KR100556447B1 - 캡션 데이터 처리 장치 - Google Patents

Abstract

캡션 데이터의 디코딩을 위한 데이터 슬라이스를 디지탈적으로 처리하는 캡션 데이터 처리장치에 관한 것으로서, 특히 클럭 런-인 구간의 디지털 신호의 최대값과 최소값을 검출한 후 두 신호의 평균값을 이용하여 디지털로 변환된 클럭 런-인 신호의 라이징 엣지를 검출하는 라이징 엣지 검출부와, 상기 라이징 엣지 검출부의 출력과 피드백되는 신호의 위상차를 비교하는 위상 비교기와, 상기 위상 비교기의 출력에 따라 이산 타임 발진기의 기본 입력값을 변화시키는 상수 선택부와, 상기 상수 선택부의 출력에 따라 변화되는 입력 값에 의해 증가 또는 감소하는 방향으로 발진을 하여 상기 위상 비교기로 피드백시킴과 동시에 주기 T를 클럭 런-인의 주기와 맞추는 DTO와, DTO의 값이 q/4일 때 캡션 데이터를 샘플해서 이 샘플 값이 기준 레벨보다 크면 1, 기준 레벨보다 작으면 0으로 판정하는 데이터 판정부로 구성함으로써, 캡션 데이터 추출을 위한 데이터 슬라이서가 완전 디지털로 이루어져 회로 설계가 쉬워지고 칩안에서 보다 작은 실리콘 면적을 차지한다.

Description

캡션 데이터 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING CAPTION DATA}

본 발명은 캡션 정보가 포함된 방송 신호를 수신하는 텔레비전에 관한 것으로서, 특히 캡션 데이터의 디코딩을 위한 데이터 슬라이스를 디지탈적으로 처리하는 캡션 데이터 처리장치에 관한 것이다.

최근 멀티미디어 기술의 발달로 기존의 아날로그 TV 신호를 디지탈 신호로 변환하여 여러 후처리를 하는 경우가 많아졌다. 또한, 현재 미국에서 방송중인 TV 신호에는 매 필드의 21번째 라인에 캡션 데이터를 실어 전송하는데, 그중 클로즈드 캡션(Closed Caption)은 청각 장애자를 위해 방송국에서 엔코딩한 문자 자막을 말한다.

도 1은 아날로그 클로즈드 캡션 신호의 타이밍도를 나타낸 것으로서, 클로즈드 캡션 신호는 클럭 런 인(Clock Run In ; CRI), 시작 비트, 데이터의 3 부분으로 구성되고, CRI의 크기는 데이터의 로직 레벨과 같으며, CRI의 위상은 데이터 비트의 로직 천이(Logic Transition)과 일치한다. 그리고, 시작 비트는 3비트로 0,0,1이고, 데이터는 NRZ(Non-Return to Zero) 코드의 형식으로 7비트의 ASCII 코드를 사용하고 에러 검출을 위하여 1 비트의 패리티 비트를 추가하나 한글의 경우 2 바이트 완성형 코드(KSC-5601)로 전송하므로 패리티 비트는 사용할 수 없다. 이때, 데이터 신호의 내용은 캡션 패리티 형태와 디스플레이될 문자에 대한 명령 및 어드레스등의 정보로 구성된 캡션 코드와 캡션 문자 자막 정보가 실려있다. 여기서, 캡션 코드와 데이터는 필드당 완전한 2바이트 형태로 전송된다.

이렇게 전송되는 신호는 아날로그 신호 형태이므로 온도 상태나 테이프의 잦은 복사등으로 인한 늘어짐, TV 공중파의 경우 채널상의 노이즈에 따라 상당한 에러 성분을 포함하게 된다. 이는 신호에서 글리치(Glitch)나 수평 동기 구간의 타이밍 에러와 위상 에러를 초래한다. 이러한 왜곡된 신호로부터 올바른 디지털 코드 예컨대, 문자 코드 1, 2(2 바이트)를 검출하는 데이터 슬라이서의 성능은 캡션 디코더의 성능을 결정하는 핵심 요인이다.

이러한 데이터 슬라이서에 관한 종래 기술은 위상 동기 루프(Phase Locked Loop ; PLL)를 사용하는 기술로 국내 공개특허 제 92-17480호에 개시되어 있다. 즉, 503KHz의 7사이클 정현파에 PLL을 걸어 주파수와 위상을 록킹을 이룬 후 데이터를 판정하는 기술이다.

이와 같이, 상기된 종래의 캡션 데이터 처리장치는 아날로그 PLL을 이용하여 CRI로부터 클럭을 복구한 후 NRZ 포맷의 캡션 데이터를 추출하는데, 아날로그 PLL은 CMOS 회로와 함께 한 칩안에 구현하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 기술의 발달로 디지탈로 변환된 캡션 데이터가 전송되는 경우에는 디지탈 방식으로 캡션 데이터를 추출할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 캡션 데이터의 판별을 위한 데이터 슬라이싱을 이산 타임 발진기(Discrete Time Oscillator ; DTO)를 이용하여 디지털적으로 처리하는 캡션 데이터 처리 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캡션 데이터 처리 장치는, 클럭 런-인 구간의 디지털 신호의 최대값과 최소값을 검출한 후 두 신호의 평균값을 이용하여 디지털로 변환된 클럭 런-인 신호의 라이징 엣지를 검출하고, 검출된 라이징 엣지와 DTO에서 피드백되는 신호의 위상차를 비교함에 의해 이산 타임 발진기의 기본 입력값을 변화시킴으로써, DTO의 파형을 CRI의 주파수와 위상에 동기시킴을 특징으로 한다.

상기 DTO의 값이 q/4(q는 상기 DTO의 값이 오버플로우되기 직전 값)일 때 캡션 데이터를 샘플해서 이 샘플 값이 기준 레벨보다 크면 1, 기준 레벨보다 작으면 0으로 판정함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 캡션 데이터 디코더중 데이터 슬라이서의 구성 블록도로서, 아날로그 복합 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지탈(A/D) 변환부(21), 상기 디지털 신호의 최대값을 검출하는 최대값 검출부(22), 최소값을 검출하는 최소값 검출부(23), 상기 최대값과 최소값을 더하는 가산기(24), 가산기(24)의 출력을 2로 나누어 평균값을 출력하는 제산기(25), 상기 제산기(25)의 출력으로부터 라이징 엣지를 검출하는 라이징 엣지 검출기(26), 상기 라이징 엣지 검출기(26)의 출력과 피드백되는 신호의 위상차를 비교하는 위상차 검출기(27), 상기 위상차 검출기(27)의 출력에 따라 더해질 상수를 결정하여 출력하는 상수 선택부28), 상기 상수 선택부(28)의 가변 상수와 고정 상수를 더하는 가산기(29), 및 상기 가산기(29)의 출력에 따라 발진하는 DTO(30)로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명은 상기 위상차 검출기(27)는 아날로그 PLL에서 사용하는 위상차 검출기이나, 발진기는 아날로그 VCO 대신 DTO를 사용한다. 또한, 라이징 엣지의 판정을 위한 기준 레벨을 클럭 런-인(CRI)의 중간값(

)로 간단하게 설정했다.

이를 위해 먼저, 아날로그 복합 비디오 신호는 A/D 변환부(21)에서 디지털 복합 비디오 신호로 변환된 후 최대값 검출부(22)에서 최대값이 검출되고, 최소값 검출부(23)에서 최소값이 검출된다. 이때, 디지털 비디오 신호와 함께 라인 21을 나타내는 신호가 필요하나 이 신호들은 도 1의 타이밍에 의해 쉽게 만들 수 있다. 또한, DTO(30)를 제외한 모든 부분이 라인 21의 특정 구간에서만 동작하게 인에이블/디제이블 가능하게 만들어진다. 즉, 상기 최대값 검출부(22)와 최소값 검출부(23)는 CRI 구간의 디지털 샘플중에서 최대값과 최소값을 검출한다.

그러므로, 상기 A/D 변환부(21)에서 변환된 디지털 신호의 최대값과 최소값을 가산기(24)에서 더하고 이를 제산기(25)에서 2로 나누면, 클럭 런-인(CRI)의 중간값(

)이 얻어진다.

따라서, 라이징 엣지 검출부(26)는 상기 기준 레벨을 이용하여 검출하는데, 입력되는 값이 기준 레벨보다 작았다가 커지면 이때를 라이징 엣지로 검출한다.

그리고, DTO(30)는 아날로그 영역에서의 VCO와 비슷하다. 즉, DTO(30)의 주기 T를 CRI의 주기와 맞추면 캡션 데이터를 샘플할 때 쓰이는 클럭을 얻게 된다. 이 클럭이 fr 즉, DTO(30)의 출력이다. 상기 DTO(30)의 출력은 일정한 펄스폭을 가진 톱니파로 점차 상승하다가 일정한 전압(=오버플로우)에 이르면 급속히 하강하여 다시 상승하는 주기적인 반복을 진행한다. 캡션 데이터는 도 3과 같이 DTO(30)의 값이 q/4일 때 샘플해서 a 값보다 크면 1, a 값보다 작으면 0으로 판별한다. 이때, q/4일 때가 가장 안정된 샘플링 포인트이다.

여기서, a 값은 데이터 판정을 위한 기준 레벨로서, 클럭 런-인(CRI)의 중간값(

)으로 간단하게 설정할 수 있으며 이는 설계자에 따라 달라질 수 있다.

이때, DTO(30)의 파형을 CRI에 맞추기 위해 즉, 주파수와 위상을 동기시키기 위해 위상 비교기(27)의 출력을 이용한다.

즉, 상기 위상 비교기(27)의 출력은 업과 다운 신호로서, DTO(30)의 기본 입력값(Nnom)을 변화시켜 가장 안정된 샘플링 포인트를 찾도록 한다.

예를 들어, 위상 비교기(27)에서 업 신호가 출력되면 상수 선택부(28)에서는 N이 선택된 후 가산기(29)에서 기본 값(Nnom)과 더해져 DTO(30)로 입력되므로, 결과적으로 DTO(30)의 주파수가 증가하는 효과를 나타낸다.

도 4는 4 상태 위상 비교기의 예를 나타낸 상태 천이도로서, 상기 위상 비교기(27)는 3상태 이상이 사용될 수 있다.

여기서, 위상 비교기(27)로 입력되는 데이터 I1은 라이징 엣지 검출부(26)에서 출력되는 CRI의 라이징 엣지이고, I2는 DTO(30)가 오버플로우될 때 생기는 캐리로서, 라이징 엣지를 인식하는데 사용된다. 즉, 상기 위상 비교기(27)는 두 입력 데이터의 라이징 엣지를 비교하여 위상차를 검출한다.

즉, S0 상태에서 I2가 라이징 엣지이면 상태의 변화가 없고 I1이 라이징 엣지이면 S1 상태로 진행하며 이때의 출력은 업 신호가 1이고 다운 신호는 0이다. 또한, S1 상태에서 I2가 라이징 엣지이면 S0 상태로 진행하고 I1이 라이징 엣지이면 S2 상태로 진행하며 이때의 출력은 업 신호와 다운 신호 모두 0이다. S2 상태도 마찬가지이다. 그리고, S3 상태에서 I2가 라이징 엣지이면 S2 상태로 진행하고 I1이 라이징 엣지이면 상태 변화가 없으며 이때의 출력은 업 신호가 0이고 다운 신호가 1이다.

상기 상수 선택부(28)는 상기 위상 비교기(27)에서 업 신호가 1이면 N을, 다운 신호가 1이면 -N을, 업, 다운 신호가 모두 0이면 0을 선택하여 가산기(29)로 출력한다. 이때, N값은 시스템 클럭 fc과 시스템의 빠른 응답 대비 안정성등을 고려하여 정한다.

이러한 구조에 의해 완전 디지털 클로즈드 캡션 데이터의 디코딩이 가능해진다.

한편, 본 발명은 NTSC 수상기에 또는 VCR에 적용할 수 있고 캡션 데이터가 팔(PAL)이나 세캄(SECAM) TV 신호에 행해질 경우에도 적용가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 캡션 데이터 처리장치에 의하면, 아날로그 PLL 대신 DTO를 사용하여 DTO의 파형을 CRI의 7 사이클 정현파의 주파수와 위상에 록킹시킴으로써, 캡션 데이터 추출을 위한 데이터 슬라이서가 완전 디지털로 이루어져 회로 설계가 쉬워지고 칩안에서 보다 작은 실리콘 면적을 차지한다.

도 1은 엔코딩된 복합 비디오 신호에 포함된 캡션 데이터 신호를 나타낸 파형도

도 2는 본 발명에 따른 데이터 슬라이싱을 위한 캡션 데이터 처리 장치의 구성 블록도

도 3의 (a),(b)는 캡션 신호와 DTO와의 관계를 보인 파형도

도 4는 도 2의 위상 비교기의 일예를 보인 상태 천이도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 아날로그/디지탈 변환부 22 : 최대값 검출부

23 : 최소값 검출부 24 : 가산기

25 : 제산기 26 : 라이징 엣지 검출기

27 : 위상 비교기 28 : 상수 선택부

29 : 가산기 30 : DTO

Claims (4)

1. 아날로그/디지탈 변환부, 라이징 엣지 검출부, 위상 비교기, 상수 선택부, 및 이산 타임 발진기를 포함하여 구성되며,

   상기 아날로그/디지탈 변환기는 아날로그 복합 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 라이징 엣지 검출부로 출력하고,

   상기 라이징 엣지 검출부는 클럭 런-인 구간의 디지털 신호의 최대값과 최소값을 검출한 후 두 신호의 평균값을 이용하여 상기 아날로그/디지탈 변환기에서 디지털로 변환된 클럭 런-인 신호의 라이징 엣지를 검출한 후 상기 위상 비교기로 출력하고,

   상기 위상 비교기는 상기 라이징 엣지 검출부의 출력과 상기 이산 타임 발진기에서 피드백되는 신호의 위상차를 비교하고 그 결과를 상기 상수 선택부로 출력하고,

   상기 상수 선택부는 상기 위상 비교기의 출력에 따라 상기 이산 타임 발진기의 기본 입력값을 변화시켜 상기 이산 타임 발진기로 출력하고,

   상기 이산 타임 발진기는 상기 상수 선택부의 출력에 따라 변화되는 입력 값에 의해 증가 또는 감소하는 방향으로 톱니파 발진을 하고, 발진된 신호를 상기 위상 비교기로 피드백시킴과 동시에 주기 T를 클럭 런-인의 주기와 맞추는 것을 특징으로 하는 캡션 데이터 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이산 타임 발진기의 값이 q/4(q는 오버플로우되기 직전 값)일 때 캡션 데이터를 샘플해서 이 샘플 값이 기준 레벨보다 크면 1, 기준 레벨보다 작으면 0으로 판정함을 특징으로 하는 캡션 데이터 처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 기준 레벨은 클럭 런-인의 최대값과 최소값의 중간값(

   

   )으로 설정됨을 특징으로 하는 캡션 데이터 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 이산 타임 발진기에서 위상 비교기로 피드백되는 신호는 이산 타임 발진기가 오버플로우될 때 생기는 캐리임을 특징으로 하는 캡션 데이터 처리 장치.

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