역 성분의 증강량이 제거된다는 것을 알 수 있다. 즉, 반전된 입력(Vi)에 따라 클리핑부(40)는 기본 엠퍼시스부(20)에서 증폭된 고역 성분을 갖는 상승 에지 및 하강 에지를 대칭적으로 클리핑하여 본래의 영상 신호를 만든다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 영상 신호의 고주파 증강 제어 장치는 간단한 회로 구성으로 영상 신호의 고역 성분의 증강량을 제어하며, 또한, 선택적으로 필요에 따라서 영상 신호의 증폭된 고역 성분을 완전하게 제거함으로써 스파크 노이즈를 제거하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 영상 신호의 고주파 증강 제어장치의 개략적인 블럭도이다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 바람직한 실시예의 상세한 회로도이다.

도 3 (a)~(d)는 도 2에 도시된 회로의 각 단자들의 파형을 나타내는 파형도들이다.

도 4는 가변 전압에 따라 고역 성분의 증강량이 클리핑된 영상 신호의 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도이다.

Claims

영상 신호의 고주파 증강 제어장치에 있어서,

고역 성분이 포함된 상기 영상 신호의 상승 및 하강 에지를 미리 정해진 기본 증강량 만큼 증폭하는 기본 엠퍼시스수단;

상기 영상 신호를 입력하고, 선택신호에 응답하여 상기 고역 성분의 증강량을 제어하는 소정 레벨의 전압을 출력하거나, 반전된 영상 신호를 출력하는 엠퍼시스 제어수단; 및

상기 소정 레벨의 전압에 상응하여 또는 상기 반전된 영상 신호에 응답하여 상기 기본 엠퍼시스수단에서 증폭된 상기 상승 및 하강 에지를 대칭적으로 클리핑하고, 클리핑된 결과를 상기 고역 성분의 증강량이 제어된 영상 신호 또는 본래의 영상 신호로 변환하는 클리핑수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 고주파 증강 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 기본 엠퍼시스수단은,

상기 영상 신호를 제1 입력으로 하고, 저역 필터링된 신호를 제2 입력으로 하여 상기 제1 및 상기 제2 입력간의 차를 증폭하고, 증폭된 신호를 상기 미리 정해진 기본 증강량 만큼 상기 상승 및 하강 에지가 증폭된 신호로서 출력하는 제1 차동 증폭기; 및

상기 제1 차동 증폭기의 출력의 저역 성분을 필터링하여 상기 저역 필터링된 신호로서 출력하는 저역통과 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 고주파 증강 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 엠퍼시스 제어수단은,

상기 영상 신호를 반전시키는 인버터;

상기 소정 레벨의 전압을 가변적으로 출력하는 가변 전압원;

상기 인버터와 상기 가변 전압원을 선택신호에 응답하여 스위칭하는 스위치;

상기 스위치의 출력을 제1 입력으로 하고, 그 출력이 제2 입력으로 피드백된 제2 차동 증폭기; 및

상기 제2 입력과 상기 출력 사이에 연결된 제1 저항; 및

일측이 상기 제1 저항과 직렬로 상기 제2 입력에 연결되며, 타측이 기준 전류원을 통해 기준 전위에 연결된 제2 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 고주파 증강 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 클리핑수단은,

상기 상승 및 상기 하강 에지를 제1 및 제2 클리핑 전압에 의해 각각 클리핑하는 클리핑하고, 클리핑된 결과를 상기 고역 성분의 증강량이 제어된 영상 신호 또는 본래의 영상 신호로 변환하는 출력 제한수단;

상기 제2 차동 증폭기의 상기 제2 입력에서 상기 제2 저항에 걸리는 전압을 감산한 값을 상기 제1 클리핑 전압으로서 전달하는 제1 레벨 쉬프터; 및

상기 제2 차동 증폭기의 상기 제2 입력에 상기 제1 저항에 걸리는 전압을 가산한 값을 상기 제2 클리핑 전압으로서 전달하는 제2 클리핑 전압으로서 전달하는 제2 레벨 쉬프터를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 고주파 증강 제어장치.
제4항에 있어서, 상기 출력 제한수단은,

공급 전원과 상기 기본 엠퍼시스수단의 출력 사이에 연결된 콜렉터와 이미터 및 상기 제1 레벨 쉬프터에 연결된 베이스를 갖는 제1 트랜지스터; 및

상기 기본 엠퍼시스수단의 출력과 기준 전위 사이에 연결된 이미터와 콜렉터 및 상기 제2 레벨 쉬프터에 연결된 베이스를 갖는 제2 트랜지스터를 구비하고,

상기 제1 클리핑 전압은 상기 제1 트랜지스터의 베이스 전압에서 베이스-이미터 전압을 감산한 값이며, 상기 제2 클리핑 전압은 상기 제2 트랜지스터의 베이스 전압에 베이스-이미터 전압을 가산한 값인 것을 특징으로 하는 영상 신호의 고주파 증강 제어장치.